引言

当前电力系统中采用的大多是交联聚乙烯（XLPE）电缆，这种电缆最早出现于20世纪60年代，具有非常好的绝缘性能，而且安装方便、制造简单，已经逐渐取代了传统的油纸绝缘电缆，且被广泛应用到高压和超高压输电中，，最高应用电压等级已经达到了500kV。随着XLPE电缆的广泛应用，也出现了不少由于线路老化、故障造成的电缆绝缘击穿事故，影响到供电系统的运行可靠性，对电力电缆在线监测系统的研究越来越受到电力系统的重视。

1电力电缆监测技术的作用

电力电缆在线监测技术是当下较为常见的故障检测方法，主要在电力电缆故障检测中进行应用。

1.1识别安全隐患

借助电力电缆在线监测技术可快速识别电缆、接头等位置发生的老化故障，然后借助温度采集、温度数据分析可研究出设备运行规律。一旦电缆发生过热引发的故障问题，可及时进行全面预测分析，可避免故障发生，充分提高了设备运行的安全性。

1.2降低故障发生频率

电力电缆在线监测技术不仅可进行故障检测，还可及时进行维修通知管理，在故障发生前便可及时发出报警信号，可降低电力电缆故障的危害程度，有效控制了电力电缆故障发生频率，从而保证了社会大众的生活和生产用电。

1.3发现故障点

电力电缆故障发生后，可借助在线监测技术进行温度变化的管理，相关作业人员结合理论常识，便可快速找到故障位置。

2电力电缆在线监测系统设计

电力电缆的在线监测系统采用模块化设计方式，由信号取样、数据采集、后台处理系统三部分组成。信号取样模块主要负责对直流分量、交流分量和局放信号的取样，数据采集模块分为低速数据采集卡和高速数据采集卡，后台处理模块包括监测系统的处理软件等。

2.1信号取样模块

直流信号取样。对于数量级特别小（纳安级）的直流分量，系统采用信号放大电路来放大直流信号，便于其采集。利用直流分量法时，系统控制器的接触器需要断开，此时，对地电流会流过直流取样电阻，将电流信号转为电压信号，采样时间为1分钟左右，然后关闭系统控制器的接触器，将取样电路短路，再将电缆铠装直接接地。

谐波信号取样。

谐波信号取样模块的设计要充分考虑谐波电流的波动范围，在实际应用过程中，可以采用可调增益的运放作为前级数据的放大，然后采用二阶低通滤波来处理信号，使得信号更能反应电力电缆运行的实际情况。

局放信号取样。

局放信号具有高频特性，因此需要消除电路低频信号的干扰，然后再加上两级放大电路来放大局部分量信号，进而提高测量效率和准确性。

2.2后台处理系统

后台处理系统与系统总设计方式相同，均采用模块化设计。该系统包括以下三部分：

①系统软件。系统软件是连接专家诊断模块和数据库的重要部分，其承担着信号读取、传输、综合处理的任务，是系统设计中的重要模块。

②数据库软件。数据库软件实现了对直流分量、谐波分量、局放分量信号的存储，保证了数据的实时性和留存性，便于对历史数据的操作和使用，也有利于专家判读模块对电力电缆运行状况的判读。

③应用软件。应用软件负责数据的显示和打印，使得监测系统便于操作和监控，此外，系统还提供了对交流接触器开断和数据采集卡采集的控制接口，使系统的数据采集工作更加灵活、便捷。

3电力电缆在线监测技术分析

3.1传统技术

传统电力电缆在线监测技术主要包括：直流成分法、直流叠加法等。上述技术为电力故障检测、电力系统诊断提供了重要数据，应用价值较高。但是传统监测技术在特高压电力电缆的检测中具有一定局限性，无法满足实际工程需求。

3.2新技术

3.2.1超高频检测法

电网局部放电脉冲频率较高状况下，为了实现快速捕捉局部放电信号，需要加强对设备采样频率的分析，而采样频率检测中，外界噪声干扰影响极大，需要进行干扰抑制管理。由于脉冲宽度短，脉冲特征量会迅速消失，尤其是电缆介质中存在较为严重的衰减条件下，会增加监测系统的信号采集难度，经常发生信号失真现象，直接引起后期测量数据的严重误差，甚至会下出错误结论。超高频检测方法借助宽频带局部放电传感器作业，基于电磁耦合的原理，对位于10kHz~28MHz频段范围内的局部放电现象进行检测，实践表明应用效果良好。由于电缆线路的局部放电现象一般在设备附件周边产生，为了解决这一问题，可在附件处进行传感器的安装，从而降低高频脉冲的过渡衰减问题，保证采集信号可及时还原局部脉冲信号的相关特征。

3.2.2电缆接头监测技术

电力电缆运行中，相关作业人员的统计报告结果表明：90%的意外事故发生在电缆接头位置。设备日常运行中，接触电阻、过负荷问题均会引起接头位置等温度过高。电力电缆监测技术中，业内学者设计了能进行接头温度监测的集散型系统，根据需求进行接头位置温度的实时监测，结合监测结果进行后期分析，可为管理人员提供有效信息，避免电缆运行故障的发生。测点信号一般需要通过杂波吸收装置，可实现滤波、过压保护；然后装置将信号串行化，光电隔离处理后，可进入定时窗口、计数器装置，从而改为并行化；数据进入工控机分析处理装置后，一般会借助显示器展现数据；一旦达到报警限值，便可及时进行报警，并可同时打印出故障位置、故障发生时间等具体参数。

3.2.3电磁耦合法

该方法借助电磁耦合线、测量回路进行作业，将交联聚乙烯电缆接地线中的局部电流信号与上述两种类型的电路结合，然后实现局部放大信号的目的。该方法一般适用在电缆敷设后的验收环节，以及运行中的在线监测。经验表明这种方法景观电磁耦合法进行局部放电电流的检测，由于高压电缆、测量回路之间没有其他电气连接，因此抑制干扰的效果良好。

结束语

综上所述，电力电缆故障诊断与监测对于电力系统的可靠性、安全性、经济性和智能化水平具有重要意义。通过及时发现和修复电缆故障，能够保障电力系统的稳定运行和可靠供电，提高电缆的使用寿命和降低维护成本，同时也推动了电力行业的智能化进程。因此，加强电力电缆故障诊断与监测的研究和实践，对于电力行业的可持续发展具有重要的意义。

参考文献

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