本项目是国家“十一五”科技支撑计划“煤矿全矿井安全生产数字化监测监控及重大灾害预警系统”重点项目“煤矿通风及供电系统安全状态监测及故障诊断预警的研究”(No:2007BAK29B05)子课题的延续,本课题也是国家自然科学基金项目“矿用高压电缆绝缘故障机理及其寿命评估方法研究”(51377113)的主要研究内容之一,主要是针对目前矿用高压电缆缺乏绝缘状态在线监测、无法评判电缆健康状况这一问题提出的。随着高产高效综采技术的发展,大型、特大型现代化矿井逐步建立,采煤综采综掘设备得到广泛应用,煤矿井下供电负荷大幅度增加,采煤机容量达到3000kW,供电距离逐步加大。为了提高煤矿井下电网供电能力,降低能量损耗,10kV等级电压供电方式得到大范围推广。矿用高压电缆是煤矿井下电能传输的重要媒介,它对煤矿安全生产及负荷的稳定性起着至关重要作用。因矿用高压电缆的运行环境特殊,经常遭遇淋水、潮湿、冒顶、拖拽等环境影响,并长期遭受到电、热、化学等应力联合作用,易出现水树枝或电树枝,长此以往会使电缆绝缘老化,从而导致电缆绝缘水平降低,缩短电缆使用寿命,引发电缆各种短路及接地故障的发生,甚至造成瓦斯、煤尘爆炸等重特大事故的发生。因此,研究矿用高压电缆绝缘状态在线监测方法,开发矿用高压电缆绝缘状态在线监测系统,实时在线监测电缆运行状态,对提高煤矿井下电缆供电可靠性、保证煤矿供电安全、避免因电缆绝缘劣化而引起事故发生具有重要的现实意义。论文讨论了矿用高压电缆故障类型、故障原因以及故障特征量提取方法,开发了基于绝缘电阻及线芯温度的矿用高压电缆绝缘状态在线监测系统。通过对电压信号、电流信号、温度信号的检测、提取,实现对矿用高压电缆绝缘状态在线监测,为矿用高压电缆连续、可靠、安全运行提供保证。本文的主要研究内容如下：在查阅大量国内外相关文献的基础上,结合现场考察情况,阐述了MYPTJ型矿用高压电缆结构,讨论了深井供电系统10kV电缆线路连接方式,研究了电缆故障类型及故障原因,分析了电缆故障分类方法,确定了电缆故障类型与故障特征量的关系,为综合各量对电缆绝缘水平进行有效的评估和监测提供依据。在深入讨论电缆绝缘特性基础上,分析了接地线电流、绝缘电阻、介质损耗等故障特征量,探讨了故障特征量与绝缘劣化程度的关系,研究了现有电缆绝缘在线监测方法。结合矿井电缆线路实际情况,确定绝缘电阻和线芯温度为监测特征量,建立了绝缘电阻参数识别模型和温度暂态模型,设计了矿用高压电缆绝缘状态在线监测系统方案。依据检测信号特征,设计了电压信号调理电路、电流信号调理电路、温度信号调理电路、供电电路及DSP2812最小系统等,并对所设计的硬件电路进行测试。测试结果表明,所设计的硬件电路可靠性高,稳定性强,达到预期设计目标。在所设计硬件基础上,设计了系统软件程序,主要包含数据采集程序,如电压信号有效值采集程序、电流信号有效值采集程序、温度信号有效值采集程序、模型参数识别程序、线芯温度推算程序和通讯程序。应用程序基于C语言采用模块化方法设计,编写结构简单,执行效率高。软件调试表明,程序设计合理,满足设计要求。按照系统设计方案,在实验室条件下,搭建矿用高压电缆在线监测实验平台,进行硬件电路与软件程序联调。调试结果表明,硬件电路可准确采集故障特征信号,软件程序设计合理,实现了对矿用高压电缆绝缘电阻和线芯温度在线监测,为下一步工作奠定了坚实的基础。