基于物联网技术的电力电缆智能监测系统研究

针对现有电力电缆本体及环境状态监测存在的监测手段单一、通信协议不统一、数据准确率低等难题，基于物联网技术构建电力电缆智能监测系统，依靠多传感器融合、边缘计算、智能识别、Docker容器等技术应用，实现了电缆局部放电、护套环流、温度以及管廊环境的深度感知与实时监测，提升了电缆的智能化在线监测水平，降低了管廊的建设、运维成本。     

电力电缆状态在线监测系统的设计及应用

高压电缆节约用地、可靠性高,在我国大城市中采用电缆线路取代传统的架空线路是必然趋势。为此基于城市电缆建设的发展需要,着重研究了电力电缆状态在线监测系统。各子系统在设计时,充分结合具体工况环境和经济性指标,选取配套的传感器设备和数据采集系统等监测单元,其工作供电利用低压远程供电和载波通讯信号同芯线对共缆传输技术,可实现不间断地将采集到的各状态参量通过TCP/IP有线网络+数字编址式载波通信网络+现场总线网络一体化网络通讯系统上传到监测主机,最终实现电缆护层接地电流在线监测;电缆接头红外矩阵测温在线监测;以及电缆局部放电在线监测和故障定位。结合在北京500 kV电缆工程实际应用情况,分析了在线监测系统可实现的核心功能,为相关单位开展类似项目的建设提供工程借鉴。     

基于分布式光纤测温的电力电缆在线监测技术研究

针对电力电缆在线运行中潜在故障难以检测和目前故障处理手段滞后性问题,提出采用基于拉曼散射分布式光纤温度传感系统用于电力电缆本体的温度在线检测方法。首先,描述了测温光纤在电力电缆中敷设的方式,然后根据拉曼散射基本原理分析了拉曼散射反斯托克斯光与斯托克斯光比值与温度分布的关系,并给出了光时域反射距离定位解析表达式。根据拉曼散射原理设计了用于电缆测温光纤的分布式光纤测温解调系统,通过对1km长实验光纤进行人为局部点升温实验证明该分布式光纤测温系统可实现沿长度方向局部点的温度测量和定位。最后给出本文设计测温系统的性能指标,可用于电力电缆本体全线在线温度监测。     

基于振动特征的智能电缆防外破监测技术研究

电力电缆是城市输配电系统的重要组成成分,其运行状态关系着城市供电的可靠性。近年来,因施工、偷盗、改造引起的电缆外力破坏问题长期威胁电缆运行安全,但由于电缆分布广、运行环境复杂,目前缺乏有效的监测和预警方法,传统的在线监测系统因其改造成本和维护难度较大,且难以在城市电缆系统中实现主动预警。本文首先基于压电传感器研制了无线分布式的电缆外力扰动智能传感器,并对其数据处理、低功耗电源管理、取能单元以及物联网通讯方法进行了分析;通过典型外力激励下电缆振动试验,获得了电缆振动信号的时域特征和时频域特征,并提取了可用于外力扰动识别的特征参量,为建立基于物联网的分布式电缆防外破智能预警系统鉴定基础。     

海底高压动力电缆在线监测技术与实验研究

海底动力电缆经常出现故障,为探索寻找电缆监测技术方法,分析了胜利油田埕岛海域海底动力电缆多次出现短路故障的可能原因和产生故障的机理,并由此提出了采用基于BOTDR技术的分布式光纤传感系统监测电缆所受外力变化和监测电缆内部温度变化的技术,以及应用局部放电检测技术监测电缆绝缘破损后放电现象。电缆截面温度场和电缆外表受力的数值模拟分布式光纤传感监测电缆内部不同温度和外部受力变形的实验,以及电缆绝缘破损后的局部放电监测证明,所研究的方法可较好地在线监测动力电缆的工作状态,能有效监测和预测海底高压动力电缆运行中的主要故障,该研究可对海洋动力电缆的健康运行与维护提供一种技术方法。     

基于罗氏绕组传感器的电缆放电在线监测系统研究

介绍罗氏绕组电流传感器的工作原理及电缆放电在线监测系统的结构、关键技术,通过试验及现场应用,分析10 kV电缆在针板放电、内部放电、悬浮放电、沿面放电4种典型放电模型下的放电情况,认为基于罗氏绕组传感器的电缆放电在线监测系统可以有效提取局部放电信号,直观地显示放电信息,实现XL PE电缆接头局部放电的在线监测。     

基于分布式无线TEV传感器的电缆终端局部放电监测系统

电力电缆是城市输配电系统的重要组成成分,其绝缘状态关系着城市供电的可靠性。局部放电检测是识别潜在绝缘故障的有效方法,可用于电力电缆的绝缘诊断。暂态对地电压法(TEV)是一种非电接触且应用较为灵活的局部放电带电检测手段,能够有效检测电缆终端或接头的局部放电。然而,由于电缆附件监测点分布较广,时效性要求较强且电磁环境差别较大,目前的TEV带电检测应用方法存在一定局限性。本文首先分析了电缆终端及接头处内部局部放电信号的时频特性,设计了能够有效耦合暂态对地电压的电容性TEV传感单元及信号预处理电路,并基于TEV物联网传感单元,建立了分布式TEV无线传感网络。本文对暂态对地信号的耦合原理、信号调理和采集、以及数据处理方法进行了研究,通过各传感节点放电量、趋势及模式识别,实现了关联故障预警。     

分布式局部放电在线监测技术在上海500kV交联聚乙烯电力电缆线路中的应用

为了分析和评估500 k V交联聚乙烯(XLPE)电力电缆线路的绝缘状况并开展电缆绝缘诊断,基于超高压电力电缆的局部放电机理和局部放电信号衰减特性,首次提出了应用分布式局部放电监测技术进行500 k V电力电缆在线监测的新模式。实践中发现有3种现场局部放电提取信号方式可以满足500 k V电力电缆在线监测的实际需要。通过采用分布式时频分析技术,有效地解决了500 k V电力电缆绝缘缺陷的识别问题,提高了绝缘缺陷定位的精度。应用局部放电图谱库大数据分析技术及3图谱局部放电识别法,首次成功实现了500 k V电力电缆的绝缘诊断。开发了局部放电信号智能式进阶报警策略,提高了局部放电报警的可靠性。研究成果在国内首条长距离敷设的500 k V交联聚乙烯(XLPE)电力电缆线路上得到了成功应用。研究认为综合应用分布式时频分析、3图谱局部放电识别法和智能式进阶报警策略等分布式局部放电在线监测新技术,可以实现500 k V电力电缆绝缘缺陷的识别、定位和诊断;将对国内后续500 k V电力电缆开展局部放电监测和缺陷识别具有积极的指导意义。     

变电站设备状态在线监测网络的研究

根据变电站设备状态在线监测系统对通信网络的要求,提出了基于分布式无线传感器网络技术的变电站设备状态在线监测系统网络。研究结果表明,基于分布式无线传感器网络技术,可解决现有的在线监测系统电源电缆和通信电缆铺设困难的问题,使监测传感器分布自由、成本降低、维护方便,是构建变电站设备状态检修网络的一种先进、可靠的通信网络方案。     

局部放电在线监测系统在配电网电缆中的应用

介绍局部放电在线监测系统的原理,分析局部放电在线监测系统传感器与局部放电在线监测系统测试进程,通过现场试验验证及对比分析认为,使用局部放电在线监测能够准确地对配电电缆局部放电进行定性、定量分析及精确定点,并推荐使用离线局部放电检测结合局部放电在线监测技术的配网电缆检修模式。     

110 kV及以上电压等级交联电缆在线监测技术

110kV及以上交联聚乙烯电缆在线监测技术的发展为建立可靠、有效的电力电缆在线监测系统提供了有力保证。回顾了国内外110kV及以上电网的交联聚乙烯电力电缆在线监测的状况及方法,总结了其在线监测技术,包括局部放电的在线监测、电缆绝缘外护套接地电阻及化学电势在线精确测量、电缆金属护层接地线电流监测,以及电缆本体和接头温度测量。探讨了交联聚乙烯电力电缆绝缘在线监测技术的发展方向。     

弱反射光栅滑坡监测系统的研究与应用

目前,光纤传感技术在桥梁、隧道、大坝等监测领域推广应用并取得了较好的效果,而基于弱反射光栅的FBG传感技术应用还处于起步阶段。针对BORDR和FBG技术应用于地质灾害监测中的限制,本文在介绍弱光纤光栅传感阵列监测技术原理的基础上,利用弱反射光栅传感阵列具有大容量、高精度的特点,设计了一款外定点式弱反射光栅传感光缆,并结合弱反射光栅传感阵列监测技术、物联网技术构建了基于弱反射光栅传感阵列的滑坡实时监测系统,开展了弱反射光栅传感光缆的室内实验并将弱反射光栅实时监测系统应用于滑坡监测实验中。监测系统测得158#-161#区域的连续4个弱反射光栅变形累加达到61.91mm,表明系统能准确定位滑坡发生位移变化的位置及监测滑坡位移的大小,实现了对滑坡地质灾害体的高密度的自动化准分布式监测。     

XLPE电缆局部放电在线监测系统的研制

局部放电检测是判断XLPE电力电缆绝缘状况的重要手段。设计并开发了一套用于中压XLPE电缆的局部放电在线监测系统,详细阐述了其工作原理、硬件组成、软件设计及实现方案。通过监测XLPE电缆屏蔽层接地线中的高频电流信号,来分析评估XLPE电缆的绝缘状况。现场运行结果显示,系统稳定可靠,能满足整个变电站中压XLPE电缆绝缘监测的需要。     

高压电缆状态监测技术在杭州地区的应用

高压电缆在城市输配电网中使用得越来越广泛,而目前电缆的状态监测与缺陷诊断技术还不够成熟。为了确保电缆的安全运行,杭州市电力局先后引进了高频局部放电在线测试设备、振荡波局放测试系统、接地电流与电缆温度在线监测系统、智能巡检机器人等新技术。本文介绍了电缆监测技术应用情况、各种监测技术的特点以及相关使用经验。     

新型的电缆局部放电在线监测系统研究

城市电网中因电缆沟电缆故障起火的事件时有发生,电缆绝缘劣化是电缆发生故障的重要原因,局部放电(简称局放)是电缆绝缘缺陷的表征,也是导致其绝缘劣化的主要原因之一。一直以来手持局放仪巡检电缆线路是诊断电缆绝缘状态的重要方法,为降低工作人员手持局放仪巡线的繁琐程度,研究了一种新型的电缆局放在线监测系统,该系统中使用高频电流传感器耦合流过电缆接头接地引下线的高频脉冲电流信号,并通过新型局部放电采集器将局放综合信息上传至局放监测主机,完成局放信号的实时在线监测。与传统的局放采集器相比新型局放采集器搭载了电力人工智能芯片,实现了局放信号处理的边缘计算,极大地缓解了庞大安装数量级下局放监测主机的压力,最后在现场测试中应用了该系统,并验证了该系统的可行性。     

电力电缆局部放电检测技术的探讨

目前常规的电力电缆检测手段已经不能满足我们对电缆竣工试验及日常运行可靠性的要求。于是更多的目光集中于电缆局部放电检测的研究及探索当中,电力电缆局部放电在线监测及离线监测技术正逐步得到推广和运用。