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[摘要] 为了有效解决运行中电缆线路的核相和验电的问题，应用无线数字信号对比技术解决电缆带电情况下的远程核相问题。
[关键词] 电缆线路 无线核相
1、引言
随着城市发展及亮化工程要求的不断提高，对城市配网发展的要求也越来越高，为了积极配合城市发展的需求，配电网建设步伐不断加快。中压配电网形式多样，设备选型与科技投入力度加大。目前，市区配网10kV架空线路均下地采用电缆线路，对老线路的绝缘化改造也正在加紧进行。随着这些电缆线路的不断投入运行，一方面解决了较为突出的线树矛盾，提高了中压供电可靠率及外破事故的发生，另一方面也带来了新的矛盾和问题，集中反映在由此产生了电缆环网线路核相和验电困难的问题。为此我们研发了电缆线路远程无线核相装置。
2、现状
在两变电所之间全电缆线路环网改接工作中，由于电缆线路处在全绝缘全屏蔽的状况下，现有核相装置无法满足电缆线路的核相要求。使停电工作时间延长，给企业形象造成了负面影响。现应用无线信号采样对比来解决这个问题是非常好的方法。
3、电缆远程核相方案
在电缆线路负荷改接等工作中，要求两个变电所及用户的三相交流电源的相序相位与需保持一致，这是保证供电质量的必要条件之一，传统核相方法已无法满足现有的核相需求，电缆远程核相技术急需得到发展应用。通过总结经验和学习研制出如下方案：
电缆远程核相方案结构框图：
4、电缆远程核相硬件
远程核相仪分为两部分：核相发起端和核相判断端。核相发起端由电压波形整形电路、核相发起模块和数传电台组成。电压波形整形电路把三相电压波形信号都整形为50Hz方波信号。核相发起模块，选取其中一相的方波信号的上升沿为触发信号，用数传电台输出触发信号（每20ms会出现一次触发信号），经过延时时间t1后（该延时值由电台的性能参数决定）。核相判断端的数传电台收到该触发信号，核相判断模块对该触发信号再做t2延时。t1+t2满足20ms的整数倍，保证接收到的信号与原始信号在相位时序上误差尽可能小。经延时处理后的触发信号与核相判断端的三相触发信号做时序上的比较，时序差最小的可以判断为同相。并通过数传电台回馈核相成功信息（或手机通话确认）。核相发起端接收到核相成功信息，显示成功信息。再选取下一相，再次发起核相请求，以此类推直至三相核相成功。5W的数传电台能保证10km的有效通信距离。电缆远程核相装置的原理图如下：
图解说明
图中对应相位（AVCC、BVCC、CVCC）带电时，LED指示灯亮（DA2、DB2、DC2）。通过拨码开关（JP1）选取其中一相开始核相，正在核相的指示灯亮（DA1、DB1、DC1），该相信号整形后方波信号的上升沿为触发信号，通过串口（COM1）发送同步信号。核相成功则指示灯D3亮。
5、电压取样
（1）欧式环网柜分支箱，直接从试电孔取电压（面板型带电显示器的试电孔）。
（2）美式环网柜分支箱，直接从电缆头取电压（单支型带电显示器的试电孔）。
（3）对架空线或者无试电孔的线路设备，采用短距离无线探头测量相位，该无线探头应用感应取电压原理获取相位信息及线路带电信息。核相仪通过无线方式接收本地收相位后再实现远程核相。安装探头时线路可以有绝缘层，但不能有屏蔽层。
感应取电压原理如下：
电场中电势相等的点构成等势面，在导线附近放置两个导体，则分处于两个等势面上，如图所示：
导线附近等势面分布
两个导体的电势差为：
U=V2-V1
由以上公式可知，导线附近两点的电势差正比于导线的相电压，在导线附近放置两个导体则可以获得导线的相电压信息。使用该探头时只需把探头安置在导线附近，即可感应线路电压。无线探头测量本地相位时，传输延时可以忽略不计。如下图所示：
核相时，核相仪只需比较数传电台传输的相位和本地的相位，如下图
由于三相电路的相位时序间隔为6.667ms，如果数传电台传输的相位（做过时序修正）与本地的相位的时序差为±2ms，可以认为是同相，否则是异相。
上述三种电压取样方法不仅可以用于核相，也可以用于带电测试，核相仪能够检测到本地的对应相位方波信号，则判断该线路带电。
6、装置的特点
在厂家的协助下，对该装置进行比较全面的性能测试和分组实验，发现了如下特点：
a、核相准确率高，携带方便；
b、抗干扰能力强，测试距离大；
c、安全性能高，功能可扩展。
通过专业电力实验室对该装置进行了电压分级测试，分别在输电电压的70%，90%，100%，110%，125%条件下测试，远程核相的准确率完全达到要求。
外来无线噪声干扰情况下的测试亦达到预期设定要求，核相准确率符合要求。
装置亦配备多功能接口，可以对电缆分置设备，环网柜等设备进行核相，适用范围广。
7、总结
通过测试对其原理和实验性能的总结，发现其完全可以达到预期要求，准确性高，特别是可扩展功能（多功能测试接口），可以配套各种设备的三相电压信号采样装置，在不停电情况下对电缆和设备进行核相测试。采用无接触手段保证了设备及人员的安全。无线信号抗干扰能力突出，体积小使用方便，它的技术应用推广必定大大提高工作效率和服务质量。
参考文献：
[1] 冯慈璋. 工程电磁场导论[M]. 北京:高等教育出版社,2000.6.
[2] 马娜,张雅歌, 高压输电线附近工频电场模型及仿真研究[J],微计算机信息，2009,25(1),210-211
[3] 盛剑霓等．电磁场数值分析[M]．北京:科学出版社, 1984.
[4] 尹永強, 基于电容分压的数字式电压互感器的研究[M].武汉:华中科技大学学位论文，2007.6.
[5] 消登明. 电气工程概论[M].中国电力出版社,2005,3,267-269.
[6] 李庆扬,王能超,易大义. 数值分析（第三版）[M].武汉：华中科技大学出版社，1986.
[7] 建中,葛仁杰,程正兴. 计算方法[M].西安：西安交通大学出版社,1985.
[8] 曹志刚. 现代通信原理[M].北京:清华大学出版社,1991.
[关键词] 电缆线路 无线核相
1、引言
随着城市发展及亮化工程要求的不断提高，对城市配网发展的要求也越来越高，为了积极配合城市发展的需求，配电网建设步伐不断加快。中压配电网形式多样，设备选型与科技投入力度加大。目前，市区配网10kV架空线路均下地采用电缆线路，对老线路的绝缘化改造也正在加紧进行。随着这些电缆线路的不断投入运行，一方面解决了较为突出的线树矛盾，提高了中压供电可靠率及外破事故的发生，另一方面也带来了新的矛盾和问题，集中反映在由此产生了电缆环网线路核相和验电困难的问题。为此我们研发了电缆线路远程无线核相装置。
2、现状
在两变电所之间全电缆线路环网改接工作中，由于电缆线路处在全绝缘全屏蔽的状况下，现有核相装置无法满足电缆线路的核相要求。使停电工作时间延长，给企业形象造成了负面影响。现应用无线信号采样对比来解决这个问题是非常好的方法。
3、电缆远程核相方案
在电缆线路负荷改接等工作中，要求两个变电所及用户的三相交流电源的相序相位与需保持一致，这是保证供电质量的必要条件之一，传统核相方法已无法满足现有的核相需求，电缆远程核相技术急需得到发展应用。通过总结经验和学习研制出如下方案：
电缆远程核相方案结构框图：
4、电缆远程核相硬件
远程核相仪分为两部分：核相发起端和核相判断端。核相发起端由电压波形整形电路、核相发起模块和数传电台组成。电压波形整形电路把三相电压波形信号都整形为50Hz方波信号。核相发起模块，选取其中一相的方波信号的上升沿为触发信号，用数传电台输出触发信号（每20ms会出现一次触发信号），经过延时时间t1后（该延时值由电台的性能参数决定）。核相判断端的数传电台收到该触发信号，核相判断模块对该触发信号再做t2延时。t1+t2满足20ms的整数倍，保证接收到的信号与原始信号在相位时序上误差尽可能小。经延时处理后的触发信号与核相判断端的三相触发信号做时序上的比较，时序差最小的可以判断为同相。并通过数传电台回馈核相成功信息（或手机通话确认）。核相发起端接收到核相成功信息，显示成功信息。再选取下一相，再次发起核相请求，以此类推直至三相核相成功。5W的数传电台能保证10km的有效通信距离。电缆远程核相装置的原理图如下：
图解说明
图中对应相位（AVCC、BVCC、CVCC）带电时，LED指示灯亮（DA2、DB2、DC2）。通过拨码开关（JP1）选取其中一相开始核相，正在核相的指示灯亮（DA1、DB1、DC1），该相信号整形后方波信号的上升沿为触发信号，通过串口（COM1）发送同步信号。核相成功则指示灯D3亮。
5、电压取样
（1）欧式环网柜分支箱，直接从试电孔取电压（面板型带电显示器的试电孔）。
（2）美式环网柜分支箱，直接从电缆头取电压（单支型带电显示器的试电孔）。
（3）对架空线或者无试电孔的线路设备，采用短距离无线探头测量相位，该无线探头应用感应取电压原理获取相位信息及线路带电信息。核相仪通过无线方式接收本地收相位后再实现远程核相。安装探头时线路可以有绝缘层，但不能有屏蔽层。
感应取电压原理如下：
电场中电势相等的点构成等势面，在导线附近放置两个导体，则分处于两个等势面上，如图所示：
导线附近等势面分布
两个导体的电势差为：
U=V2-V1
由以上公式可知，导线附近两点的电势差正比于导线的相电压，在导线附近放置两个导体则可以获得导线的相电压信息。使用该探头时只需把探头安置在导线附近，即可感应线路电压。无线探头测量本地相位时，传输延时可以忽略不计。如下图所示：
核相时，核相仪只需比较数传电台传输的相位和本地的相位，如下图
由于三相电路的相位时序间隔为6.667ms，如果数传电台传输的相位（做过时序修正）与本地的相位的时序差为±2ms，可以认为是同相，否则是异相。
上述三种电压取样方法不仅可以用于核相，也可以用于带电测试，核相仪能够检测到本地的对应相位方波信号，则判断该线路带电。
6、装置的特点
在厂家的协助下，对该装置进行比较全面的性能测试和分组实验，发现了如下特点：
a、核相准确率高，携带方便；
b、抗干扰能力强，测试距离大；
c、安全性能高，功能可扩展。
通过专业电力实验室对该装置进行了电压分级测试，分别在输电电压的70%，90%，100%，110%，125%条件下测试，远程核相的准确率完全达到要求。
外来无线噪声干扰情况下的测试亦达到预期设定要求，核相准确率符合要求。
装置亦配备多功能接口，可以对电缆分置设备，环网柜等设备进行核相，适用范围广。
7、总结
通过测试对其原理和实验性能的总结，发现其完全可以达到预期要求，准确性高，特别是可扩展功能（多功能测试接口），可以配套各种设备的三相电压信号采样装置，在不停电情况下对电缆和设备进行核相测试。采用无接触手段保证了设备及人员的安全。无线信号抗干扰能力突出，体积小使用方便，它的技术应用推广必定大大提高工作效率和服务质量。
参考文献：
[1] 冯慈璋. 工程电磁场导论[M]. 北京:高等教育出版社,2000.6.
[2] 马娜,张雅歌, 高压输电线附近工频电场模型及仿真研究[J],微计算机信息，2009,25(1),210-211
[3] 盛剑霓等．电磁场数值分析[M]．北京:科学出版社, 1984.
[4] 尹永強, 基于电容分压的数字式电压互感器的研究[M].武汉:华中科技大学学位论文，2007.6.
[5] 消登明. 电气工程概论[M].中国电力出版社,2005,3,267-269.
[6] 李庆扬,王能超,易大义. 数值分析（第三版）[M].武汉：华中科技大学出版社，1986.
[7] 建中,葛仁杰,程正兴. 计算方法[M].西安：西安交通大学出版社,1985.
[8] 曹志刚. 现代通信原理[M].北京:清华大学出版社,1991.