基于多传感器的电缆绝缘监测
针对交叉互联交联聚乙烯长电缆绝缘故障位置监测难度大的问题，福州大学电气工程与自动化学院的研究人员叶永市、林瑞全、龚林发，在2020年第3期《电气技术》杂志上撰文，提出一种基于多传感器的交叉互联电缆绝缘监测方法。研究结果表明，长电缆局部绝缘故障监测状况与理论分析相符，验证了该方法的可行性。
电力电缆正向高电压和长距离方向发展，人们的用电量也不断上升，这增加了电缆线路负载压力，给电缆带来安全隐患。特别是早期敷设的电缆，由于电缆老化或受外界电、热、化学腐蚀或敷设时摩擦挤压受损等，导致电缆绝缘层损耗，甚至绝缘层击穿，易造成严重的电力事故。因此，保证电缆安全可靠运行对电力输电系统来说具有重要的意义。
当高压单芯电缆通过交流电时，周围产生一个变化的磁场，磁力线与金属护套交链，会产生感应电压。根据安全规定，水中敷设需要两端接地；正常敷设为一端直接接地，另一端保护接地。对于电缆长度超过1000m的电缆，多采用金属护套交叉互联接地，以消除或降低感应电压的影响。
有学者提出了采用电力电缆多传感器联合监测的方法来确定电缆局部劣化的大致位置，但其只针对短距离的单端接地方式，并没有探讨长距离金属护套交叉互联的情况。
有学者提出了采用测量电缆首末两端电流差的双电流互感器（current transformer, CT）法，通过间接测量泄露的电流值来判断整条电缆绝缘损耗情况，但未对交叉互联电缆的局部劣化状况作出判断。
有学者提出了基于接地的电流法，将在接地线上采集到的电流数据传送给后端微机处理与诊断，通过处理后的数据判断电缆的绝缘状况，但该方法也只对短距离高压电缆有效。由于交叉互联交联聚乙烯（cross-linked polyethylene, XLPE）电缆接地方式复杂，监测流经金属护层的电流较为困难，所以无法判断XLPE电缆局部的绝缘故障。
鉴于以上状况，福州大学电气工程与自动化学院的研究人员，以三相电缆品字排列的220kV电压为例：首先在电缆线芯首、末两端安装电流传感器，通过两端电流差判断整条电缆的绝缘故障状况；然后在电缆的每个交叉互联箱上安装3个电流传感器，在确认整段电缆发生绝缘故障的基础上，观察交叉互联上电流大小的变化，判断交叉互联电缆故障的局部位置；最后根据三相电缆品字排列的特点以及电缆绝缘故障的结果，建立交叉互联交联聚乙烯电缆的仿真模型，进行局部绝缘故障的仿真验证。
图1 数据处理流程图
图2 多传感器监测系统框架图
多传感器监测系统系统主要由采集单元、传输单元、信息管理单元组成。采集单元将电流传感器现场采集电流信号转为模拟信号，经过滤波处理，再由GPRS传输给电脑，电脑根据相应的公式与推导，得出电缆故障的局部位置。
图3 仿真模型图
研究人员最后得出具体结论如下。
1）在确定该相电缆绝缘故障时，通过交叉互联箱上电流传感器采集的值的大小变化，可以确定电缆绝缘故障的局部位置。
2）由仿真电流波形图可知：①当电缆无绝缘故障时，在金属护套上的电流很小，对电缆安全几乎没有影响；②当电缆某段出现故障时，电容增大，对电容充电，流过金属护套主要是容性电流。
本方法在双CT法基础上进行了改进，简便易行，节省成本，为高压电缆绝缘故障监测提供了技术依据。