对高压电缆进行绝缘性能检测是为了及时发现电缆及附件的老化损害情况，判断及预测高压电缆的使用寿命，电缆绝缘检测和故障诊断对于保证供电系统的可靠性具有重要的研究意义和价值。
1在线监测系统总体方案设计
煤矿高压电缆绝缘在线监测系统不仅需要满足对高压电缆的基本监测和诊断功能，同时需要满足煤矿井下环境要求等，具体功能要求如下。(1)诊断系统能够准确、实时、在线监控电缆的各种状态参数变化，能够显示电缆接线盒的各种状态参数变化并迅速做出反应。(2)具有良好的可视化性能，直观清晰展示电缆的运行状态，通过采用直观的图表或曲线展示电缆内部电流或电压等参数的变化。(3)具有分析功能，系统对电缆运行故障进行综合评判，对电缆进行智能化诊断和分析。
2高压电缆绝缘在线监测与诊断系统
2.1高压电缆绝缘在线检测系统软件设计
煤矿高压电缆在线监测与诊断系统软件主程序是采用模块化设计，将各个控制功能作为独立的控制模块，单独进行设计，实现对应的功能，最后将所有的模块汇总到主程序中。煤矿高压电缆绝缘在线监测与诊断系统电控系统主程序的执行过程为:在对DSP2012寄存器进行初始化之后，外部中断打开，主程序开始正式运作，首先判断是否接收到指令，当接收到指令时开始调用数据采集模块的子程序，采集电缆的电压、电流和温度信号，随后调用数据处理和分析子程序，对采集到的数据进行分析和处理，将物理信号转变为电流信号，并对电缆信号进行监测和诊断，最后在上位机中显示监测到的数据和诊断结果，自动生成历史纪录、随时查看监测结果和近期的电缆运行状况。
2.2高压电缆绝缘电阻低故障的查找与排除方法
第一，遥感检测。一般是指维修检测人员要借助遥感检测技术方案，对电缆的故障进行集中遥测，配合三相表完成实时性绝缘电阻的分析检测工作。第二，全方位查验。如果线路电缆出现了异常故障问题，维修人员要结合设计图纸确定整体铺设的路线图，并且综合分析实际铺设情况，大致判定配电线路电缆故障的位置，然后组织专业人员进行全面的核查，并且配合故障点分析数据进行集中的查找和处理，确保全方位查验工作的精细化水平。第三，电缆烧穿分析法，主要是指在声磁同步、声波分析等方式无法应用的情况下，借助电缆烧穿设备发射高压小电流，然后直接形成击穿操作，收集声音信息后判定故障位置。这种方式的排除效率较好，能协助操作人员对电压泄露、残压电流数值进行集中的分析和评估，保证检测实时性效果。
2.3节能型高耐磨架空绝缘电缆的设计
2.3.1导体选择
某电缆采用型线结构的中强度铝合金（LHA3、LHA4）线作为导体，所用铝合金为NB/T42042-2014《架空绞线用中强度铝合金线》标准规定的铝合金。NB/T42042-2014标准中规定LHA3、LHA4铝合金线的电导率分别为58.5%IACS（0.029472Ω·mm2/m）和57%IACS（0.030247Ω·mm2/m），在导体截面积同为240mm2条件下，LHA3铝合金线的20℃直流电阻为0.125Ω/km，与钢芯铝绞线一致，无法起到节能效果，同时由于铝合金线拉断力较钢芯铝绞线低30%，抗重覆冰过载和大应力过载能力较钢芯铝绞线差，因此根据JKLGYJ-10kV-240/30的钢芯铝绞线芯架空绝缘电缆导体外径为19.8mm，采用LHA4铝合金线作为导体，既可以大幅度降低20℃导体直流电阻，达到节能效果，也可以显著提升节能型高耐磨架空绝缘电缆的抗重覆冰过载和大应力过载能力。
2.3.2节能型高耐磨架空绝缘电缆性能
现以某配电线路工程为例，从张力特性、弧垂、节能效果、耐磨性等方面对比等导体外径条件下所研制的JKLHA4XYJN-10ｋV-280节能型高耐磨绝缘电缆和传统JKLGYJ-10ｋV-240/30钢芯铝绞线芯绝缘电缆的计算和实测数据，以评估该节能型高耐磨绝缘电缆性能。该配电线路工程为新建线路，输送功率7000ｋＷ，线路全长4.8ｋm，主要设计气象条件（典型设计用气象区）。JKLHA4XYJN-10ｋV-280节能型高耐磨绝缘电缆和JKLGYJ-10ｋV-240/30钢芯铝绞线芯绝缘电缆的主要技术参数分析，可知节能型高耐磨绝缘电缆拉重比增加11%，电阻减小12%，力学和电气性能更优。在积极倡导节能减排、发展低碳经济的今天，在整个配电线路设计和建设过程中，采用综合性能优异、全寿命周期经济运行更好的新型绝缘导线显得尤为重要。相比于传统绝缘电缆，新型节能型高耐磨绝缘电缆具有良好的低弧垂特性和节能效果、更长的使用寿命，能较好地适用于大档距绝缘配电线路和重覆冰地区、各种增容或节能线路、树林茂密地区等绝缘配电线路应用场景，同时在绝缘配电线路中应用也更加节能。
2.4绝缘监测系统方案设计
通过对绝缘故障及特征参数的分析，确定了以超声波信号检测作为电缆接头绝缘状态的评估方法。所设计的绝缘状态监测系统总体结构主要包括上位机、CPU处理器、信号调理电路、超声波传感器及信号传输介质等。根据处理需求，CPU选用DSP系列微处理器。系统通过超声波传感器采集局部放电所产生的超声信号，转换为电信号，通过信号调理电路进行放大与滤波传输到DSP处理器，经过计算处理后传输到上位机进行显示与报警。系统监测到的局部放电信号大小与标准阈值比较，可评估出电缆接头寿命是否超限，对于绝缘状态不符合要求的电缆，应当及时进行检修和更换。超声波传感器为系统的信号采集装置，工作原理是共振盘接收到外部超声波信号发生上下振动，将超声信号转换为机械信号，通过在探头两极之间加载电压，将机械信号转换为电信号，由信号调理电路处理后传输到DSP中进行计算分析。由于电缆为高压电的运输载体，容易受到较大的电磁干扰，而超声波信号由脉冲信号生成，频带较宽，受到的电磁干扰较弱，极大地提高了局部放电信号的检测精度。本系统的超声波频率范围大约在20～60kHz，机械噪声大约在120Hz～4kHz，电磁噪声大约在30MHz～30GHz。选择超声波传感器时，应当综合噪声频率，可规避噪声频带范围，有效提高检测精度。
结语
针对煤矿高压电缆的故障进行分析，以电缆接头故障为主要对象，设计了一种基于超声波信号的绝缘状态监测系统，提出了系统的总体方案与硬件结构，对处理器及超声波传感器进行选型，并详细设计了信号调理电路，通过放大电路与带通滤波电路有效提高了信号的抗干扰性。
参考文献
[1]王立，杜伯学，任志刚.高压交联聚乙烯电缆绝缘劣化试验分析[J].武汉：高电压技术，2014，40（1）：111-116.
[2]胡春江，王锋，温定筠，等.XLPE电缆局部放电在线检测技术现状[J].北京：电网技术，2014，38（s1）：33-38.