（国网大同供电公司运维检修部电缆运检室 370000）
摘要：随着我国电网的不断发展，电力电缆在电力系统中的应用越来越广泛，尤其在城市输配电系统中的使用发展迅速，维护电力电缆安全稳定的运行是保证供电可靠性的一个重要环节。由于电缆不受自然条件影响，体积小，不占线路走廊空间，安全可靠等多种优势，随着电网的发展和扩大，电缆在供电中发挥着越来越大的作用；但是，电缆一旦发生故障，查找困难，延迟恢复供电。电缆使架空线的数量减少，增大了路面上的空间，避免了很多外部事故。电缆故障发生后涉及到查找故障、快速抢修恢复供电，因此能够确保电缆的正常运行、修复故障的效率、电缆故障的在线监测对于实际的需求有很重要的意义。
关键词：电力电缆；故障；在线监测；预警系统
前言：
电力电缆在长期的运行过程中，会因为电磁、机械、发热、环境腐蚀等多方面原因而产生绝缘老化与损坏的现象，减少电缆的使用寿命影响电力电缆安全可靠的运行，严重时会引起电网大面积停电，对居民生活和工业生产造成严重的损失。由于电力电缆多数敷设在地下电缆井内，对电缆定期的巡检需要投入大量人力和物力。现在电缆故障的监测分为停电监测与带电监测，停电监测的技术己经很成熟，但在线的监测不是很成熟。为了保证电缆运行安全和快速诊断、修复故障，对电缆进行在线故障诊断与监测具有重要的工程意义。
一、电力电缆故障原因及类型
了解电缆故障的原因，对于减少电缆的损坏，快速地判定出故障点是十分重要的。电缆发生故障的原因是多方面的，常见的几种主要原因归纳如下。
（1）机械损伤。很多故障是由于电缆安装敷设时不小心造成的机械损伤或安装后靠近电缆路径作业造成的机械损伤而直接引起的。有时如果损伤轻微，在几个月甚至几年后损伤部位才发展到恺装、铅（铝）护套穿孔，潮气侵入而导致损伤部位彻底崩溃形成故障。造成电缆机械损伤主要有以下几种原因：
（2）绝缘老化变质
电缆绝缘介质内部气隙在电场作用下产生游离使绝缘下降.当绝缘介质电离时，气隙中产生臭氧、腐蚀绝缘：绝缘中的水分使绝缘纤维产生水解，造成绝缘下降。
过热会引起绝缘老化变质。造成电缆过热的因素有多方面，既有内因，又有外因。内因主要是电缆绝缘内部气隙游离造成局部过热，从而使绝缘炭化；外因是电缆过负荷产生过热。安装于电缆密集地区、电缆沟及电缆隧道等通风不良处的电缆、穿在干燥管中的电缆，以及电缆与热力管道接近的部分等，都会因本身过热而使绝缘加速损坏。长期过负荷运行，会使电缆的温度随之下降，薄弱处和对接头处首先被击穿。在夏季，电缆故障率高原因正在于此。油浸纸电缆、电缆敷设时地沟凹凸不平，或处在电杆上的户外头，由于电缆的起伏，高低落差悬殊，高处的电缆绝缘油流向低处而使高处的电缆绝缘性能下降，导致故障发生。
（3）化学腐蚀
电缆路径在有酸碱作业的地区通过，或煤气站的苯蒸汽往往造成电缆恺装和铅（铝）护套大面积长距离被腐蚀，出现麻点、开裂或穿孔，造成故障。
（4）设计和制作工艺不良
拙劣的技工、拙劣的接头，电场分布设计不周密，材料选用不当，不按技术要求敷设电缆往往都是形成电缆故障的重要原因。
材料缺陷主要表现在三个方面。一是电缆制造的问题，铅（铝）护层留下的缺陷：在包缠绝缘过程中，纸绝缘上出现褶皱、裂损、破口和重叠间隙等缺陷；二是电缆附件制造上的缺陷，如铸铁件有砂眼，瓷件的机械强度不够，其它零件不符合规格或组装时不密封等；三是对绝缘材料的维护管理不善，造成电缆绝缘受潮、脏污和老化。
（5）过电压
过电压主要是指大气过电压（雷击）和电缆内部过电压。对实际故障进行的分析表明，许多户外终端头的故障是由大气过电压引起的。电缆本身的缺陷也会导致在大气过电压的情况下发生故障。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
电缆故障从形式上可分为串联和并联故障。串联故障指电缆一个或多个导体（包括铅、铝外皮）断开，通常在电缆至少一个导体断路之前，串联故障是不容易发现的，并联故障是导体对外皮或导体之间的绝缘下降，不能承受正常运行电压。
二、数据的预处理方法简介
有利于真实的反应电力电缆运行的状况。数据预处理技术包括数据清理、集成、变换和归约，
（1}数据清理
数据清理的主要工作是平滑噪声数据，识别和删除孤立点以及处理空缺值。①平滑噪声数据：噪声是测量中的随机错误或偏差，主要包括错误的值或偏离期望的值。②识别和删除孤立点：识别孤立点的主要方法是将数据进行聚类：将类似的值聚集成几个集合，落在聚类集合之外的值被视为孤立点。孤立点可能是错误数据，也可能是提供重要信息的数据。③空缺值处理：常用的方法是依靠现有的数据信息来推测空缺值，使用最可能的值来填补空缺值，还可以使用一个全局常量替换空缺值，或者是使用属性的平均值填补空缺值。
（2）数据集成
对监测数据分析需要先对数据进行集成，就是将多个数据源中的数据进行合并然后存放在统一的数据库中。数据集成主要有3个方面内容：①模式集成：涉及实体识别，即将不同信息源中的实体通过匹配来进行模式集成；②冗余处理：进行数据集成时，当相同的属性出现多次、同一种属性命名不一致等，往往导致数据冗余。可以用相关分析检测到属性间冗余，然后删除；③数值冲突的检测与处理：现实世界中的同一实体，由于表示、比例、编码等的不同，在不同数据源的属性值可能不同。数据语义上的歧义性是数据集成的最大难点，目前没有很好的解决办法。
（3）数据变换
数据变换主要任务是找到数据的特征表示，用转换的方法或维变换减少变量的数目或找到数据的不变式。数据规格化是指将数据集合按照规格化的条件进行合并，也就是归一化处理属性值量纲。规格化定义了属性的多个取值到给定值的对应关系，根据数值属性特点，一般可以分为取值分散和取值连续的规格化问题。
三、展望
本文开发的电力电缆故障在线监测及预警系统在实际应用中取得了良好的效果，达到了预期的效果，但系统仍有需要进一步完善的地方，今后的研究工作应从一下几点展开：
（1）系统运行的稳定性与各传感器的工作性能密切相关，当采集的数据出现故障时，无法准备的判断是设备自身故障还是电缆运行时出现了故障，因此需要建立一套装置的自检系统，以保证设备处于正常的运行状态。
（2）本项目选取了电缆运行时较容易采集的信号信息来分析电缆的运行状态，虽然实现了在线监测的功能，但是往往是电缆己经出现故障了，才能明显的通过采集的数据进行反映，需要进一步对故障数据运用数学原理分析，寻找故障数据规律，实现故障提前预警；
（3）局部放电检测是一种有效电缆故障监测方法，在接下来的系统升级中可以把局部放电的检测加入到故障在线监测及预警系统，提高系统的预警能力，保障电缆的安全运行；
（4）对采集的大量现场数据需要进行进一步的研究分析，采用多种分析算法，提取数据中的有效信息。
小结：
本文的工作是以研究电力电缆故障监测系统为工程背景展开的，在阅读国内外相关文献的基础上，总结了目前一些测距方法的优点和不足，设定了以DSP为核的数据处理系统，并且将GPRS技术应用到故障测距装置中，总结出了到目前为止的一些查找故障的方法，同样也发觉了其不足之处，根据小波分析的思想，引入了DSP为核心的数据处理系统，让电力系统的智能化加快了脚步。
参考文献：
[1]胡其秀.电力电缆线路手册，中国水利水电出版社，2（6）：25-86.
[2]鲍文波，马树军，贾振山，李巍.紫外光辐照交联聚乙烯在电缆行业中的应用及进展[J].电线电缆.2009（04）60-65
[3]罗俊华，邱毓昌，马翠效.基于局部放电频谱分析的XLPE电力电缆在线监测技术[Jl.电工电能新技术.2002（01）76-79
论文作者:赵树鹏,苏立山,石小英
论文发表刊物:《河南电力》2018年18期
论文发表时间:2019/3/13
标签：电缆论文; 故障论文; 数据论文; 过电压论文; 在线论文; 电力电缆论文; 损伤论文; 《河南电力》2018年18期论文;