matlab仿真电缆,一种井下电缆绝缘在线监测方法及matlab/simulink仿真
科 学 论 坛 l■ 一 种井下电缆绝缘在线监测方法及 matlab／simulink仿真 杜忠德 董爱华 (河南理 】 大学 电气T程 与 自动 化学院 河南 焦作 454010) [摘 要]本文给出了一种适合井下电缆绝缘监测的方法，介绍监测原理并应用matlab／simu!ink进行了仿真实验。此方法原理简单、实旌方便，解决了 煤矿井下电缆分支多，出现故障不好查找的的问题 。通过仿真得出此方法在理论上是可行的，能够实时的监测 电缆绝缘情况，及时发现故障电缆所在支路。 [关键词】matlab／simuIink仿真 井下电缆 存线监测 中图分类号：TP274．4 文献标识码：A 文童编号：1009—914X(2011)17 0064～02 1引言 目前电缆绝缘在线监测技术除本文重点介绍的低频电源法之外主要还有 下面几种： (1)直流叠加法 直流叠加法是从直流漏电流的测试发展而米的，应用时间较早。测量原 理也相对比较简单，在接地的电压互感器的中性点处加入低压直流电源，使该 直流电压与施加在电缆绝缘上的交流电压叠加，从而测量通过电缆绝缘层的微 弱的纳安级直流电流，由此求出其绝缘电阻，来判断其绝缘劣化的状态 。 (2)电缆绝缘介损法 用测介损的方法在线检测电缆的绝缘状态，这与对所有电容性设备在线检 测介损的方法一样。对多路电缆进行介损巡到监测时，同样 可以由电压互感 器处获取电压的相位进行比较。一般认为，介损值往往反映的是普遍性的缺 陷，个别的较集中的缺陷不会引起整根电缆所测到的介损值的显著变化。虽 然电缆绝缘中水树酯的增长会引起介损值的增火，但分散性较大，同样在线测 出介损的上升可反映绝缘受潮劣化等缺陷，交流击穿电压会降低，同样具有分 散性。 。 电缆绝缘介损法需要测量获得电压和电流的相位差，这对测量的准确性和 同步性提出了很高的要求。因此这种方法实施起来是 比较 困难的。 图 l低频电源法在线监测电缆故障原理图 2电缆绝缘在线监测的原理 研究表明，电缆出现绝缘层故障时，产生的零序电流信号主要是50HzI频 信号，同时也会产生了各种谐波分量，叠加于 50Hz信号上，主要有：5次谐波、 7次谐波及其它高频干扰信号。这些谐波及干扰信号频率都大于 50Hz。如 将 一小于 50Hz的低频信号或者直流信号叠加于电网上，当电网某一支路发生 接地故障时，低频信号通过接地点形成回路，故障支路电流互感器感应出低频 信号电流，而非故障支路没有低频电流信号，从而区分出故障支路和非故障支 路。这种方法 实施起来简单而且能够实现实时的监控 ]。 低频信 号的选取要保证以下的要求：一是保证注入的低频信号不能降低电 网的绝缘参数，提高保护装鼍的灵敏度：二是有利于二次电路整定滤波，最终滤 除零序]频信号和谐波信号，保留注入的低频信号，提高抗干扰能力。原理图 如下 图所示 ： 圈 1中用电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6为电缆对地的绝缘电阻，电 容 Cl、C2、C3、C5、C6、C7为电缆对地的分布电容 。低频电流经中性 点进入电网，与分布的电容和绝缘电阻流经保护电阻 R形成低频通路。当电 网的绝缘性能良好时，绝缘电阻很多，电网中的低频电流很小。当菜一条支路 的绝缘电阻下降时，电网中的低频电流就会增大，电流互感器就会感应到电网 中低频 电流的增大。从而启动相关电路做出反应，以达到实时监测电网中电 缆 绝缘 性 能 的作 用 。 其等 效的 电路 图如下 ： R 图 2 低 频 电源 法在线 监测 的等效 电路 图 山圈 2可 以得 出关 系式 ： 可控隔振器等：另一种是使用智能
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