湘潭钢铁

（35kV电缆）

CMS电缆环流在线监测、故障预警及定位系统

技术方案

长   沙 旭 志 电力科技有限公司

目录

一、概述3

二、主要功能特点4

1、主要功能4

2、定位功能5

3、显示记录功能5

4、报警功能5

5、采用等级预警方式5

6、分析展示功能6

7、抗干扰功能6

8、检测与自恢复功能6

9、通信功能6

10、后台功能6

三、网络框架图7

四、技术指标7

五、安装方法8

1、监测单元安装方法8

2、局部放电传感器及接地环流传感器安装方法9

六、后台系统介绍9

七、案例11

八、配置清单15

一、概述

中国XLPE电缆的研究和生产起步较晚，从20世纪70年代开始生产10-35千伏交联聚乙烯绝缘电力电缆，到目前为止，走过近30年的发展历史。高压电缆的产品普及使用积累了大量的丰富经验。近20年来，大量引进的66-220千伏级和国产的66-220千伏级XLPE电缆已广泛应用于城网送电系统中。由于中国电力行业的飞速发展带动了电线电缆行业的发展，在世界范围内，中国电线电缆总产值已超过日本，仅次于美国，是世界上第二大电线电缆生产和使用国。

高压电缆在电力系统中充当着不可或缺的重要角色，在电网、发电厂、铁路、矿业、大型生产企业中都广泛应用。保证高压电缆的正常运行对我们的生产、生活均有重要意义。

高压电缆长期运行受湿度、环境侵蚀、过电压、自身发热的影响，易产生故障，不仅如此，金属护层绝缘击穿或主绝缘层绝缘老化等情况都会导致金属护层接地环流数值增多，从而引发恶性事故，造成严重损失。

1） 高压电缆的常见故障类型

● 绝缘材料缺陷

● 绝缘材料老化

● 金属护套多点接地

● 电缆接头工艺缺陷

● 短路故障

2） 高压电缆监测的市场现状

当前国内的高压电缆在线监测产品种类五花八门，噱头层出不穷。但没有一款良好的产品能从根本上解决高压电缆环流在线监测、故障预警及定位的问题。大多监测手段单一，只能对电缆的某一项或两项参数进行监测，并且无法监测故障位置。

安装多种在线监测系统则导致成本升高，多个系统“各自为政”，无法达到“综合预警” 的目标。

二、主要功能特点

1、主要功能

1） 可以监测电缆绝缘材料故障引起的局部放电；

2） 具有实时监测电缆局部放电的自动采集、信号调理、模数转换和数据的预处理功能；

3） 每个系统内每个传感器都配有独立的监测通道，可以实现连续、实时的采样功能，不采用分时复用的方式进行轮询采样；

4） 可以监测电缆本体及其附件最小5pC（相应的mV）局部放电量的放电信号；

5） 实时监测电缆由绝缘层损坏产生的环流故障；

6） 故障诊断成功率：≥95%；

7） 电缆主绝缘缺陷预警准确率：≥90%；

8） 传感器的监测范围可涵盖电缆终端头所在的开关柜；

9） 护套绝缘监测:

护套绝缘层的完好是电缆可靠运行的电气需要，护套绝缘在线监测有许多好处: 随时报告电缆外护套的损坏情况，防止主绝缘受到致命损坏，甚至立即报告接地线的偷盗。通过连续检测金属护套接地电流来监测护套绝缘，是目前不改变线路连接，不影响运行的唯一可行办法；

10） 链路检测功能:

系统定期对下位机及线路中的设备进行检测，自动诊断链路故障。

2、定位功能

1） 实时监测电缆是否有局放产生并可对严重局放故障点进行定位；

2） 接地线防盗:

接地线被盜后，电流突变，报警短信立即发至值班人员手机，告知被盗的接地线位置； 3）高压电缆金属护套异常接地点的区间定位功能：

电缆金属护套发生接地故障时，电缆护套及接地线会流过较大的工频短路电流，并持续数个周波，监测电缆两端短路电流第一个半波的幅值及方向，即可准确判断击穿点是否在电缆上。对于长距离电缆线路，在每个交叉互联段安装更多的监测单元，可以判断电缆故障区间。

3、显示记录功能

1） 监测单元可以显示二维、三维和频域图谱。三维图谱：φ-q-n，φ-q-t 等；二维图谱：φ-q, q-t, q-f，n-t 等。从而能从各个角度精准地表达该局部放电信号的全面信息。

2） 监测单元可按设置的时间间隔（如：1、5、15 分钟等）显示一段较长时段内（如：

1 天、1 月、1 年等）的趋势图。

3） 监测装置具有数据存储功能，至少储存最近2 年内的放电幅值、相位、频次等基本特征参量和二维、三维等谱图信息，并能通过外部接口导出历史数据。

4、报警功能

1） 具备监测结果异常、监测功能故障和通信中断等异常情况的自动报警功能。

2） 报警信息能明确区分监测数据异常、装置自检异常等不同类型的异常情况。

3） 报警信息可以实时远传，报警策略设置可修改。

5、采用等级预警方式

1） 黄色预警：当电缆发生异常后，装置会在第一时间内采集到波形并会以黄色预警状态出现。表示该相电缆有放电，应关注。

2） 橙色预警：当每天有几十次波形触发时，此时系统会以橙色预警的方式报警并自动报出故障距离。此时对用户来说应尽快合理安排检修。

3） 红色预警：触发频率越来越快，电缆很快（24 小时内）就会发生故障，此时系统进

入红色预警状态，用户应立刻进行停电检修。

6、分析展示功能

1） 监测装置能实时展示各监测点二维、三维谱图等。

2） 监测系统具有专家库系统，可以有效的识别如半导体尖端放电、绝缘内部气隙放电、金属悬浮电位、主绝缘凹痕、预制件内部缺陷等放电类型。

7、抗干扰功能

监测装置可以有效抑制和排除背景干扰的能力，可采用滤波、屏蔽、识别、定位等抗干扰技术，保证监测数据有效性和准确性。

8、检测与自恢复功能

1） 监测装置具有自检测功能，提供装置运行状态定时自检信息，记录故障日志，检测周期可设置。

2） 监测装置具有自恢复功能，当出现类似异常供电终止等情况后，装置能够自动恢复正常运行，且存储数据不丢失。

9、通信功能

1） 现场局放信号采集控制单元与监测后台之间采用敷设光纤及采用无线的方式进行通

讯。

2） 监测装置内部通信接口应满足监测数据交换所需要的、标准的、可靠的现场工业控

制总线或以太网络要求。

10、后台功能

1） 开放的标准数据端口，方便接入各类综合管理平台。

2） 软件系统内嵌数据挖掘算法和SVDD 核心算法可以评估电缆接头绝缘状态。

3） 后台管理软件具备强大的分析功能。趋势图数据及报警事件连续记录、自动保存，并可随时查看分析，还可以随时查看过去的数据记录，评估运行的可靠性。

三、网络框架图

如图所示为系统的网络框架图。该系统由后台系统部分、监测部分及传感部分三部分组成。其中传感部分由接地环流传感器和高频电流传感器组成，负责信号的采集，并将信号分别传递给环流监测单元与局放监测单元。两种监测单元分别收到各自的信号后进行信号的处理，最后将处理后的信号传输给后台监测系统，用户可通过后台系统实时查看电缆运行的健康状况。

四、技术指标

五、安装方法

1、监测单元安装方法

本系统中监测单元可分为电缆故障预警及定位监测单元与护层环流监测单元两种，由于安装方式相同，此处不再做细致划分，具体安装方式如下：

监测单元安装在仪表仓内部，可采用导轨安装或螺丝安装两种方式，安装尺寸和图纸如下：

外形尺寸为：268*246*76mm

246

231

100

100

2、局部放电传感器及接地环流传感器安装方法

局部放电传感器与接地环流传感器均为传感器，外观和安装方式基本类似，以局部放电传感器为例，下图为局放传感器安装位置示意图：

高频电流传感器采用螺丝紧固安装方法，安装在接地线经过的路线上，卡装在接地线处，如下图所示。

高频电流传感器安装图

六、后台系统介绍

1） 云端实时数据监测诊断系统，采用浏览器——服务器的 B/S 架构，无需特殊设置，无

需安装特定客户端，使用浏览器即可进行数据访问与功能交互。

2） 后端数据接口采用Java 语言进行开发，持久层选用SQLserver 数据库，前端交互界面使用jsp 与JS。

3） 诊断系统内嵌数据挖掘技术和SVDD 核心算法，用于评估电缆接头的绝缘故障。

4）

七、案例

1、河南省某能源公司10kV 地埋电缆安装我公司CMS 电缆故障预警及定位系统，电缆运行过程中发生跳闸，系统后台自动定位至1217.3 米处，经客户现场挖掘，成功找到故障位置。

2、韩国三星电子（苏州）半导体公司做电缆带电巡检，并安装电缆在线监测装置。

3、2018 年6 月，在秦皇岛两座变电站安装电缆在线监测系统

5、2019 年5 月，我公司技术人员在南京安装电缆故障预警系统

八、配置清单

感谢使用本公司产品，如有疑问请来电来函，我们会及时作出响应

谢谢！售后服务专线：8225-9010