在线监测系统

1、概述

电缆故障定位在线监测系统在电缆首末端安装监测装置，从而实现对电缆运行中潜在绝缘缺陷进行预警与定位，以及发生故障时对故障点的精确定位。系统能实时显示电缆局部放电幅值、频次、相位等信息，必要时输出报警，并能存储实时谱图、放电趋势，从而及时发现电缆的绝缘缺陷，并为评估其绝缘水平及老化程度提供判据，同时当电缆发生故障时，产生行波且向两端传播。监测装置在确定发生故障后，将故障发生时刻及采集到的行波数据通过网络传至主站。主站结合电缆的长度、波速度等数据，可将故障点及时准确地定位。

2、设备使用环境

2.1、正常工作条件

1)  环境温度：25℃～+70℃；

2)  环境相对湿度：5％～100％（产品内部，既不应凝露，也不应结冰）；

3)  大气压力：550hPa～1060hPa；

4)  安全要求：符合GB4943中的相关规定及计算机机房内的GB9361中B类安全 规定。

2.2 安全性要求

1）装置不应影响供电线路的运行安全；

2）装置与物联网平台之间的信息通信应满足安全接入要求，监测装置的安全要 求应符合GB4943中的相关规定；

3）装置与物联网平台及其通信回路均应符合Q/CSG 1204009中对电力设备在线 监测系统的安全防护要求。

3、系统总体功能

3.1适用范围

本系统适用于10kV及以下电压级别交流供电线路的分布式故障监测与诊断。

3.2系统主要功能

(1) 系统架构：监测定位装置硬件架构包括给装置供电的电源板卡、中央处理器 板卡、环流信号监测板卡、电压行波监测板卡、电流行波监测板卡、对时板卡，各板 卡均通过高速总线相连，并通过高速总线传递信息。监测定位装置可以外接采样所需 的高频传感器、环流传感器和母线电压互感器信号。其中，高频传感器可以根据现场 情况配置局部放电高频传感器或电流行波传感器，接入电流行波监测板卡后经过处理 形成局部放电信号或电流行波信号。单台监测定位装置最多支持24条配电网电缆的环 流信号、电流行波信号或局部放电信号的接入，还可支持两段母线三相和零序电压行 波信号的接入。

(2) 局部放电监测预警：交联聚乙烯电力电缆绝缘介质的树枝状老化能够决定电 缆的使用寿命，建议采用局部放电测量等有效手段来定量分析电缆绝缘的树枝状老化 程度。通过在电缆终端的屏蔽层接地线上安装高频传感器，用于采集局部放电信号；高频传感器和监测定位装置之间通过同轴电缆相连。该监测方案可以对电缆终端头和 电缆本体进行局部放电监测。当局部放电的幅值、频次有异常变化时，监测系统及时 发出警报，还可通过监视局部放电信号的长期变化趋势，进行趋势报警，在电缆故障 前提前发出警告。

(3) 护层环流监测预警：当电缆正常带电运行时，会在电缆的金属护层上感应出 环流，正常情况下护层环流很小。当发生电缆外护套绝缘下降、接地不良、金属护层 接地错误等问题时，护层环流会异常增大，对电缆运行安全造成威胁。护层环流传感 器安装在电缆终端的金属屏蔽层接地线上，用于采集护层环流信号，然后送给监测定 位装置。当护层环流有异常变化时监测系统及时发出警报，还可通过监视护层环流的 长期变化趋势，进行趋势报警，保障电缆安全运行。

(4) 行波选线：对于中性点非有效接地系统，当变电站的母线上发生单相接地或 同一母线上所接的多条馈线之一发生单相接地故障时，单纯依靠零序电压无法判断故 障线路。

(5) 行波测距：现场排查电缆故障往往需要花费大量人力物力，精确定位故障点 能够有效减轻人工巡线的负担并缩短排查时间，减少停电导致的经济损失，具有重大意义。

4、主要设备技术要求

1）诊断误差：≤0.2%*L±5m(L为监测终端间电缆长度)

2）定位可靠性： ≥95%

3）故障分析时间：小于10min

4）故障分析方法：深度学习算法

5）工频电流采样率： ≥2kHz

6）传感器带宽：1kHZ~10kHZ

7）高频电流采样率： ≥100MHz

8）工作温度：-40℃~90℃

9）高频信号幅值：5A～5000A

10）隐患电流采样率：1M

11）隐患电流信号带宽：10～200k

12）隐患电流幅值：1mA～1A

13)授时精度：20ns

14)取能方式：市电/CT/太阳能 15)、工作湿度：1%~95%

5、系统技术要求

1)可在线准确检测并记录线路单相接地故障距离、相间短路故障距离、断路故 障距离、瞬间故障发生的距离；

2)可在线记录线路雷电流、进行雷击点定位和雷击次数的统计；

3)可在线检测线路负荷电流，包括定时回传及召测负荷电流数据；

4)软件具有自动故障识别、输出报警和数据文件存储功能；

5)具有快速自动定位故障位置、故障距离、故障时间、故障类型等功能；

6)采用双RAM记录技术，消除暂态信号“记录死区 ”，防止雷电流干扰造成漏 记故障

7)测距精度不受故障电阻、线路参数不对称、互感器误差、线路分布电容等因 素的影响；

8)可在当地或通过通信网对系统进行配置、管理及维护；

9)故障检测装置检测方法新颖，不仅动作可靠、性能稳定，而且安装和卸落都 极其简单方便。