电力电缆故障诊断技术在智能电网中的应用

周川皓

摘要：目前我国经济快速发展，社会正在朝着现代化、智能化方向发展，社会用电量日益增加，对电力能源的需求不断提升。在这样的环境下，电网的安全、质量及智能化要求也越来越高。在电网中连接各种电气设备、传输和分配电能的电力电缆，安全性能不断提高，维护工作量大大减少，可靠性高，有利于提高电网安全运行水平，在电网中已经得到越来越广泛的应用。随着电力电缆使用数量的日益增加，电力电缆所产生的故障在电网故障中也占了一定的份额。智能电网对电缆故障也提出了更高的要求，如何快速、准确地确定故障点位置和判断出故障类型，智能電网如何准确切断故障点，迅速恢复供电，电力电缆智能故障定位已成为电缆运行中十分关键的技术。

关键词：电力电缆;智能电网;故障诊断

一、线路老化分析

常见的输电线主要由绝缘层、导体层以及保护层3个部分组成。对于长时间运行的电力电缆，往往其保护层以及绝缘层会发生老化或者损坏。一般情况下，充油电缆的本体、接头与终端部分的绝缘纸往往浸润在绝缘油中，不易发生老化情况。而当电缆出现形变或者在外部作用力的干扰下发生绝缘层以及保护层破裂、泄漏时，充油电缆的绝缘效果将大大降低，极有可能引发重大的安全事故。充电的绝缘油会与空气中的水分以及其他物质发生反应，出现老化等情况，进一步降低绝缘效果。

金属屏蔽层损坏以及水树老化等均是交联聚乙烯电缆最为常见的故障情况。当电缆的绝缘部分掺杂有水分时，基于电场局部集中在绝缘体中构成树枝状老化损坏情况即为水树。而当长期处于高温环境中，水树逐渐发生氧化，吸水效果大大增强，导电性逐渐增加，最终可能发生热击穿情况;当长期处于低温运行环境时，由于氧化以及转化等，水树枝会进一步转变为电树枝。

二、电力电缆故障诊断技术分析

对于电力电缆故障的诊断主要包括故障的诊断、测距以及定位3个部分。故障诊断主要是对故障类型的判定以及严重程度的识别，从而有助于检测人员利用合适的测距以及定位技术进行进一步操作。明确故障电阻为封闭性故障或者闪络故障，是单相故障还是两相、三相故障，是高阻故障还是低阻故障，是短路故障还是开路故障。电缆故障位置的测距则主要基于专业设备在电缆的一端进行距离检测。现下通常采用行波测距技术。低阻和短路故障则主要采用低压脉冲反射的方式，相较于传统的电桥检测技术更为直观简单。电缆故障定位技术即依据故障测距的计算结果，结合电缆铺设方向，从而大致判断出故障的具体位置，并将故障点控制在一个较小的区间内，采用放电声测法以及其他方式明确故障点的实际准确位置。

三、电力电缆故障诊断技术的应用

随着经济的快速发展，对于电力供应需求势必越来越高，相应的对于电力供应质量要求也更高。经过多年的努力，我国电力供应技术取得了一定的突破，但现阶段电网结构依然存在不足，需要不断完善。电力电子设备是当下应用较为普遍的系统故障诊断以及调控技术，可以用于电网潮流调配、提升电网结构强度、规避电力事故等方面。

震荡波检测技术是目前应用较为普遍的离线电缆局放检测技术，其基于对充电后经过系统检测回路的电缆放电电流中的脉冲信号的诊断分析，可以对电缆中的放电情况以及故障点进行判定。该技术多用于附件缺陷诊断以及带绝缘屏蔽机构电缆的检测。该技术同时也是当下国际上应用最为先进的技术手段，可以实时准确地判定电缆当下的健康状况，并及时发现安全隐患，及时预警，为电缆长期可靠地运行奠定基础。

首先，对于需要检测的电缆进行直流加压，直至电压值达到预定值;其次，合上高压固态开关，利用设备电感以及被检测电缆的电容产生谐振，在被检测的电缆终端得到阻尼震荡电压。综合分析电缆运行等信息，整个检测技术利用固定电感与被检测电缆形成的阻尼震荡回路，利用配置保证电压震荡频次与工频频次相符。

通常局部放电所得到的电脉冲信号频谱较宽，可以达到几百兆赫兹，因此可以在获得尽可能多的放电信息的情况下，可靠地过滤现场的干扰信号，有助于电缆局部放电的检测以及在线监测。目前应用最为广泛的脉冲电流法主要采用局部放电信号频谱内的低频段区间，来避开无线电信号，使得信号中所存在的信息量较少，抗干扰能力较低。近些年超高频检测方法应用越来越普遍，超高频的优势在于可以有效避开几百兆赫兹以下的信号干扰，从而得到较好的信噪比。但实际因为局部放电能量主要分布在几百兆赫兹以内，超高频的效果并不理想，往往比较难进行局部放电的定量以及模式判定。此外，该方式对于绝缘内部气隙放电的诊断效果也并不理想。

采用阻尼震荡波电压检测模式，依据震荡波电压情况下电力电缆的局部放电测定，对放电进行检测，构建故障识别机制。基于脉冲分离技术的抵御干扰与多模式分离技术，可以较为快速、准确地判定电缆故障形式，并基于智能电网对电缆电线故障形式与智能化的综合识别，可较为快速地对故障点进行判定，并在较短的时间内做出相应的故障处理，尽可能保证供电稳定性与可靠性。

四、结语

近些年我国电网系统规模越来越大，电力电缆线路架构越来越复杂，因此出现的问题也越来越多。传统的电力电缆故障检测技术已经难以应对当下庞大的电力系统需求，所以基于更为先进的故障诊断技术进行快速定位故障并及时作出响应就显得尤为重要。阻尼震荡波电压情况下的交联聚乙烯电缆局部放电检测技术，主要基于阻尼震荡波宽带脉冲电流方式进行检测、定位等，利用脉冲分离技术与多模式分离检测方式，快速、准确地识别电缆故障形式，并通过对放电样本库与智能化综合分析识别软件进行检测以及故障识别，从而大大提升电网的效率，缩短故障对用户的影响范围，提高当下线路故障检修效率，进一步推动电网系统的智能化发展。智能电网是未来电力电网的主要发展趋势。随着用电需求以及用电质量要求越来越高，电力人员应当清楚意识到智能电网的重要性，并不断学习、实践，积累大量丰富经验，逐步完善我国智能电网系统建设，保障电力供应的可靠性与稳定性。

参考文献：

[1]赵晓宇.基于人工智能电网故障诊断技术的研究现状及未来发展趋势[J].通讯世界，2018，342（11）：151-152.

[2]刘京津.基于多智能体系统的故障诊断技术在智能电网中的应用[J].电子与封装，2013（12）：43-48.

[3]陈敬德，盛戈纻，吴继健，等.大数据技术在智能电网中的应用现状及展望[J].高压电器，2018（1）：35-43.

（作者单位：天津电力公司电缆分公司）