科技成果

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成果名称: 高压电缆线路多状态监测技术在电网中的研究与应用

成果登记号: 9612017Y0156

第一完成单位: 国网陕西省电力公司电力科学研究院

联 系 人: 郑建康

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 论文和著作

技术领域: 城市建设与社会发展

应用行业: 电力、热力、燃气及水生产和供应业

成果简介:

    随着经济发展,电网负荷日益增长,受线路走廊和电磁环境等因素的制约,应供电可靠性及城市美化的要求,电力电缆近年来快速发展,但故障频发、运维压力大等问题日益突出。从国内外电缆在线状态监测研究的总体情况上看,虽然电缆运行状态监测在国内外有一些研究和应用,已经有了一定的理论和实践基础,但目前多数电缆运行状态监测系统的功能还比较单一,多数只针对电缆通道运行环境进行监测,较少涉及电缆本体,即使涉及运行电缆本体也仅是对某一种状态参数进行监测,由于不同的在线监测方法特点和针对性有很大差异,仅仅依靠对电缆通道进行监测或只采用某一种电缆在线监测方法来判断电缆的运行状况存在局限性。同时对于表征电缆运行状态的参数也缺乏全面、系统性研究,较少的将各类参数综合分析,进行状态诊断,对在运电缆的运行状态较难给出一个科学、全面的判断。因此,通过开展对高压交联电缆线路的状态监测技术进行系统研究,全面分析表征电缆运行状态的各项参数,提取关键核心指标,提出基于科学方法的电缆线路核心状态参数分析与风险评价方法,建立电缆状态监测模型,对于准确掌握电缆运行状态,及早发现潜伏性缺陷及各类外在隐患,避免电缆事故的发生,实现电缆检修由计划检修向状态检修切实转变,确保系统安全稳定运行具有重要的现实意义。

    项目通过对高压交联电缆线路故障原因的分析,研究了影响及表征高压交联电缆线路运行状态的参数及其监测方法,通过技术经济性比较,确定了11个核心状态参数,建立了电缆线路的引入变权函数的模糊层次分析法综合模型和评价流程,开发了基于Mesh的自建无线宽带通信技术的高压交联电缆线路状态监测及评价系统,将监测数据通过基于Mesh无线自组网络等三级网络实时传输到后台评价系统,通过现场的实际应用,效果良好,验证了项目研究成果的实用性、科学性和先进性。项目技术性能指标如下:

    (1)研究了电缆本体的运行电流、运行温度、接地电流、直流分量与杂散磁场、红外与紫外图像、局部放电信号以及电缆通道的视频监控、温度、湿度、水位、有毒气体、井盖状态等13个状态参数及其监测方法,通过比较各参数所反映的电缆线路运行状态的科学性、现场获取的便捷性及经济性,最终确定了11个核心状态参数;

    (2)综合考虑电缆的自身质量、交接试验、运行工况、通道环境和电网因素,研究建立了高压交联电缆线路的状态评价层次体系,包含4大类20个指标,提出了单相故障处理方式和电网谐波两个指标;

    (3)研究了基于变权函数的模糊评价分析法,构建了模糊评价矩阵和局部变权函数,建立了高压交联电缆线路运行状态综合评价模型,制定了评价流程;

    (4)研究提出了基于Mesh的自建无线宽带通信技术的高压交联电缆线路状态监测及状态评价系统,系统采用模块化设计,基于移动监测平台技术,各个状态参数采用智能化在线传感器采集,通过基于Mesh的自建无线宽带等三级网络传输数据,将在线连续监测与智能化移动监测结合,再通过调取电网和设备基本参数数据,后台实现对电缆及通道的状态监测及状态评价;

    (5)在现场应用项目开发的高压交联电缆线路状态监测及评价系统,在只有接地电流等极少数指标劣化的情况下,发现了电缆本体外护套破损的重大缺陷,评价结果为"严重状态",克服了传统常权评价的缺点,评价结果更加客观、科学。

    项目创新点如下:

(1)系统分析了影响及表征高压交联电缆线路运行状态的参数,确定了11个核心状态参数及其在线监测方法;

(2)构建了包括4大类20个指标的高压交联电缆状态评价体系,包含首次提出的单相故障处理方式及电网谐波两个指标;

(3)基于变权函数的模糊层次分析法,建立了高压交联电缆线路运行状态综合评价模型,制定了评价流程;

(4)采用无线网格网络(Mesh)的自建无线宽带通信技术,解决了高压交联电缆线路状态监测系统在电缆通道内的通信问题。

    本项目在2016年5月26日顺利通过由国网陕西省电力公司所组织的项目验收会,验收结论为"项目研发的高压交联电缆线路监测和评价系统已应用于陕西电网,效果良好。项目在电缆线路运行状态参数确定、状态评价方法等方面达到了国际先进水平"。同年8月,该项目获得国网陕西省电力公司科技进步成果一等奖称号。