接地线电流在线监测技术研究与应用

代永恒

（山东钢铁莱芜分公司能源动力厂，山东 莱芜 271104）

由于电力电缆应用成本的下降，以及电力电缆自身所具有的供电可靠性高、对于人身比较安全、不受地面、空间建筑物的影响、不受恶劣气候侵害、安全隐蔽耐用等特点，因而获得了越来越广泛的应用。

然而，与架空输电线路相比，虽然电力电缆的上述优点却为后期电缆的维护工作特别是故障测距与定位带来了较大的难度，尤其电缆长度相对较短、线路故障不可观测性等特点都决定了电缆线路要求有更精确的故障测距方法。另一方面，电力电缆作为整个电力系统的重要组成部分，一旦发生故障将直接影响着整个电力系统的安全运行，并且如故障发现不及时，则可能导致火灾、大规模停电等较大的事故后果。电力电缆在电力系统中应用越来越广泛，实现电缆的安全、可靠和经济运行对保证电力系统的安全性和经济性具有十分重要的意义。一旦发生故障，寻找和处理起来十分困难，不仅会浪费人力、物力，而且会造成停电损失。

因此，如何快速、准确地查找电缆故障，减少故障修复费用及停电损失，成为电力工程领域与研究界日益关注的问题。

1 解决问题技术难点

电缆能否有效绝缘直接影响了电缆能否安全可靠运行，因此电力电缆存在多种敷设方式，其中直埋敷设的应用最多。由于电缆大多敷设在地下，导致无法对电缆绝缘进行直接检测和解决。因此，电力电缆的在线监测技术，能对电缆进行快速的检查、维修，有利于电缆可靠运行。为了解决这种难点，接地线电流在线监测技术得到广泛应用。此方法能够同归对电缆绝缘的下降情况进行判断并提前预警，实现事前预防的作用。

2 优化措施

2.1 电缆接地线电流在线监测的应用

2.1.1 在电力电缆中间箱处安装了采集系统设备，对电缆运行情况进行在线监测。

2.1.2 本主站系统采用基于Windows操作系统的运行环境，内置监测电缆的名称、波速度、电缆长度、历史数据等信息。系统通过网络与各监测终端通信，可以远程读取各监测终端记录到的电缆在线监测波形数据，并自动预报电缆故障。

2.2 优化电流信号采集、信号转换、信号处理环节。

2.2.1 电流信号采集环节。在电缆接地线的三相分别安装了专用的电流高频传感器，高频传感器采集电缆接地线的电流，高频电流采集带宽：2～125MHz，电流传感器产生CT二次信号。

2.2.2 信号转换环节。电流互感器采集到的电流通过导线传输到电流终端转换器，这个信号经过信号检测电路滤波、放大和采保，然后由低功耗单片机做A/D采样，最后计算出负荷电流、短路电流、首半波尖峰电流和接地动作电流值、稳态零序电流、暂态零序电流。

2.2.3 信号处理环节。由转换器对电流进行转换，转换成数据CPU能够处理的数字信号，CPU将采集到每路电缆出线的接地线电流值进行分析。在一个统计时间段，在该统计时间段内如果出现故障，如果累计次数达到1次即为1级告警，系统会以黄色方框的形式在主界面上显示，如果累计次数达到3次即为2级告警，系统会以橙色方框的形式在主界面上显示，如果累计次数达到5次即为3级告警，系统会以红色方框的形式在主界面上显示。

3 故障排除

此系统可以点击查看所有线路出现的故障信息，并可按照时间进行排序，有选择的查看最近获最早时间的线缆故障信息。用户可选中某条故障记录后，可双击鼠标左键查看相关的波形文件，从而及时发现及排除故障如图1所示。

4 技术创新点

针对电缆运行对系统稳定性要求高的情况，供电车间与厂家积极沟通，参与在线检测装置性能的改进，提出了适合现场的新要求。

1 ）可以实现电力电缆在线故障预警。

2 ）实现电力电缆故障预警，便于供电部门提前或有计划检修，避免因电缆突发故障造成停电，减少因停电所造成的经济损失以及对企业生产和人民生活带来的不利影响，提高供电可靠性。

3 ）实现电力电缆故障点的测距，给电缆的检修提供依据。

结论

经过电缆接地线电流在线监测技术的实践，不改变电缆运行方式和结构，不占用现有系统资源，在电缆接地导体上安装高频电流传感器，安全可靠，直接选定故障电缆线路。实现电力电缆在线故障预警，提前预警故障隐患。便于供电部门提前或有计划检修，避免因电缆突发故障造成停电，减少因停电所造成的经济损失以及对企业生产和人民生活带来的不利影响，提高供电可靠性。

[1]黄烨青.浅谈电力线路接地线的重要性[J].中国科技博览，2013（26）：39-41.

[2]付炳哲，石东.缆接地线电流在线监测技术的应用[J].硅谷，2013（12）：24-25.