高压电缆在线监测，是在电缆带电运行状态下，实时采集、分析电缆本体、附件、接地系统的特征参量，识别早期绝缘缺陷、预警故障风险，属于状态检修核心手段；主要应用 10kV、35kV、110kV、220kV 电力电缆线路（城市隧道、排管、直埋、电缆沟）。

核心定位：不是故障跳闸后录波，而是提前发现潜伏性缺陷（水树、气隙、局部放电、接地异常、过热）

一、监测对象（监测哪些部位）

电缆本体：XLPE 绝缘老化、水树、绝缘受潮、过热

电缆附件（故障高发点）：中间接头、终端头，绝缘气隙、密封失效、进水、接触不良发热

接地系统：护层接地电流、接地断线、多点接地（高压单芯电缆最关键）

通道环境：隧道 / 电缆沟温湿度、积水、有毒气体、火灾

二、主流监测技术分类（原理 + 适用场景 + 优缺点）

1. 局部放电在线监测（PD，绝缘缺陷核心监测）

局部放电是电缆绝缘内部气隙、裂纹、进水产生的微弱放电，是击穿前最典型前兆信号。

常用监测方法

1）高频电流法 HFCT（最常用）在电缆接地引线、接地线套高频电流传感器，采集局放脉冲信号。

适用：电缆中间接头、终端；排管、隧道电缆

优点：安装简便、不停电安装、成本适中；适合长期在线监测

缺点：现场电磁干扰大，微弱局放识别难度高，需降噪算法

2）超高频法 UHF采集局放激发的超高频电磁波（300MHz~3GHz），传感器安装在电缆接头金属外壳开孔处。

适用：隧道内电缆接头，信号信噪比高

优点：抗工频干扰强，灵敏度高

缺点：直埋电缆很难布置传感器，成本偏高

3）超声波 AE（声学局放）局放产生声波，用超声传感器贴在接头外壳拾取振动信号。

适用：接头外部缺陷、表面放电；辅助验证

缺点：衰减快，距离不能远；噪音环境误报多，一般不作为主监测

应用组合：HFCT 为主，UHF / 超声为辅，多参量融合，降低误报

2. 护层接地电流监测（单芯高压电缆必备！110kV 及以上）

单芯高压电缆金属护层正常只一端接地；一旦出现两点 / 多点接地，护层会形成环流，发热烧损外护套，进而破坏主绝缘。

原理：在护层接地线安装 CT，实时采集护层电流幅值、相位

监测内容：稳态护层电流突变、不平衡电流、接地断线

适用：110kV、220kV 单芯电缆线路（必装项目）

优势：技术成熟、可靠性高，能早期发现外护套破损

局限：不能直接监测主绝缘局放，只监测护层故障

3. 电缆温度在线监测

监测电缆本体 / 接头温度，识别过载、接触不良发热。 1）光纤测温 DTS 分布式光纤测温（主流）光纤沿电缆并行敷设，激光后向拉曼散射原理，整条电缆连续温度剖面，可以定位发热点。

适用：隧道、电缆沟长距离高压电缆

优点：无源、抗电磁干扰，可定位千米内的过热位置；适合长线路

缺点：造价高；直埋敷设光纤施工难度大；光纤易被外力破坏

2）光纤光栅 FBG：点式测温，贴在接头位置，专门监测电缆中间接头、终端头热点，单点高精度。

4. 介质损耗在线监测（tanδ）

测量电缆绝缘介质损耗因数，反映绝缘整体受潮、大面积老化（水树老化）。

原理：采集电压、电流信号，计算介损值、变化趋势

适用：电缆整体绝缘老化评估

缺点：对局部缺陷不敏感；现场杂散电容干扰大，多用于短电缆、对比趋势，较少单独使用

5. 电缆外护套绝缘监测

监测金属护层对地绝缘电阻，判断外护套破损、进水。

方式：直流 / 低频信号注入法，在线或者定时轮测

适用：单芯电缆外护套破损定位，常配合护层电流监测一起使用

6. 其他辅助监测

接地箱、交叉互联箱状态监测（交叉互联电压、电流）

隧道环境监测：温湿度、水位、可燃气体、烟感、视频 AI

故障录波、行波故障定位（故障发生后定位故障点，属于故障定位，不是缺陷预警）

三、不同电压等级推荐配置方案

10kV、35kV 三芯电缆重点：局放 HFCT 在线监测 + 接头温度监测；长隧道可加 DTS 光纤测温；一般不做护层电流。

110kV、220kV 单芯高压电缆标配：护层接地电流监测 + 局放 HFCT + 接头 FBG 光纤测温；隧道场景增加 DTS 分布式光纤测温、隧道环境监测；交叉互联段增加交叉互联监测。

四、系统整体架构（一套在线监测系统组成）

前端感知层：HFCT、UHF 传感器、光纤、CT、温湿度 / 水位传感器

边缘采集单元：就地采集终端，信号调理、降噪、数据预处理、边缘告警

通信层：光纤、4G/5G、电力专网，上传数据

平台层：后台监控软件

实时数据展示、趋势曲线

阈值告警、缺陷分级（预警 / 注意 / 危险）

故障定位、历史数据库、报表

应用层：运维人员、调度，指导状态检修

五、缺陷分级与告警逻辑

趋势预警：参量缓慢变化，绝缘缓慢老化，安排计划检修

一级告警：特征量明显异常，短期内有风险，尽快停电试验

紧急告警：局放剧烈增大、温度急剧上升，随时可能击穿，紧急处置

关键点：单参量容易误报，工程上多用多参量融合判断，比如护层电流异常 + 局放信号同时出现，才判定高风险缺陷。

六、技术优缺点总结

✅ 优势

不停电在线监测，替代大量周期性停电预防性试验，减少停电

捕捉间歇性、突发性潜伏缺陷，提前预警，避免电缆击穿重大事故

支撑状态检修：电缆没事就不试验，降低运维成本

❌ 局限

现场电磁干扰大，局放容易产生误报，算法和现场调试工作量大

全套系统（尤其 DTS 光纤）初期投资高

传感器、采集单元本身需要定期校验维护；直埋电缆传感器加装难度大

仅能监测传感器覆盖位置，无法 100% 捕捉所有微小缺陷，不能完全替代停电耐压、局放试验

七、典型应用场景

城市核心隧道电缆、重要变电站出线、医院 / 数据中心等一级负荷电缆

过江、过海、重大工程长距离高压电缆

老旧电缆线路、历史上多次出现接头故障的线路

八、选型要点（工程采购常用）

线路类型：三芯 / 单芯；是否交叉互联系统

敷设方式：隧道 / 排管 / 直埋（决定传感器选型，直埋很难装 UHF、光纤）

监测目标：是重点盯接头局放，还是整条电缆温度、护层故障

通信方式、平台接入（是否接入电力 SCADA / 运维平台）

传感器精度、抗干扰能力、防护等级 IP、是否符合电力行业标准