本發(fā)明涉及高電壓與絕緣技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于阻性電流分離法的長(zhǎng)距離電力電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

交聯(lián)聚乙烯(cross-linked polyethylene，XLPE)電力電纜憑借具有良好的絕緣性能、機(jī)械性能、熱性能及供電可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于電力系統(tǒng)各個(gè)電壓等級(jí)的輸配電網(wǎng)絡(luò)中，成為構(gòu)成城市供電和主網(wǎng)架的重要環(huán)節(jié)，并且不斷地向高壓、超高壓的領(lǐng)域發(fā)展。XPLE電纜線路在投運(yùn)初期，一般為1-5年，電纜及附件或敷設(shè)安裝的質(zhì)量問題易發(fā)生故障；投運(yùn)中期，一般為5-25年，電纜線路發(fā)生故障的概率較低，但電纜發(fā)生的故障類型較多，如由于受到外力破壞而導(dǎo)致電纜絕緣受損、電纜附件界面處發(fā)生放電、電纜絕緣老化等引起的線路故障；投運(yùn)末期，一般為25年后，電纜附件發(fā)生老化或電纜絕緣的電老化、熱老化導(dǎo)致電纜線路發(fā)生故障的概率大大增加。大量XLPE電纜的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，電纜線路故障是引發(fā)電網(wǎng)事故的重要原因。電纜在投入使用后，不僅會(huì)受到電場(chǎng)作用、機(jī)械作用、熱作用，還會(huì)受到環(huán)境因素的影響，在這些因素的共同作用下使得電纜絕緣容易發(fā)生老化。因此，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜絕緣狀況，保證確保電網(wǎng)供電的可靠性，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有著重要意義。

對(duì)于高電壓、長(zhǎng)距離的電力電纜采用的是單芯電纜，這時(shí)電纜線芯與金屬護(hù)層之間可以看作是一個(gè)空心變壓器，電纜線芯相當(dāng)于變壓器的一次繞組，而金屬護(hù)層相當(dāng)于變壓器的二次繞組。當(dāng)交流電流通過電纜線芯時(shí)，在其周圍便會(huì)產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，金屬護(hù)層處于交變的磁場(chǎng)中便會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，當(dāng)與地之間構(gòu)成回路時(shí)金屬護(hù)層中就會(huì)有感應(yīng)電流流過。金屬護(hù)層中的感應(yīng)電壓與電纜長(zhǎng)度成正比，當(dāng)母線上的電流很大時(shí)，電纜的金屬護(hù)層上將會(huì)感應(yīng)出很高數(shù)值的電壓，這樣高數(shù)值的電壓可能會(huì)造成電纜絕緣的破壞。因此，當(dāng)電力電纜長(zhǎng)度在1000米以上時(shí)通常采用金屬護(hù)層交叉互聯(lián)的連接方式，該連接方式是將三相電力電纜分為若干大段，每相每大段再均分成長(zhǎng)度相等的三小段，在每相兩個(gè)中間分段處利用同軸電纜將金屬護(hù)層進(jìn)行交叉互聯(lián)，每相每個(gè)大段兩端的金屬護(hù)層分別連接后再進(jìn)行接地。

電纜的泄漏電流是由阻性電流和容性電流組成的，在XLPE電纜絕緣狀況良好時(shí)，流過電纜絕緣的主要是容性電流，而阻性電流占的比例非常小，兩者的比值一般在4-10倍之間，相位角相差90°，可以看出流過電纜絕緣的阻性電流的變化對(duì)泄漏電流有效值的影響較小。但當(dāng)電纜絕緣出現(xiàn)缺陷或是老化的情況下，阻性電流的變化很大，阻性電流對(duì)泄漏電流的變化影響很大，而容性電流的變化不大。因此，通過對(duì)流過XLPE電纜主絕緣的阻性電流進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)可以準(zhǔn)確反映電纜絕緣劣化的情況。對(duì)于長(zhǎng)距離電力電纜而言，其存在金屬護(hù)層交叉互聯(lián)這種互聯(lián)方式，使得流過電纜絕緣的泄漏電流是通過電纜絕緣流到金屬護(hù)層中，而該相電纜的每小段金屬護(hù)層與其他兩相電纜的每小段金屬護(hù)層相連接，使得金屬護(hù)層中的泄漏電流是流過三相電纜每一小段的泄漏電流之和，這樣的互聯(lián)方式給阻性電流的分離帶來了困難。而且長(zhǎng)距離電力電纜存在電壓降問題，由于流過電纜的負(fù)載電流會(huì)在電纜線芯的電阻和殘余電感上形成電壓降，使得電纜兩端的對(duì)地電壓出現(xiàn)較大的差異，而這種差異還會(huì)隨著流過電纜的負(fù)載電流的變化而變化。在這種情況下選取電纜不同位置的對(duì)地電壓作為基準(zhǔn)電壓對(duì)流過電纜的阻性電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，其測(cè)量結(jié)果會(huì)隨著流過電纜的負(fù)載電流的變化而變比，這樣就給長(zhǎng)距離電力電纜中阻性電流的分離及絕緣狀況的評(píng)估帶來了困惑。

目前，電力電纜絕緣的在線監(jiān)測(cè)方法主要有直流分量法、直流疊加法、交流疊加法、接地電流法、局部放電法和損耗因數(shù)法等。直流分量法是指在外加交流電源的情況下，如果在運(yùn)行中的XLPE電纜絕緣產(chǎn)生了水樹枝，由于水樹枝具有“整流作用”，使得流過電纜絕緣的電流中含有一個(gè)微弱的直流電流分量，一般為nA級(jí)以上，通過檢測(cè)這一微弱的直流電流分量對(duì)電纜絕緣狀況進(jìn)行評(píng)估；由于現(xiàn)制造工藝上的改進(jìn)，目前XLPE電纜均采用干式交聯(lián)法，在高電壓等級(jí)的電纜線路中，水樹枝而引起的絕緣故障已不多見，只有在長(zhǎng)期潮濕環(huán)境下的電纜會(huì)在其半導(dǎo)體層的缺陷處引發(fā)水樹枝，該方法不適用于初期投運(yùn)的電纜，對(duì)運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間的電纜仍然適用。直流疊加法是指在電纜所接電壓互感器的中性點(diǎn)，或是使用其他方法將一低壓直流電源疊加到正在運(yùn)行的電纜線芯上，用靈敏度較高的電流表測(cè)量流過電纜絕緣的直流泄漏電流或是測(cè)量電纜的絕緣電阻來對(duì)電纜絕緣狀況進(jìn)行評(píng)估。交流疊加法是指將一個(gè)頻率為工頻頻率2倍加1Hz的交流電壓疊加到正在運(yùn)行的電纜上，通過檢測(cè)此時(shí)電纜中±1Hz劣化信號(hào)的強(qiáng)弱來判斷電纜絕緣的狀況。由于在高壓線路中三相中性點(diǎn)通常是直接接地，無法在電纜線芯上疊加直流、交流電源，因此直流疊加法、低頻疊加法和交流疊加法也不適用。局部放電法是評(píng)價(jià)電力電纜絕緣狀況的最佳方法，電纜絕緣老化的起點(diǎn)是由雜質(zhì)、氣隙、凸起毛刺等缺陷引起的，在電場(chǎng)、熱、機(jī)械、化學(xué)等因素的共同作用下以局部放電、樹枝老化等形式表現(xiàn)出來，但最終以電樹枝的形式導(dǎo)致電纜絕緣的擊穿，XLPE電纜絕緣在樹枝老化過程中會(huì)產(chǎn)生不同頻率的局部放電信號(hào)，但是電纜的局部放電信號(hào)微弱、波形復(fù)雜多變難以區(qū)分，因此工程中難以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的在線監(jiān)測(cè)。接地電流法是指利用電流互感器測(cè)量流過電纜接地線的電流，通過接地線中電流是否呈增大趨勢(shì)來判斷電纜絕緣狀態(tài)，但在金屬護(hù)層交叉互聯(lián)下接電線上的電流幾乎為零，因此接地電流法也不適用。損耗因數(shù)tanδ法是利用電流互感器和電壓互感器分別將流過電纜絕緣的電流和施加于電纜上的電壓測(cè)量出來，再通過數(shù)字化測(cè)量裝置測(cè)出電纜絕緣tanδ值；但由于XLPE絕緣tanδ值一般都很小，使得方法不易被采用。

對(duì)于高電壓、長(zhǎng)距離電力電纜存在金屬護(hù)層交叉互聯(lián)和電壓降的問題，使得以上方法不在適用。因此，目前急需一種在線監(jiān)測(cè)法對(duì)長(zhǎng)距離電力電纜絕緣狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證電力電纜的安全運(yùn)行對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有著重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在下文中給出了關(guān)于本發(fā)明的簡(jiǎn)要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡(jiǎn)化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。

鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于阻性電流分離法的電力電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)方法，該方法解決了從泄漏電流中分離出阻性電流和容性電流，實(shí)現(xiàn)了通過阻性電流來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜絕緣狀況，同時(shí)解決了高電壓、長(zhǎng)距離電力電纜存在金屬護(hù)層交叉互聯(lián)和電壓降的問題。

本發(fā)明提供了一種長(zhǎng)距離電力電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)方法，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流過電纜絕緣的阻性電流來實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)距離電力電纜絕緣的在線監(jiān)測(cè)，從流過電纜絕緣的泄漏電流分離出阻性電流和容性電流是本發(fā)明的重點(diǎn)，這種基于阻性電流分離法的電力電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)方法包括：預(yù)先在三相電力電纜的每一相的首端和末端分別安裝電流互感器與電壓互感器；針對(duì)三相電力電纜的每一相，獲得由該相的首端電流互感器測(cè)量得到的首端電流值與由該相的末端電流互感器測(cè)量得到的末端電流值，以將該相首端電流互感器測(cè)得的首端電流值與該相末端電流互感器測(cè)得的末端電流值之間的差值作為流過該相電力電纜主絕緣的泄漏電流；針對(duì)三相電力電纜的每一相，獲得由該相的首端電壓互感器測(cè)量得到的首端電壓以及由該相的末端電壓互感器測(cè)量得到的末端電壓，以將該相首端電壓互感器測(cè)得的首端電壓與該相末端電壓互感器測(cè)得的末端電壓的相量和的一半作為該相的參考電壓；三相電力電纜的每一相對(duì)應(yīng)的首端電流值、末端電流值和其對(duì)應(yīng)的首端電壓和末端電壓是同步測(cè)量值；針對(duì)三相電力電纜的每一相，根據(jù)該相的參考電壓和流過該相電力電纜主絕緣的泄漏電流計(jì)算該相電力電纜絕緣等效電阻值和等效電容值，進(jìn)而得到流過電纜絕緣的阻性電流和容性電流，這樣就實(shí)現(xiàn)了從泄漏電流中分離出阻性電流；其中，流過每一相電力電纜絕緣阻性電流和容性電流根據(jù)下式獲得：

為流過該相電力電纜主絕緣的阻性電流；為流過該相電力電纜主絕緣的容性電流；R為每一相電力電纜的主絕緣的等效電阻；C為該相電力電纜導(dǎo)線與金屬護(hù)層之間的等效電容；ω為該相電力電纜運(yùn)行時(shí)電力系統(tǒng)的角速度。

上式中每一相電力電纜絕緣的等效電阻R和等效電容C的值可以根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：

其中，為由該相電力電纜的首端電流互感器測(cè)得的首端電流值；為由該相電力電纜的末端電流互感器測(cè)得的末端電流值；為該相電力電纜的首端電壓；為該相電力電纜的末端電壓。

本發(fā)明的有益效果如下：

(1)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了從流過長(zhǎng)距離電纜主絕緣的泄漏電流中分離出阻性電流和容性電流；

(2)同時(shí)解決了長(zhǎng)距離電力電纜存在金屬護(hù)層交叉互聯(lián)和電壓降的問題，即選取電纜兩端電壓的相量和的一半作為參考電壓計(jì)算阻性電流時(shí)，其測(cè)量結(jié)果保持不變，不受負(fù)載電流的影響，本發(fā)明其測(cè)量結(jié)果正確有效，并且測(cè)量結(jié)果不受流過電纜負(fù)載電流的影響，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)長(zhǎng)距離電力電纜絕緣狀況的評(píng)估；

(3)當(dāng)存在電網(wǎng)諧波、頻率波動(dòng)、同步誤差及地電位不同引起的電壓誤差時(shí)對(duì)阻性電流的測(cè)量結(jié)果影響較小，能夠準(zhǔn)確反映出電纜絕緣的狀況；

(4)基于阻性電流分離法的長(zhǎng)距離電力電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)法適用于任何連接方式以及任何高電壓等級(jí)的長(zhǎng)距離電力電纜絕緣狀況的評(píng)估，無論其金屬護(hù)層是否交叉互聯(lián)，使用范圍廣。

通過以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明的這些以及其他優(yōu)點(diǎn)將更加明顯。

附圖說明

本發(fā)明可以通過參考下文中結(jié)合附圖所給出的描述而得到更好的理解，其中在所有附圖中使用了相同或相似的附圖標(biāo)記來表示相同或者相似的部件。所述附圖連同下面的詳細(xì)說明一起包含在本說明書中并且形成本說明書的一部分，而且用來進(jìn)一步舉例說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例和解釋本發(fā)明的原理和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中：

圖1是示意性地示出本發(fā)明的基于阻性電流分離法的長(zhǎng)距離電力電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)方法的一個(gè)示例性處理的流程圖；

圖2是示出用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的長(zhǎng)距離電力電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)方法的一種電力電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可能結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖3是示意性地示出基于阻性電流分離法的長(zhǎng)距離電力電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)方法的單相電纜交流穩(wěn)態(tài)等效電路圖。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，附圖中的元件僅僅是為了簡(jiǎn)單和清楚起見而示出的，而且不一定是按比例繪制的。例如，附圖中某些元件的尺寸可能相對(duì)于其他元件放大了，以便有助于提高對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解。

具體實(shí)施方式

在下文中將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例進(jìn)行描述。為了清楚和簡(jiǎn)明起見，在說明書中并未描述實(shí)際實(shí)施方式的所有特征。然而，應(yīng)該了解，在開發(fā)任何這種實(shí)際實(shí)施例的過程中必須做出很多特定于實(shí)施方式的決定，以便實(shí)現(xiàn)開發(fā)人員的具體目標(biāo)，例如，符合與系統(tǒng)及業(yè)務(wù)相關(guān)的那些限制條件，并且這些限制條件可能會(huì)隨著實(shí)施方式的不同而有所改變。此外，還應(yīng)該了解，雖然開發(fā)工作有可能是非常復(fù)雜和費(fèi)時(shí)的，但對(duì)得益于本發(fā)明公開內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，這種開發(fā)工作僅僅是例行的任務(wù)。

在此，還需要說明的一點(diǎn)是，為了避免因不必要的細(xì)節(jié)而模糊了本發(fā)明，在附圖中僅僅示出了與根據(jù)本發(fā)明的方案密切相關(guān)的裝置結(jié)構(gòu)和/或處理步驟，而省略了與本發(fā)明關(guān)系不大的其他細(xì)節(jié)。

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種基于阻性電流分離法的長(zhǎng)距離電力電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)方法，基于阻性電流分離法的長(zhǎng)距離電力電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)方法包括：預(yù)先在三相電力電纜的每一相的首端和末端分別安裝電流互感器與電壓互感器；針對(duì)三相電力電纜的每一相，獲得由該相的首端電流互感器測(cè)量得到的首端電流值與由該相的末端電流互感器測(cè)量得到的末端電流值，以將該相首端電流互感器測(cè)得的首端電流值與該相末端電流互感器測(cè)得的末端電流值之間的差值作為流過該相電力電纜主絕緣的泄漏電流；針對(duì)三相電力電纜的每一相，獲得由該相的首端電壓互感器測(cè)量得到的首端電壓以及由該相的末端電壓互感器測(cè)量得到的末端電壓，以將該相首端電壓互感器測(cè)得的首端電壓與該相末端電壓互感器測(cè)得的末端電壓的相量和的一半作為該相的參考電壓；三相電力電纜的每一相對(duì)應(yīng)的首端電流值、末端電流值和其對(duì)應(yīng)的首端電壓和末端電壓是同步測(cè)量值；針對(duì)三相電力電纜的每一相，根據(jù)該相的參考電壓和流過該相電力電纜主絕緣的泄漏電流計(jì)算該相電力電纜絕緣等效阻抗值，以基于該相電力電纜絕緣等效阻抗值來計(jì)算該相電力電纜的阻性電流和容性電流的值；其中，流過每一相電力電纜絕緣阻性電流和容性電流根據(jù)公式一獲得。

公式一：

在公式一中，為流過該相電力電纜主絕緣的阻性電流，為流過該相電力電纜主絕緣的容性電流；R為每一相電力電纜的主絕緣的等效電阻；C為該相電力電纜導(dǎo)線與金屬護(hù)層之間的等效電容；ω為該相電力電纜運(yùn)行時(shí)電力系統(tǒng)的角速度。

下面結(jié)合圖1來描述本發(fā)明的基于阻性電流分離法的長(zhǎng)距離電力電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)方法的一個(gè)示例的處理流程。

如圖1所示，首先執(zhí)行步驟S110。步驟S110是預(yù)處理步驟，在該步驟中，在三相電力電纜的每一相的首端和末端分別安裝電流互感器(即共安裝六個(gè)電流互感器)，以及在三相電力電纜的每一相的首端和末端分別安裝電壓互感器(即共安裝六個(gè)電壓互感器)。將每一相首端的電流互感器稱為該相的首端電流互感器，并將每一相末端的電流互感器稱為該相的末端電流互感器；將每一相首端的電壓互感器稱為該相的首壓電流互感器，并將每一相末端的電壓互感器稱為該相的末端電壓互感器。

這樣，針對(duì)三相電力電纜的每一相，均安裝完畢該相對(duì)應(yīng)的首端電流互感器、末端電流互感器、首端電壓互感器和末端電壓互感器，至此完成預(yù)處理步驟。然后，執(zhí)行步驟S120。

在步驟S120中，針對(duì)三相電力電纜的每一相，獲得由該相的首端電流互感器測(cè)量得到的首端電流值與由該相的末端電流互感器測(cè)量得到的末端電流值，以將該相首端電流互感器測(cè)得的首端電流值與該相末端電流互感器測(cè)得的末端電流值之間的差值作為流過該相電力電纜主絕緣的泄漏電流。然后，執(zhí)行步驟S130。

在步驟S130中，針對(duì)三相電力電纜的每一相，獲得由該相的首端電壓互感器測(cè)量得到的首端電壓以及由該相的末端電壓互感器測(cè)量得到的末端電壓，以將該相首端電壓互感器測(cè)得的首端電壓與該相末端電壓互感器測(cè)得的末端電壓的相量和的一半作為該相的參考電壓；三相電力電纜的每一相對(duì)應(yīng)的首端電流值、末端電流值和其對(duì)應(yīng)的首端電壓和末端電壓是同步測(cè)量值。其中，同步測(cè)量例如可以利用全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)實(shí)現(xiàn)。然后，執(zhí)行步驟S140。

在步驟S140中，針對(duì)三相電力電纜的每一相，根據(jù)該相的參考電壓和流過該相電力電纜主絕緣的泄漏電流計(jì)算該相電力電纜絕緣等效阻抗值，以基于該相電力電纜絕緣等效阻抗值來計(jì)算該相電力電纜的阻性電流和容性電流的值。

其中，流過每一相電力電纜絕緣阻性電流和容性電流可根據(jù)上文所描述的公式一來獲得，這里不再贅述。

根據(jù)一種實(shí)現(xiàn)方式，還可以根據(jù)公式二計(jì)算每一相電力電纜絕緣的等效電阻和等效電容的值。

公式二：

在公式二中，為由該相電力電纜的首端電流互感器測(cè)得的首端電流值；為由該相電力電纜的末端電流互感器測(cè)得的末端電流值；為該相電力電纜的首端電壓；為該相電力電纜的末端電壓。

優(yōu)選實(shí)施例

圖2示出了一種基于阻性電流分離法的電力電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括衛(wèi)星14，還包括A相電力電纜1、B相電力電纜2、C相電力電纜3、A相首端電壓互感器11、B相首端電壓互感器21、C相首端電壓互感器31、A相末端電壓互感器41、B相末端電壓互感器51、C相末端電壓互感器61、A相首端電流互感器12、B相首端電流互感器22、C相首端電流互感器32、A相末端電流互感器42、B相末端電流互感器52、C相末端電流互感器62、第一信號(hào)處理電路4、第一ADC采樣模塊5、第二信號(hào)處理電路18、第二ADC采樣模塊16、第一無線數(shù)據(jù)傳輸單元6、第二無線數(shù)據(jù)傳輸單元17、第一GPS接收模塊7、第二GPS接收模塊15、第一微處理器9、第二微處理器10和上位機(jī)13，A相首端電壓互感器11、A相首端電流互感器12都連接A相電力電纜1的首端，A相末端電壓互感器41、A相末端電流互感器42都連接A相電力電纜1的末端，B相首端電壓互感器21、B相首端電流互感器22都連接B相電力電纜2的首端，B相末端電壓互感器51、B相末端電流互感器52都連接B相電力電纜2的末端，C相首端電壓互感器31、C相首端電流互感器32都連接C相電力電纜3的首端，C相末端電壓互感器61、C相末端電流互感器62都連接C相電力電纜3的末端，A相首端電壓互感器11、A相首端電流互感器12、B相首端電壓互感器21、B相首端電流互感器22、C相首端電壓互感器31、C相首端電流互感器32都連接第一信號(hào)處理電路4，第一信號(hào)處理電路4連接第一ADC采樣模塊5，第一ADC采樣模塊5、第一無線數(shù)據(jù)傳輸單元6、第一GPS接收模塊7都連接第一微處理器9，A相末端電壓互感器41、A相末端電流互感器42、B相末端電壓互感器51、B相末端電流互感器52、C相末端電壓互感器61、C相末端電流互感器62都連接第二信號(hào)處理電路8，第二信號(hào)處理電路8連接第二ADC采樣模塊16，第二ADC采樣模塊16、第二無線數(shù)據(jù)傳輸單元17、第二GPS接收模塊15都連接第二微處理器10，第一無線數(shù)據(jù)傳輸單元6、第二無線數(shù)據(jù)傳輸單元17無線連接上位機(jī)13，第一GPS接收模塊7、第二GPS接收模塊15通過GPS天線無線連接衛(wèi)星14。

如圖2所示的電力電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還可以包括保護(hù)電路，A相電力電纜1的首端、A相電力電纜1的末端、B相電力電纜2的首端、B相電力電纜2的末端、C相電力電纜3的首端、C相電力電纜3的末端都連接保護(hù)電路，第一信號(hào)處理電路4和第二信號(hào)處理電路18都連接保護(hù)電路。

這樣，該電力電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過執(zhí)行以下步驟可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的“基于阻性電流分離法的長(zhǎng)距離電力電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)方法”：第一GPS接收模塊7、第二GPS接收模塊15通過GPS天線接收衛(wèi)星14發(fā)送的同步秒脈沖信號(hào)；第一GPS接收模塊7將同步秒脈沖信號(hào)傳送給第一微處理器9，第二GPS接收模塊15將同步秒脈沖信號(hào)傳送給第二微處理器10；第一微處理器9和第二微處理器10同時(shí)產(chǎn)生同步采樣信號(hào)，然后第一ADC采樣模塊5通過第一信號(hào)處理電路4對(duì)A相首端電壓互感器11測(cè)得的電壓、B相首端電壓互感器21測(cè)得的電壓、C相首端電壓互感器31測(cè)得的電壓、A相首端電流互感器12測(cè)得的電流、B相首端電流互感器22測(cè)得的電流、C相首端電流互感器32測(cè)得的電流進(jìn)行采樣，第二ADC采樣模塊16通過第二信號(hào)處理電路18對(duì)A相末端電壓互感器41測(cè)得的電壓、B相末端電壓互感器51測(cè)得的電壓、C相末端電壓互感器61測(cè)得的電壓、A相末端電流互感器42測(cè)得的電流、B相末端電流互感器52測(cè)得的電流、C相末端電流互感器62測(cè)得的電流進(jìn)行采樣；將第一ADC采樣模塊5采樣到的數(shù)據(jù)傳輸給第一微處理器9，將第二ADC采樣模塊16采樣到的數(shù)據(jù)傳輸給第二微處理器10；第一微處理器9將第一ADC采樣模塊5采樣到的數(shù)據(jù)通過第一無線數(shù)據(jù)傳輸單元6傳輸給上位機(jī)13，第二微處理器10將第二ADC采樣模塊16采樣到的數(shù)據(jù)通過第二無線數(shù)據(jù)傳輸單元17傳輸給上位機(jī)13；上位機(jī)13先計(jì)算A相電力電纜1的等值電容和等值電阻、B相電力電纜2的等值電容和等值電阻、C相電力電纜3的等值電容和等值電阻，再計(jì)算A相電力電纜1的阻性電流和容性電流、B相電力電纜2的阻性電流和容性電流、C相電力電纜3的阻性電流和容性電流。

對(duì)于實(shí)現(xiàn)從流過長(zhǎng)距離電纜主絕緣的泄漏電流中分離出阻性電流和容性電流，以及同時(shí)解決了高電壓、長(zhǎng)距離電力電纜存在金屬護(hù)層交叉互聯(lián)和電壓降的問題分析如下：

對(duì)于長(zhǎng)距離電纜存在交叉互聯(lián)的問題，可以看出雖然三相電力電纜的金屬護(hù)層在各個(gè)小段的分段處是交叉互聯(lián)的，但三相電力電纜的導(dǎo)電線芯并沒有經(jīng)過交叉互聯(lián)，流過三相電力電纜主絕緣的容性電流和阻性電流是通過電纜的導(dǎo)電線芯經(jīng)過電纜的主絕緣流向電纜的金屬護(hù)層；因此，同時(shí)將流經(jīng)電纜兩端導(dǎo)電線芯的電流測(cè)量出來，則根據(jù)電流連續(xù)性原理，并考慮到電纜本身的無源性，流過三相電力電纜主絕緣的電流就等于流入每相電力電纜首端導(dǎo)電線芯的電流減去同一相電力電纜末端導(dǎo)電線芯的電流。

對(duì)于長(zhǎng)距離電纜存在電壓降的問題，取施加在每相電力電纜兩終端電壓相量和的一半作為參考電壓對(duì)來進(jìn)行阻性電流分離計(jì)算時(shí)，其結(jié)果不受流過電纜負(fù)載電流變化的影響。

對(duì)于阻性電流和容性電流分離可以做如下分析，取三相電力電纜的任意一相進(jìn)行分析，單相電力電纜交流穩(wěn)態(tài)分布式等效電路如圖3所示。在圖3中：R₀為電纜線芯單位長(zhǎng)度的等效電阻，Ω/m；G₀為電纜主絕緣單位長(zhǎng)度的等效電導(dǎo)，S/m；L₀為電纜線芯單位長(zhǎng)度的等效電感，H/m；C₀為單位長(zhǎng)度電纜主絕緣的等效電容，F(xiàn)/m，Z₀為電纜絕緣每單位長(zhǎng)度的等效阻抗Ω/m，Y₀為電纜絕緣每單位長(zhǎng)度的等效導(dǎo)納S/m。假設(shè)電纜全長(zhǎng)為2l，在電纜長(zhǎng)度內(nèi)的任意一點(diǎn)x，取一微分段dx，x點(diǎn)電壓和電流為和x+dx點(diǎn)電壓和電流為和對(duì)于x點(diǎn)，根據(jù)基爾霍夫電壓和基爾霍夫電流定律可得：

令電纜的傳播系數(shù)為γ和波阻抗為Z_c，有

將式(2)代入式(1)整理得：

假設(shè)將電纜首端的電流、電壓作為已知量，解式(3)并利用雙曲線函數(shù)改寫為

當(dāng)x＝2l時(shí)，可以得到用電纜首端電壓、電流表示的電纜末端的電壓、電流為

因此，可以得到用電纜首端電壓、電流表示的電纜首末端電壓差，也就是電纜的電壓降為

同理，假設(shè)將電纜末端的電流、電壓作為已知，解式(3)并利用雙曲線函數(shù)改寫可得：

當(dāng)x＝0時(shí)，可以得到用電纜末端電壓、電流表示的電纜首端的電壓、電流為

可以得到用電纜末端電壓、電流表示的電纜首末端電壓差，即電纜的電壓降為

將式(6)與式(9)相減，可得：

亦即：

式(11)可以看出等式的左端是某一相電纜兩端電壓相量和的一半與流過電纜主絕緣的泄漏電流的比值，右端為一常數(shù)。因此，可以得到這樣的結(jié)論，取施加在每相電纜兩終端電壓相量和的一半作為參考電壓，與泄漏電流的比值不受流過電纜負(fù)載電流變化的影響。

根據(jù)電路阻抗定理，根據(jù)式(11)可得到電纜的主絕緣等值阻抗Z為：

根據(jù)阻抗的定義可知，主絕緣的阻抗又可表示為：

式(13)中，R為電纜主絕緣的等值電阻；C為電纜導(dǎo)線與金屬護(hù)層之間的等值電容；ω為電纜運(yùn)行時(shí)電力系統(tǒng)的角速度。聯(lián)立式(12)和式(13)可得到等值電阻及等值電容為：

式(14)可以計(jì)算出任意一相電纜主絕緣的等值電阻和等值電容，進(jìn)而可以計(jì)算出流過電纜主絕緣的阻性電流和容性電流為：

式(15)中，為流過電纜絕緣的阻性電流；為流過電纜絕緣的容性電流。同理，可以對(duì)其他兩相電纜的阻性和容性電流進(jìn)行分離。

本發(fā)明提解決長(zhǎng)距離電纜在線監(jiān)測(cè)存在的三個(gè)問題：

第一，從流過電纜絕緣的泄漏電流中分離阻性電流；

第二，長(zhǎng)距離電力電纜存在電壓降問題；

第三，長(zhǎng)距離電力電纜存在金屬護(hù)層交叉互聯(lián)的問題。

通過理論公式推導(dǎo)證明了阻性電流分離方法可以實(shí)現(xiàn)從流過長(zhǎng)距離電纜主絕緣的泄漏電流中分離出阻性電流，其測(cè)量結(jié)果正確有效，并且測(cè)量結(jié)果不受流過電纜負(fù)載電流的影響，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)長(zhǎng)距離電力電纜絕緣狀況的評(píng)估。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了從流過長(zhǎng)距離電纜主絕緣的泄漏電流中分離出阻性電流和容性電流；解決了長(zhǎng)距離電力電纜存在金屬護(hù)層交叉互聯(lián)和電壓降的問題，即選取電纜兩端電壓的相量和的一半作為參考電壓計(jì)算阻性電流時(shí)，其測(cè)量結(jié)果保持不變，不受負(fù)載電流的影響，發(fā)明其測(cè)量結(jié)果正確有效，并且測(cè)量結(jié)果不受流過電纜負(fù)載電流的影響，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)長(zhǎng)距離電力電纜絕緣狀況的評(píng)估；當(dāng)存在電網(wǎng)諧波、頻率波動(dòng)、同步誤差及地電位不同引起的電壓誤差時(shí)對(duì)阻性電流的測(cè)量結(jié)果影響較小，能夠準(zhǔn)確反映出電纜絕緣的狀況；基于阻性電流分離法的長(zhǎng)距離電力電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)法適用于任何連接方式以及任何高電壓等級(jí)的長(zhǎng)距離電力電纜絕緣狀況的評(píng)估，無論其金屬護(hù)層是否交叉互聯(lián)，適用范圍廣。

盡管根據(jù)有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是受益于上面的描述，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員明白，在由此描述的本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以設(shè)想其它實(shí)施例。此外，應(yīng)當(dāng)注意，本說明書中使用的語言主要是為了可讀性和教導(dǎo)的目的而選擇的，而不是為了解釋或者限定本發(fā)明的主題而選擇的。因此，在不偏離所附權(quán)利要求書的范圍和精神的情況下，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。對(duì)于本發(fā)明的范圍，對(duì)本發(fā)明所做的公開是說明性的，而非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書限定。