基于双端同步采样法和阻性电流分离的长距离电力电缆绝缘在线监测方法的研究

On-line insulation monitoring technique for long distance power cable is different from the short one. This is due to the cross-linked of metal sheath and voltage drop caused by load current and different earth potential on both ends of cable. The project proposed a new method for on-line monitoring which is based on synchronous sampling and resistance current separation method. Through the distributed parameter model of cable that can build up the mathematical relation among the parameters and current and voltage on the both ends of cable. Derive the calculation method of resistance current and dielectric loss factor and equivalent impedance of the cable main insulation. The influence laws of measured parameters and sheath currents which are caused by the cross-linked of metal sheath and voltage drop and different earth potential on both ends of cable will be researched. The relation among the core loss and loop loss and dielectric loss will be studied, and will explore the method which can remove the core loss and loop loss from dielectric loss. The project will systematically carry out the correctness and feasibility of the method under the consideration of grid frequency fluctuation, harmonic, running under temperature change and other factors. The goal of the project is to provide theoretical and technical basis for long distance power cable insulation monitoring, which can ensure its safe operation.

长距离电缆存在金属护层交叉互联、负载电流造成电压降及两端地电位不同的问题，因而与短距离电缆绝缘的在线监测存在很多不同。本项目提出了一种新的在线监测方法——基于双端同步采样法和阻性电流分离的在线监测方法，通过长距离电缆的分布参数模型建立电缆两端电压、电流与电缆参数的数学模型，推导出电缆主绝缘的阻性电流、介质损耗因数和等效阻抗等参数的计算方法，开展对金属护层交叉互联、负载电流造成电压降及两端地电位不同对测量参数影响规律的研究，开展对护层电流对电缆测量参数影响规律的研究，以及电缆线芯损耗和回路损耗与主绝缘损耗之间关系的研究，探索从电缆主绝缘的介质损耗中除去电缆线芯损耗和回路损耗的方法。在综合考虑电网频率波动、存在谐波、运行温度变化等因素下系统地开展对该方法的正确性和可行性研究，以期为长距离电力电缆绝缘在线监测提供理论与技术依据，保证长距离高压电缆的安全运行。

长距离电缆存在金属护层交叉互联、负载电流造成电压降及两端地电位不同的问题，因而与短距离电缆绝缘的在线监测存在很多不同。本项目提出了一种基于双端同步采样法和阻性电流分离的在线监测方法，建立长距离电缆的分布参数模型，通过电缆两端电压、电流及电缆参数对电缆整体主绝缘的阻性电流、介质损耗因数和等效阻抗等参数的计算方法进行了公式推导，通过仿真验证算法的正确性。对电压降、两端地电位不同、同步采用误差、温度变化、频率变化等情况下对监测参数影响规律进行了研究；对流过金属护层电流和阻性电流的关系进行了公式推导，研究表明能够有效对电缆绝缘故障、金属护层开路故障、换位箱浸水故障及中间接头护层击穿故障进行故障识别，实现了对每一段电缆绝缘状态在线监测；对存在电网频率波动、谐波、运行温度变化等情况下对监测参数影响率进行了研究；研发出一款可拆装且具有较高精度PCB型Rogowski线圈的电流传感器，对其结构进行了介绍并进行了实验测试，测试结果表明该电流传感器具有较高的精度；搭建电缆模拟电路进行试验研究，电缆模型采用低电压、大电容来模拟实际系统的高电压、小电容的情形，基于双端同步采样法和阻性电流分离方法的监测系统能够确定地对阻性电流、介质损耗因数和等效阻抗等参数进行计算，并试验研究存在电压降、频率波动、谐波、不同温度、不同故障状态等情况下对电缆主绝缘阻性电流、介质损耗和等效阻抗的计算，结果表明监测系统能够对电缆的监测参数进行准确的计算。不仅实现了对长距离电缆整体绝缘状况的在线监测，而且实现了对交叉互联系啊的每一段电缆绝缘状况的在线监测，为长距离电力电缆绝缘在线监测提供理论与技术依据，对保证长距离高压电缆的安全运行具有重要意义。