專利名稱：對電力電纜金屬護層絕緣狀態(tài)進行在線監(jiān)測的方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對電力電纜金屬護層絕緣狀態(tài)進行在線監(jiān)測的方法及其監(jiān)測裝置，用于保障電力電纜線路的安全穩(wěn)定運行。
背景技術：
如何提高電力電纜運行的安全性是電力系統(tǒng)供電可靠性保障至關重要的一個環(huán)節(jié)，國內(nèi)外都投入非常大的財力與精力研究電力電纜性能及各種保護。電力電纜的基本結(jié)構包括導電線芯、絕緣層和保護層三個部分導電線芯的作用是傳送電能；絕緣層起絕緣隔離作用，即電力電纜的主絕緣；保護層保護主絕緣不受外力的損傷以及水份等侵入。保護層有三大類，即金屬護層、橡塑護層和組合護層。由于金屬護層具有完全的不透水性，可以防止水份及其他有害物質(zhì)進入到電纜內(nèi)部而被廣泛應用于潮濕等惡劣環(huán)境中。縱觀國內(nèi)外對電力電纜的研究內(nèi)容及動態(tài)研究定向，目前多是針對主絕緣性能、保護及監(jiān)測研究，對電纜金屬護層絕緣狀況研究甚少。但是，電力電纜外護套(PVC)是電纜第一道防線，其完好與否對電纜使用壽命關系密切，電纜外護套絕緣若損壞，則金屬護層環(huán)流增大，不僅影響電纜載流量，而且使金屬護層發(fā)熱，以致?lián)p害電纜主絕緣，加速電纜絕緣老化，甚至發(fā)生電纜爆炸事故。電纜金屬護層絕緣狀況是影響電纜安全運行不可忽視的因素。例如，1999年，黃浦發(fā)電廠的高壓電纜金屬護層外絕緣損壞，導致金屬護層多點接地，從而造成電纜主絕緣破壞，致使電纜發(fā)生爆炸，給電廠帶來巨大經(jīng)濟損失。2000年，廣州電纜管理所在電纜預防性試驗中，對25回高壓電纜線路交叉互聯(lián)系統(tǒng)共計340小段(即二個接頭或終端之間形成的電纜段)的電纜外護套進行絕緣電阻測量試驗，結(jié)果表明，64.4％的高壓電纜外護套絕緣電阻達不到規(guī)程要求，個別電纜金屬護層絕緣電阻只有幾十歐姆，使直流耐壓試驗無法進行，浪費很大資源，如不及時妥善處理，必將導致電纜事故發(fā)生。所以對電力電纜金屬護層的絕緣狀態(tài)進行有效監(jiān)測是十分必需的，可以及時發(fā)現(xiàn)電力電纜存在的隱患，預防電力電纜事故的發(fā)生。
目前，對電力電纜金屬護層絕緣狀態(tài)判斷方法主要有金屬護層絕緣直流電阻測量法、沖擊高壓閃絡聲測定位法等。金屬護層絕緣直流電阻測量法簡單方便，但是判斷誤差大，可靠性差。而沖擊高壓閃絡聲測定位法可查出故障點位置，但是必須離線測量，而且對電纜絕緣性能有破壞作用，判斷故障點位置受外部復雜環(huán)境影響大。市場上的電纜故障測試儀就是采用脈沖法或沖擊閃絡法測量原理研制的，但由于電纜金屬護層故障點的反射波形沿電纜金屬護層外石墨涂層及大地傳輸?shù)诫娎|故障測試儀的損耗大，儀器的測量準確性也較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種判斷誤差小、對電纜無損傷的電力電纜金屬護層絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測方法及其裝置，通過預防電力電纜事故達到延長電力電纜使用壽命，保障電力電纜的安全穩(wěn)定運行的目的。
本發(fā)明采用的技術方案一種對電力電纜金屬護層絕緣狀態(tài)進行在線監(jiān)測的方法，包括下列步驟a.電力電纜金屬護層因主電流產(chǎn)生感應電勢，當外保護層破壞出現(xiàn)多點接地后金屬護層的環(huán)流數(shù)值較大，而正常情況下的電纜金屬護層環(huán)流主要是較小的容性電流，兩種情況下的環(huán)流至少相差一個數(shù)量級，以電纜金屬護層絕緣狀況環(huán)流顯著變化作為金屬護層多點接地的判斷依據(jù)，建立單芯電纜金屬護層環(huán)流模型，電纜金屬護層環(huán)套環(huán)流的計算關系式如下RARBRB-X-X1-X2RBRARB-X1-X-X1RBRBRA-X2-X1-XXX1X2RARBRBX1XX1RBRARBX2X1XRBRBRAIS1rIS2rIS3rIS1fIS2fIS3f=US1rUS2rUS3rUS1fUS2fUS3f]]>b.將傳感器套裝在電力電纜金屬護層上，采集環(huán)流顯著變化的信號，經(jīng)過由取樣電阻、保護電路、濾波電路組成的信號調(diào)理器做信號處理，經(jīng)過初步處理的信號送入采集卡，完成信號的采集，然后將數(shù)據(jù)輸入到PC機，由PC機對數(shù)據(jù)進行存儲和運算，根據(jù)電纜金屬護層環(huán)套環(huán)流的計算關系給出電力電纜金屬護層絕緣狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果。
一種對電力電纜金屬護層絕緣狀態(tài)進行在線監(jiān)測的裝置，由信號傳感器、信號調(diào)理器、信號采集卡和PC機在線監(jiān)測系統(tǒng)組成，信號依此傳遞，最后由PC機在線監(jiān)測系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)并根據(jù)電纜金屬護層環(huán)套環(huán)流的計算關系式RARBRB-X-X1-X2RBRARB-X1-X-X1RBRBRA-X2-X1-XXX1X2RARBRBX1XX1RBRARBX2X1XRBRBRAIS1rIS2rIS3rIS1fIS2fIS3f=US1rUS2rUS3rUS1fUS2fUS3f]]>給出運算結(jié)果；其中所述信號傳感器利用電流互感器原理，負載為5Ω，取環(huán)流正常值的10至15倍為電流范圍約0至30A來設計，使信號傳感器基本上呈線性變化，原方電流到達22A趨于飽和時最終二次電壓趨于7V；所述信號調(diào)理器對取樣信號進行濾波和限幅，濾波中心頻率為50Hz，限幅應保證不超過采集卡量程；所述信號采集卡采用直接插入計算機主板PCI插槽的PCI200卡，采集卡集成信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換及精度調(diào)節(jié)功能，安裝硬件驅(qū)動程序即可進行高級語言Windows編程；所述PC機在線監(jiān)測系統(tǒng)包括PC機硬件和軟件，軟件采用采集數(shù)據(jù)線程和數(shù)據(jù)處理線程兩個線程同時對環(huán)流數(shù)據(jù)進行處理，利用ODBC數(shù)據(jù)庫接口技術，采用MicrosoftAccess數(shù)據(jù)庫存儲，提供一個Windows實時監(jiān)測圖形界面并可查詢歷史數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的有益效果，電力電纜金屬護層正常狀態(tài)時為單點接地，環(huán)流幾乎為零，而出現(xiàn)多點接地后，較其單點接地時增加至少一個數(shù)量級，即從單點接地時0安培到多點接地時幾十至幾百安培。電纜載流量與電纜金屬護層環(huán)流相互影響，環(huán)流增大，電纜主電流也增大，相同充電電壓，電纜主電流越大，環(huán)流越大。本發(fā)明利用上述原理提出電力電纜金屬護層的在線監(jiān)測方法，環(huán)流法。該方法判斷誤差小、對電纜無損傷，通過預防電力電纜事故達到延長電力電纜使用壽命，達到了保障電力電纜的安全穩(wěn)定運行的目的。


圖1是金屬護層接地線路圖；圖2是金屬護層接地等效電路圖；圖3是本發(fā)明總體設計框圖；圖4是信號調(diào)理器的電路基本框圖；圖5是泄漏電路圖；圖6是干擾消除濾波電路圖；圖7是數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)傳輸獨立性表示圖；圖8是環(huán)形內(nèi)存池指針一個周期內(nèi)的流向表示圖；圖9是方法流程圖；
圖10是數(shù)據(jù)采集線程流程圖；圖11是數(shù)據(jù)處理程序流程圖；圖12是數(shù)據(jù)采集線程與處理線程聯(lián)系圖；圖13是數(shù)據(jù)采集單端輸入方式示意圖；圖14是采集卡跳線圖；圖15是使用高電壓大電流實驗電路圖；圖16是電纜正常時試驗曲線圖；圖17是電纜發(fā)生故障時試驗曲線圖；圖18是本發(fā)明裝置整體的結(jié)構框圖。
具體實施例方式
下面通過附圖對本發(fā)明進一步詳細描述，一種對電力電纜金屬護層絕緣狀態(tài)進行在線監(jiān)測的方法，包括下列步驟a.電力電纜金屬護層因主電流產(chǎn)生感應電勢，當外保護層破壞出現(xiàn)多點接地后金屬護層的環(huán)流數(shù)值較大，而正常情況下的電纜金屬護層環(huán)流主要是較小的容性電流，兩種情況下的環(huán)流至少相差一個數(shù)量級，以電纜金屬護層絕緣狀況環(huán)流顯著變化作為金屬護層多點接地的判斷依據(jù)，建立單芯電纜金屬護層環(huán)流模型，電纜金屬護層環(huán)套環(huán)流的計算關系式如下RARBRB-X-X1-X2RBRARB-X1-X-X1RBRBRA-X2-X1-XXX1X2RARBRBX1XX1RBRARBX2X1XRBRBRAIS1rIS2rIS3rIS1fIS2fIS3f=US1rUS2rUS3rUS1fUS2fUS3f;]]>舉例子如下如圖1、圖2所示敷設于土壤里的單回路交聯(lián)聚乙烯電纜截面積630mm2，敷設深度為1000mm，接地電阻為0.5Ω，電纜線路長度為1000m，電纜平行直線敷設，回路線間距為S＝220mm，Rs＝0.2704×10-5Ω/m，Dc＝510370mm，Rg＝0.0000493Ω/m，環(huán)境溫度θα＝25℃，電纜線芯工作允許溫度θc＝90℃，電纜絕緣層熱阻T1＝0.477TΩ·m。電纜外護層熱阻T3＝0.101TΩ·m，環(huán)境熱阻T4＝1.570TΩ·m，電纜線芯交流有效電阻Rαc＝0.0384×10-5Ω/m，溫度系數(shù)W1＝0.230w/m，令Is2＝0，Is3＝0，代入如下公式Is1(R+jx)+Is1(R1+R2+R3)＝Es1n當電纜主電流I＝480A時，將回路阻抗R＝0.2704Ω，回路感抗X＝0.1049，大地電阻及漏電阻R3＝0.5493Ω，回路感應總電勢ES1n＝171V，接地電阻R1+R2＝0.5Ω，代入上式得護套環(huán)流Is1＝206.9A。
b.將傳感器套裝在電力電纜金屬護層上，采集環(huán)流顯著變化的信號，經(jīng)過由取樣電阻、保護電路、濾波電路組成的信號調(diào)理器做信號處理，經(jīng)過初步處理的信號送入采集卡，完成信號的采集，然后將數(shù)據(jù)輸入到PC機，由PC機對數(shù)據(jù)進行存儲和運算，根據(jù)電纜金屬護層環(huán)套環(huán)流的計算關系給出電力電纜金屬護層絕緣狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果。
如圖3、圖18所示，一種對電力電纜金屬護層絕緣狀態(tài)進行在線監(jiān)測的裝置，由信號傳感器、信號調(diào)理器、信號采集卡和PC機在線監(jiān)測系統(tǒng)組成，信號依此傳遞，最后由PC機在線監(jiān)測系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)并根據(jù)電纜金屬護層環(huán)套環(huán)流的計算關系式RARBRB-X-X1-X2RBRARB-X1-X-X1RBRBRA-X2-X1-XXX1X2RARBRBX1XX1RBRARBX2X1XRBRBRAIS1rIS2rIS3rIS1fIS2fIS3f=US1rUS2rUS3rUS1fUS2fUS3f]]>給出運算結(jié)果；其中所述信號傳感器利用電流互感器原理，負載為5Ω，取環(huán)流正常值的10至15倍為電流范圍約0至30A來設計，使信號傳感器基本上呈線性變化，原方電流到達22A趨于飽和時最終二次電壓趨于7V；所述信號調(diào)理器對取樣信號進行濾波和限幅，濾波中心頻率為50Hz，限幅應保證不超過采集卡量程；所述信號采集卡采用直接插入計算機主板PCI插槽的PCI200卡，采集卡集成信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換及精度調(diào)節(jié)功能，安裝硬件驅(qū)動程序即可進行高級語言Windows編程；所述PC機在線監(jiān)測系統(tǒng)包括PC機硬件和軟件，軟件采用采集數(shù)據(jù)線程和數(shù)據(jù)處理線程兩個線程同時對環(huán)流數(shù)據(jù)進行處理，利用ODBC數(shù)據(jù)庫接口技術，采用MicrosoftAccess數(shù)據(jù)庫存儲，提供一個Windows實時監(jiān)測圖形界面并可查詢歷史數(shù)據(jù)。
具體技術措施如下(1)信號傳感器設計信號傳感器基本原理類似于電流互感器原理。由于電流金屬護層環(huán)流隨接地情況變化范圍大，為保證整套系統(tǒng)設計，取環(huán)流正常值的10至15倍為電流范圍約0至30A來設計電流信號傳感器，既可保證小電流下較好的線性比例關系，又可保證大電流下飽和性能，基于此原則，制作測試特性如表1所示，負載為5Ω的信號傳感器。
表1.一次電流與二次電壓的關系表

可以看出，當原方電流在22A以下時，信號傳感器基本上呈線性變化，原方電流到達22A趨于飽和，最終二次電壓趨于7V，滿足設計要求。
(2)信號調(diào)理器設計信號調(diào)理器對取樣信號濾波和限幅，要求信號調(diào)理器具有線性轉(zhuǎn)換和限幅保護功能抗干擾能力強。理論分析和實驗證明，金屬護層環(huán)流為工頻信號，濾波中心頻率可定為50Hz，但因信號傳感器取樣電流信號在現(xiàn)場易受到高頻干擾，信號在電纜線傳輸時亦會感應過電壓，因此，需要限幅部分，保證不超過采集卡量程。信號調(diào)理器電路框圖見附圖4。
①取樣電阻確定按照信號傳感器額定負載5Ω設置精密取樣電阻，考慮一次側(cè)電流可能較大，按最大電流30安培估算，二次側(cè)電流可達到2-3安培，而精密取樣電阻長期工作，精度又受溫度影響明顯，故選一個25W/5Ω精密電阻。
②保護電路保護電路采用簡單穩(wěn)壓二極管保護，因采集卡電壓范圍為[-10V，+10V]，保守估計保護電壓選[-9v，+9v]，短路電流為3A，按元件銘牌選用穩(wěn)壓二極管，沒有這么大功率管，因此，需要添加一個泄漏電路如附圖5選R1＝120K，R2＝10K，泄漏三極管T為2SC3039型。
③濾波電路因電纜金屬護層環(huán)流純屬工頻感應電流，其中心頻率為50Hz，為排除現(xiàn)場干擾設計了一種消除干擾的有源濾波電路如附圖6。為了使頻率在[8，52Hz]才能通過濾波器，取R，＝100KΩ，C＝0.2μF，R3＝93KΩ，C2＝0.033μF，R2＝100KΩ這樣很好的克服了現(xiàn)場干擾。
(3)信號采集卡設計信號采集部分采用直接插入計算機主板PCI插槽上的PCI200。采集卡，采集卡集成信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換及精度調(diào)節(jié)功能，安裝硬件驅(qū)動程序即可進行高級語言Windows編程。
PCI2000采集卡主要有如下功能①數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)處理的獨立性為提高數(shù)據(jù)吞吐率及實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)處理(如隨時取數(shù)、隨時暫停設備、隨時開始傳輸、隨時存盤、隨時顯示波形、隨時設備控制輸出等)功能，采用數(shù)據(jù)采集傳輸和數(shù)據(jù)處理相獨立的一種最靈活設計思想。用所創(chuàng)建設備對象在Windows系統(tǒng)空間里開辟一個固定長度為128K連續(xù)的非分頁環(huán)形內(nèi)存池Buffer，這個內(nèi)存池與用戶數(shù)據(jù)緩沖區(qū)相獨立，設備對象在后臺只負責數(shù)據(jù)采集和傳輸，并將其數(shù)據(jù)填充在環(huán)形內(nèi)存池中，只維護一個當前指針指向環(huán)形內(nèi)存池中最新數(shù)據(jù)的位置即可(用戶可以通過接口函數(shù)捕獲這個指針)。如附圖7所示，用戶程序進行數(shù)據(jù)處理時，設備對象依然可以同時進行數(shù)據(jù)采集傳輸，當用戶處理完該批數(shù)據(jù)時，新的一批數(shù)據(jù)已填充在環(huán)形內(nèi)存池中，用戶只須用映射接口函數(shù)便可以迅速將數(shù)據(jù)從環(huán)形內(nèi)存池中映射到用戶空間，同時，用戶又可以進行新的一批數(shù)據(jù)處理，這樣即實現(xiàn)了并行系統(tǒng)的某些強大功能，另外，用戶一旦啟動了設備，設備對象便不間斷地在環(huán)形內(nèi)存池和硬件設備之間進行數(shù)據(jù)傳輸，直到用戶停止設備為止，所以什么時候取數(shù)據(jù)，取多少點數(shù)據(jù)，完全由用戶決定。
環(huán)形內(nèi)存池動態(tài)指針變化規(guī)律參考附圖8，當設備對象開始數(shù)據(jù)傳輸時，它自動維護這個指針，使這個指針從0位置開始向65535位置方向移動，當?shù)竭_65535時，設備對象即完成一個環(huán)形周期的操作，只要用戶沒有用暫停設備或釋放設備對象，則設備對象自動開始下一個環(huán)形周期的操作，指針又將開始從0往65535方向移動，其新的數(shù)據(jù)將逐漸地覆蓋上一個環(huán)形周期所采集的數(shù)據(jù)。設備對象總是這樣周而復始地往環(huán)形內(nèi)存池填充最新數(shù)據(jù)，一個環(huán)形周期的長短隨設備采集頻率變化(因為其池的深度而固定不變)，如設備以100KHz(即10微秒一個點)工作，則一個周期為10uS*65536＝655360uS。若折半處理，則相當于用軟件仿真了一個64K大小的板上RAM或近似FIFO(先進先出隊列)的高速緩沖器。
當用戶需要從環(huán)形內(nèi)存池映射數(shù)據(jù)到用戶空間時，應先用接口函數(shù)捕捉環(huán)形內(nèi)存池動態(tài)指針，把握當前位置，才能正確映射到有效數(shù)據(jù)，否則有可能得到兩個周期相重疊的數(shù)據(jù)。對于連續(xù)無重疊的數(shù)據(jù)處理，用戶可用設備對象維護的動態(tài)指針，將該環(huán)形內(nèi)存池分割成若干個相等的偶數(shù)片段即可實現(xiàn)。
②連續(xù)不間斷大容量采集存盤Windows的各應用程序總是不斷處于被任務調(diào)度器調(diào)度、循環(huán)睡眠、排隊、就緒、觸發(fā)運行等狀態(tài)中，Windows任務之間的切換密度至少大于1毫秒，那么如果要以300KHz頻率采樣(即每3.3微秒就得傳輸一個數(shù)據(jù))，很顯然有大量數(shù)據(jù)在傳輸中因任務之間的切換而被丟失，這就是基于Windows客戶程序在傳統(tǒng)模式下，高速連續(xù)采集數(shù)據(jù)的局限性。為突破這種局限性，采用如非客戶程序、內(nèi)核程序、驅(qū)動程序(如VxD微代碼)、內(nèi)存映射、直接寫盤等新技術加以解決。
③后臺工作方式硬件驅(qū)動程序既可為用戶提供后臺工作方式進行數(shù)據(jù)傳輸，又可保證前臺應用程序?qū)崟r高效進行數(shù)據(jù)處理。后臺工作方式特點是在進行數(shù)據(jù)采集和傳輸過程中不占用客戶程序任何時間，當采集數(shù)據(jù)長度達到客戶指定值時便觸發(fā)客戶事件，客戶程序接受該事件即開始數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理的同時，驅(qū)動程序依然進行下一批數(shù)據(jù)傳輸，即實現(xiàn)了并行操作，極大的提高了數(shù)據(jù)吞吐量和計算機系統(tǒng)的整體處理能力。
④高速采集不丟失數(shù)據(jù)通常情況，由于受Windows多任務機制限制，數(shù)據(jù)采集程序在運行時往往被其它任務強制瞬時中斷，不僅造成數(shù)據(jù)大量丟失，而且還會取得一些不可預知數(shù)據(jù)，影響數(shù)據(jù)精度。為了避免這種情況，采用動態(tài)虛擬技術(簡稱VxD)完美地實現(xiàn)了高速采集不丟失數(shù)據(jù)功能，其顯著特點是程序進入VxD內(nèi)部去進行數(shù)據(jù)采集，Windows機制中的VxD優(yōu)先級屬于系統(tǒng)級。Intel平臺上的386以上微處理器都有四個優(yōu)先保護級別從高到低依次為0級、1級、2級、3級，一般操作系統(tǒng)運行于0級上，用戶程序運行在3級上，而VxD正是運行在0級上，其在內(nèi)存中位置也是處在操作系統(tǒng)保護的內(nèi)存空間之內(nèi)，所以驅(qū)動程序在運行時享有最高優(yōu)先權，當驅(qū)動程序在與硬件設備打交道時不被其它任務中斷，充分保證了驅(qū)動程序返回給用戶的數(shù)據(jù)是完全真實值.同時，為了配合Windows多任務機制，又在用戶函數(shù)接口內(nèi)部做了對其他運行任務沒有很大影響的特殊工作，例如在循環(huán)采集數(shù)據(jù)時，即使放上對系統(tǒng)資源消耗相當大的VCD或是軟解壓，它們之間都能充分協(xié)調(diào)工作，依然保證高速采集不丟數(shù)。
(4) 在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件設計軟件是在線監(jiān)測系統(tǒng)核心部分，采用面向?qū)ο蟪绦蛟O計思想，應用了Visual C++高級語言，編寫Windows信號采集處理程序。程序采用兩個線程(采集數(shù)據(jù)線程和數(shù)據(jù)處理進程)同時對環(huán)流數(shù)據(jù)進行處理，利用ODBC數(shù)據(jù)庫接口技術，采用Microsoft Access數(shù)據(jù)庫存儲，既可給用戶提供一個Windows實時監(jiān)測圖形界面，又可提供歷史數(shù)據(jù)方便診斷查詢。軟件系統(tǒng)功能結(jié)構流程圖如附圖9。數(shù)據(jù)采集線程流程圖如附圖10。數(shù)據(jù)處理線程流程圖如附圖11.程序的兩個線程之間的聯(lián)系方式如附圖12。
PCI2000采集卡介紹①采集卡用單端輸入方式(如附圖13)采取模擬數(shù)據(jù)，它是逐個通道取模擬數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換存放。
②采集卡工作環(huán)境為電壓5V，模擬量輸入范圍±10v、單端輸入方式、觸發(fā)頻率488Hz以上，因此，按照了如附圖14所示對采集卡跳線。
③采集卡采樣頻率范圍為[488Hz，110kHz]，但采集頻率應視采集通道而定，不宜過高，可按公式f＝1.5n×m/20計算，其中n為采集通道數(shù)，m為每個周波采樣點數(shù)；采集卡的觸發(fā)方式為軟件內(nèi)部觸發(fā)。
④采集卡的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)排放規(guī)則如表3-1。程序是進行連續(xù)不間斷循環(huán)采集，那需要特別注意處理好各通道數(shù)據(jù)排列和對齊問題，否則，程序無法將規(guī)則排放在緩沖區(qū)中的各通道數(shù)據(jù)正確分離出來。正確讀取數(shù)據(jù)的處理方法是，每次從設備上讀取點數(shù)應置為所選通道數(shù)整數(shù)倍，這樣便能保證每次在緩沖區(qū)的相應位置讀取的數(shù)據(jù)始終對應于其通道數(shù)據(jù)。若三通道采集數(shù)據(jù)讀取如表2所示。
⑤為適應多種數(shù)據(jù)庫的存儲，采取了數(shù)據(jù)庫ODBC接口技術、ADO技術。
⑥由于現(xiàn)場易受內(nèi)部操作過電壓影響，系統(tǒng)設置報警充分考慮了測量值波動，避免誤報警。
表2.數(shù)據(jù)排放規(guī)則表

表3.數(shù)據(jù)讀取表

(5)試驗測試在實驗室條件下模擬現(xiàn)場實驗，如圖15所示。當電纜芯上通大電流后，在金屬護層一端接地線上套上信號傳感器，通過信號電纜線傳送到信號調(diào)理器，再經(jīng)信號調(diào)理送信號采集卡進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，計算機處理顯示。當電纜芯上通過瞬時高電壓及大電流，計算機軟件系統(tǒng)與示波器同時測量金屬護層感應電流及進行比較測量值基本一致，誤差在1％以下，曲線圖如附圖16、17。
以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術方案所作的任何等效變換，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種對電力電纜金屬護層絕緣狀態(tài)進行在線監(jiān)測的方法，包括下列步驟a.電力電纜金屬護層因主電流產(chǎn)生感應電勢，當外保護層破壞出現(xiàn)多點接地后金屬護層的環(huán)流數(shù)值較大，而正常情況下的電纜金屬護層環(huán)流主要是較小的容性電流，兩種情況下的環(huán)流至少相差一個數(shù)量級，以電纜金屬護層絕緣狀況環(huán)流顯著變化作為金屬護層多點接地的判斷依據(jù)，建立單芯電纜金屬護層環(huán)流模型，電纜金屬護層環(huán)套環(huán)流的計算關系式如下RARBRB-X-X1-X2RBRARB-X1-X-X1RBRBRA-X2-X1-XXX1X2RARBRBX1XX1RBRARBX2X1XRBRBRAIS1rIS2rIS3rIS1fIS2fIS3f=US1rUS2rUS3rUS1fUS2fUS3f;]]>b.將傳感器套裝在電力電纜金屬護層上，采集環(huán)流顯著變化的信號，經(jīng)過由取樣電阻、保護電路、濾波電路組成的信號調(diào)理器做信號處理，經(jīng)過初步處理的信號送入采集卡，完成信號的采集，然后將數(shù)據(jù)輸入到PC機，由PC機對數(shù)據(jù)進行存儲和運算，根據(jù)電纜金屬護層環(huán)套環(huán)流的計算關系給出電力電纜金屬護層絕緣狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果。
2.一種對電力電纜金屬護層絕緣狀態(tài)進行在線監(jiān)測的裝置，由信號傳感器、信號調(diào)理器、信號采集卡和PC機在線監(jiān)測系統(tǒng)組成，信號依此傳遞，最后由PC機在線監(jiān)測系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)并根據(jù)電纜金屬護層環(huán)套環(huán)流的計算關系式RARBRB-X-X1-X2RBRARB-X1-X-X1RBRBRA-X2-X1-XXX1X2RARBRBX1XX1RBRARBX2X1XRBRBRAIS1rIS2rIS3rIS1fIS2fIS3f=US1rUS2rUS3rUS1fUS2fUS3f]]>給出運算結(jié)果；其中所述信號傳感器利用電流互感器原理，負載為5Ω，取環(huán)流正常值的10至15倍為電流范圍約0至30A來設計，使信號傳感器基本上呈線性變化，原方電流到達22A趨于飽和時最終二次電壓趨于7V；所述信號調(diào)理器對取樣信號進行濾波和限幅，濾波中心頻率為50Hz，限幅應保證不超過采集卡量程；所述信號采集卡采用直接插入計算機主板PCI插槽的PCI200卡，采集卡集成信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換及精度調(diào)節(jié)功能，安裝硬件驅(qū)動程序即可進行高級語言Windows編程；所述PC機在線監(jiān)測系統(tǒng)包括PC機硬件和軟件，軟件采用采集數(shù)據(jù)線程和數(shù)據(jù)處理線程兩個線程同時對環(huán)流數(shù)據(jù)進行處理，利用ODBC數(shù)據(jù)庫接口技術，采用MicrosoftAccess數(shù)據(jù)庫存儲，提供一個Windows實時監(jiān)測圖形界面并可查詢歷史數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對電力電纜金屬護層絕緣狀態(tài)進行在線監(jiān)測的方法及其裝置，所述方法依據(jù)單芯電纜金屬護層環(huán)流模型，計算關系式如下；將傳感器套裝在電力電纜金屬護層上，采集環(huán)流顯著變化的信號，經(jīng)過由取樣電阻、保護電路、濾波電路組成的信號調(diào)理器做信號處理，經(jīng)過初步處理的信號送入采集卡，完成信號的采集，然后將數(shù)據(jù)輸入到PC機，由PC機對數(shù)據(jù)進行存儲和運算，根據(jù)電纜金屬護層環(huán)套環(huán)流的計算關系給出電力電纜金屬護層絕緣狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果。本發(fā)明判斷誤差小、對電纜無損傷，通過預防電力電纜事故達到延長電力電纜使用壽命，達到了保障電力電纜的安全穩(wěn)定運行的目的。
文檔編號G01R31/12GK101025429SQ20061014815
公開日2007年8月29日 申請日期2006年12月28日 優(yōu)先權日2006年12月28日
發(fā)明者唐忠 申請人:上海電力學院