接地線電流在線監測技術研究與應用

代永恒

（山東鋼鐵萊蕪分公司能源動力廠，山東 萊蕪 271104）

由于電力電纜應用成本的下降，以及電力電纜自身所具有的供電可靠性高、對于人身比較安全、不受地面、空間建筑物的影響、不受惡劣氣候侵害、安全隱蔽耐用等特點，因而獲得了越來越廣泛的應用。

然而，與架空輸電線路相比，雖然電力電纜的上述優點卻為后期電纜的維護工作特別是故障測距與定位帶來了較大的難度，尤其電纜長度相對較短、線路故障不可觀測性等特點都決定了電纜線路要求有更精確的故障測距方法。另一方面，電力電纜作為整個電力系統的重要組成部分，一旦發生故障將直接影響著整個電力系統的安全運行，并且如故障發現不及時，則可能導致火災、大規模停電等較大的事故后果。電力電纜在電力系統中應用越來越廣泛，實現電纜的安全、可靠和經濟運行對保證電力系統的安全性和經濟性具有十分重要的意義。一旦發生故障，尋找和處理起來十分困難，不僅會浪費人力、物力，而且會造成停電損失。

因此，如何快速、準確地查找電纜故障，減少故障修復費用及停電損失，成為電力工程領域與研究界日益關注的問題。

1 解決問題技術難點

電纜能否有效絕緣直接影響了電纜能否安全可靠運行，因此電力電纜存在多種敷設方式，其中直埋敷設的應用最多。由于電纜大多敷設在地下，導致無法對電纜絕緣進行直接檢測和解決。因此，電力電纜的在線監測技術，能對電纜進行快速的檢查、維修，有利于電纜可靠運行。為了解決這種難點，接地線電流在線監測技術得到廣泛應用。此方法能夠同歸對電纜絕緣的下降情況進行判斷并提前預警，實現事前預防的作用。

2 優化措施

2.1 電纜接地線電流在線監測的應用

2.1.1 在電力電纜中間箱處安裝了采集系統設備，對電纜運行情況進行在線監測。

2.1.2 本主站系統采用基于Windows操作系統的運行環境，內置監測電纜的名稱、波速度、電纜長度、歷史數據等信息。系統通過網絡與各監測終端通信，可以遠程讀取各監測終端記錄到的電纜在線監測波形數據，并自動預報電纜故障。

2.2 優化電流信號采集、信號轉換、信號處理環節。

2.2.1 電流信號采集環節。在電纜接地線的三相分別安裝了專用的電流高頻傳感器，高頻傳感器采集電纜接地線的電流，高頻電流采集帶寬：2～125MHz，電流傳感器產生CT二次信號。

2.2.2 信號轉換環節。電流互感器采集到的電流通過導線傳輸到電流終端轉換器，這個信號經過信號檢測電路濾波、放大和采保，然后由低功耗單片機做A/D采樣，最后計算出負荷電流、短路電流、首半波尖峰電流和接地動作電流值、穩態零序電流、暫態零序電流。

2.2.3 信號處理環節。由轉換器對電流進行轉換，轉換成數據CPU能夠處理的數字信號，CPU將采集到每路電纜出線的接地線電流值進行分析。在一個統計時間段，在該統計時間段內如果出現故障，如果累計次數達到1次即為1級告警，系統會以黃色方框的形式在主界面上顯示，如果累計次數達到3次即為2級告警，系統會以橙色方框的形式在主界面上顯示，如果累計次數達到5次即為3級告警，系統會以紅色方框的形式在主界面上顯示。

3 故障排除

此系統可以點擊查看所有線路出現的故障信息，并可按照時間進行排序，有選擇的查看最近獲最早時間的線纜故障信息。用戶可選中某條故障記錄后，可雙擊鼠標左鍵查看相關的波形文件，從而及時發現及排除故障如圖1所示。

4 技術創新點

針對電纜運行對系統穩定性要求高的情況，供電車間與廠家積極溝通，參與在線檢測裝置性能的改進，提出了適合現場的新要求。

1 ）可以實現電力電纜在線故障預警。

2 ）實現電力電纜故障預警，便于供電部門提前或有計劃檢修，避免因電纜突發故障造成停電，減少因停電所造成的經濟損失以及對企業生產和人民生活帶來的不利影響，提高供電可靠性。

3 ）實現電力電纜故障點的測距，給電纜的檢修提供依據。

結論

經過電纜接地線電流在線監測技術的實踐，不改變電纜運行方式和結構，不占用現有系統資源，在電纜接地導體上安裝高頻電流傳感器，安全可靠，直接選定故障電纜線路。實現電力電纜在線故障預警，提前預警故障隱患。便于供電部門提前或有計劃檢修，避免因電纜突發故障造成停電，減少因停電所造成的經濟損失以及對企業生產和人民生活帶來的不利影響，提高供電可靠性。

[1]黃燁青.淺談電力線路接地線的重要性[J].中國科技博覽，2013（26）：39-41.

[2]付炳哲，石東.纜接地線電流在線監測技術的應用[J].硅谷，2013（12）：24-25.