CN102809721A - 一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置及在线监测方法 - Google Patents

一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置及在线监测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102809721A
CN102809721A CN2012102994826A CN201210299482A CN102809721A CN 102809721 A CN102809721 A CN 102809721A CN 2012102994826 A CN2012102994826 A CN 2012102994826A CN 201210299482 A CN201210299482 A CN 201210299482A CN 102809721 A CN102809721 A CN 102809721A
Authority
CN
China
Prior art keywords
partial discharge
cable termination
radio frequency
signal
frequency sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012102994826A
Other languages
English (en)
Inventor
张晓虹
王国利
刘通
张新魁
高俊国
郭宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CSG Electric Power Research Institute
Harbin University of Science and Technology
Research Institute of Southern Power Grid Co Ltd
Original Assignee
Harbin University of Science and Technology
Research Institute of Southern Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin University of Science and Technology, Research Institute of Southern Power Grid Co Ltd filed Critical Harbin University of Science and Technology
Priority to CN2012102994826A priority Critical patent/CN102809721A/zh
Publication of CN102809721A publication Critical patent/CN102809721A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置及在线监测方法，涉及一种射频传感器测试装置及基于该装置的在线监测方法。它是为了实现对高压电缆终端的绝缘状态的在线监测。装置：螺旋天线与阻抗匹配器的左端连接；阻抗匹配器的右端与滤波器的信号输入端连接；滤波器的信号输出端与放大器的信号输入端连接；放大器的信号输出端与数据采集元件的数据采集信号输入端连接；数据采集元件的数据采集信号输出端与数据处理及显示装置的数据采集信号输入端连接。方法：采用探测器探测高压电缆终端的电磁信号，经滤波、放大后通过数据处理及显示装置进行处理，获得高压电缆终端局部放电数据。本发明适用于高压电缆终端局部放电在线监测。

Description

一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置及在线监测方法
技术领域
本发明涉及一种射频传感器测试装置及在线监测方法。
背景技术
大量的资料表明，导致电力系统运行故障的主要原因是电力设备绝缘性能的劣化，高压电缆作为电力系统中分布最广的电力设备，其绝缘劣化的主要原因来自局部放电，而电缆终端既是高压电缆线路中场强分布最复杂的区域，也是场强集中最容易产生局部放电的区域。由于电缆线路周围的电磁环境复杂，干扰极其严重，导致传统的脉冲电流法测试技术无法用于电缆终端的局部放电在线监测。目前，国内外关于高压电缆终端局部放电在线监测的有效技术方法尚不多见。因此，开发适用于高压电缆终端的局部放电在线监测装置，有效评估电缆运行状态，对于保障电网的安全可靠运行起着十分重要的作用。
发明内容
本发明是为了实现对高压电缆终端的绝缘状态的在线监测，从而提供一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置及在线监测方法。
一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置，它包括信号接收装置和数据处理及显示装置；信号接收装置由探测器、滤波器和放大器组成；数据处理及显示装置包括数据采集元件和数据处理及显示装置组成；
探测器由螺旋天线和阻抗匹配器组成；所述螺旋天线的形状为指数螺旋形；阻抗匹配器为逐渐变宽的结构；所述螺旋天线与阻抗匹配器的左端连接；阻抗匹配器的右端与滤波器的信号输入端连接；所述滤波器的信号输出端与放大器的信号输入端连接；放大器的信号输出端与数据采集元件的数据采集信号输入端连接；所述数据采集元件的数据采集信号输出端与数据处理及显示装置的数据采集信号输入端连接。
探测器的接收频带为0.3GHz～3GHz。
阻抗匹配器的右端通过50Ω同轴电缆与滤波器的信号输入端连接。
滤波器为高通滤波器和带通滤波器，滤波频段是0.3GHz以下以及0.85~0.95GHz。
放大器为宽带低噪声信号放大器。
数据采集元件采用高性能示波器。
数据处理及显示装置采用内嵌LabView软件平台的计算机实现。
滤波器的信号输出端与放大器的信号输入端之间采用同轴电缆连接。
基于上述装置的用于高压电缆终端局部放电的在线监测方法，它由以下步骤实现：
步骤一、将探测器设置在被测高压电缆终端，探测高压电缆终端的电磁信号；
步骤二、将步骤一探测到的电磁信号进行滤波，获得滤波后的电磁信号；
步骤三、将步骤二获得的滤波后的电磁信号进行放大，获得放大后的电磁信号；
步骤四、采用数据采集元件采集步骤三中获得的放大后的电磁信号；
步骤五、数据处理及显示装置对步骤四采集到的电磁信号进行处理，获得高压电缆终端局部放电数据并显示，实现高压电缆终端局部放电在线监测。
本发明采用螺旋天线和阻抗匹配器组成探测器，对高压电缆终端的电磁信号进行探测；同时将所有连接线均采用同轴电缆连接，从而有效避免了外界的电磁干扰，且接收电磁信号频率较高，避开了测试现场绝大部分电磁干扰，可对电缆终端进行持续的实时检测，并对检测数据进行存储，根据得到的数据可有效地对电缆终端绝缘状态进行评估并对绝缘劣化趋势做出正确判断，实现了高压电力电缆终端的局部放电在线监测。
附图说明
图1是本发明的螺旋天线的结构示意图；图2是本发明的阻抗匹配器的上面的结构示意图；图3是是本发明的阻抗匹配器的下面的结构示意图；图4是本发明的用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置的组成框图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1至图3说明本具体实施方式，一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置，它包括信号接收装置1和数据处理及显示装置2；信号接收装置1由探测器3、滤波器4和放大器5组成；数据处理及显示装置2包括数据采集元件6和数据处理及显示装置7组成；
探测器3由螺旋天线和阻抗匹配器组成；所述螺旋天线的形状为指数螺旋形；阻抗匹配器为逐渐变宽的结构；所述螺旋天线与阻抗匹配器的左端连接；阻抗匹配器的右端与滤波器4的信号输入端连接；所述滤波器4的信号输出端与放大器5的信号输入端连接；放大器5的信号输出端与数据采集元件6的数据采集信号输入端连接；所述数据采集元件6的数据采集信号输出端与数据处理及显示装置7的数据采集信号输入端连接。
工作原理：本发明从高压电缆终端外部有效获取由电缆终端内部局部放电产生的电磁波信号，并根据电磁波信号的特征，判断出局部放电发生的部位，给出局部放电量大小的估计值，从而对高压电缆终端的绝缘状态做出评估。
本发明提供了一款指数螺旋接收天线，如图1所示，接收频带为0.3GHz～3GHz，覆盖局部放电产生的所有电磁信号频率，并针对接收器提供了一款阻抗匹配器，如图2所示，其中阻抗匹配器的上下两个面分别用标记11和12标识。标识11的左侧与天线内侧一端相连接，右侧与同轴线内导体相连接；标识12的左侧与天线内侧的另一端相连接，右侧与同轴线外导体相连接。阻抗匹配器将接收器的特性阻抗转变为同轴电缆连接线的特性阻抗50Ω，使得接收器驻波比低于2，达到工程测试的标准。
本发明的所有连接线均采用同轴电缆连接线，有效避免了外界的电磁干扰，且接收电磁信号频率较高，避开了测试现场绝大部分电磁干扰，可对电缆终端进行持续的实时检测，并对检测数据进行存储，根据得到的数据可有效地对电缆终端绝缘状态进行评估并对绝缘劣化趋势做出正确判断，实现了高压电力电缆终端的局部放电在线监测。
本发明能够有效消除空间电磁波干扰，获取由高压电缆终端局部放电所产生的电磁信号，得到其时域和频域波形，通过放电信号的模式识别，为判断局部放电发生部位、估计局部放电量和绝缘状态评估提供可靠依据。
具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置的区别在于，探测器3的接收频带为0.3GHz～3GHz。
具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置的区别在于，阻抗匹配器的右端通过50Ω同轴电缆与滤波器4的信号输入端连接。以减少信号传输的衰减和空间电磁耦合产生的干扰。
具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置的区别在于，滤波器4为带通滤波器。
本实施方式中，考虑干扰源是中心频率为900MHz的无线通信干扰，因此，带阻频带设置为850M～950M。
具体实施方式五、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置的区别在于，放大器5为宽带低噪声信号放大器。
本实施方式中，放大器选用宽带低噪声信号放大器，频带为0.3GHz～3GHz，增益为45dB，平坦度为±1dB，且具有较好的线性度，12V直流供电，50Ω阻抗的驻波比为1.5，基本可以忽略驻波的影响。该放大器可有效地将探测器接收到的微弱的局部放电信号进行放大。
具体实施方式六、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置的区别在于，数据采集元件采用高性能示波器。
本实施方式中，数据采集元件采用高性能示波器，采样率为12G/s，可采集测试频带的时域和频域波形，并通过USB数据连接线与微机相连，进行数据传输。
具体实施方式七、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置的区别在于，数据处理及显示装置7采用内嵌LabView软件平台的计算机实现。
数据处理、显示模块由微机和LabView软件平台构成，对采集到的信号在微机上进行显示和存储，并通过软件实现时域信号和频域信号的切换、数字滤除窄带周期干扰、设置报警等功能。
具体实施方式八、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置的区别在于，滤波器4的信号输出端与放大器5的信号输入端之间采用同轴电缆连接。以减少信号传输的衰减和空间电磁耦合产生的干扰。
具体实施方式九、基于具体实施方式一的用于高压电缆终端局部放电的在线监测方法，它由以下步骤实现：
步骤一、将探测器3设置在被测高压电缆终端，探测高压电缆终端的电磁信号；
步骤二、将步骤一探测到的电磁信号进行滤波，获得滤波后的电磁信号；
步骤三、将步骤二获得的滤波后的电磁信号进行放大，获得放大后的电磁信号；
步骤四、采用数据采集元件6采集步骤三中获得的放大后的电磁信号；
步骤五、数据处理及显示装置7对步骤四采集到的电磁信号进行处理，获得高压电缆终端局部放电数据并显示，实现高压电缆终端局部放电在线监测。

Claims (9)

1.一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置，其特征是：它包括信号接收装置（1）和数据处理及显示装置（2）；信号接收装置（1）由探测器（3）、滤波器（4）和放大器（5）组成；数据处理及显示装置（2）包括数据采集元件（6）和数据处理及显示装置（7）组成；
探测器（3）由螺旋天线和阻抗匹配器组成；所述螺旋天线的形状为指数螺旋形；阻抗匹配器为逐渐变宽的结构；所述螺旋天线与阻抗匹配器的左端连接；阻抗匹配器的右端与滤波器（4）的信号输入端连接；所述滤波器（4）的信号输出端与放大器（5）的信号输入端连接；放大器（5）的信号输出端与数据采集元件（6）的数据采集信号输入端连接；所述数据采集元件（6）的数据采集信号输出端与数据处理及显示装置（7）的数据采集信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置，其特征在于探测器（3）的接收频带为0.3GHz～3GHz。
3.根据权利要求1所述的一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置，其特征在于阻抗匹配器的右端通过50Ω同轴电缆与滤波器（4）的信号输入端连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置，其特征在于滤波器（4）为带通滤波器，滤波频段是0.3GHz以下以及0.85~0.95GHz。
5.根据权利要求1所述的一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置，其特征在于放大器（5）为宽带低噪声信号放大器。
6.根据权利要求1所述的一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置，其特征在于数据采集元件采用高性能示波器。
7.根据权利要求1所述的一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置，其特征在于数据处理及显示装置（7）采用内嵌LabView软件平台的计算机实现。
8.根据权利要求1所述的一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置，其特征在于滤波器（4）的信号输出端与放大器（5）的信号输入端之间采用同轴电缆连接。
9.基于权利要求1的用于高压电缆终端局部放电的在线监测方法，其特征是：它由以下步骤实现：
步骤一、将探测器（3）设置在被测高压电缆终端，探测高压电缆终端的电磁信号；
步骤二、将步骤一探测到的电磁信号进行滤波，获得滤波后的电磁信号；
步骤三、将步骤二获得的滤波后的电磁信号进行放大，获得放大后的电磁信号；
步骤四、采用数据采集元件（6）采集步骤三中获得的放大后的电磁信号；
步骤五、数据处理及显示装置（7）对步骤四采集到的电磁信号进行处理，获得高压电缆终端局部放电数据并显示，实现高压电缆终端局部放电在线监测。
CN2012102994826A 2012-08-22 2012-08-22 一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置及在线监测方法 Pending CN102809721A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012102994826A CN102809721A (zh) 2012-08-22 2012-08-22 一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置及在线监测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012102994826A CN102809721A (zh) 2012-08-22 2012-08-22 一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置及在线监测方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102809721A true CN102809721A (zh) 2012-12-05

Family

ID=47233477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012102994826A Pending CN102809721A (zh) 2012-08-22 2012-08-22 一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置及在线监测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102809721A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103901330A (zh) * 2014-04-15 2014-07-02 上海君世电气科技有限公司 一种xlpe电缆局部放电在线监测方法
CN104535908A (zh) * 2015-01-06 2015-04-22 国家电网公司 基于超声和示波器技术的组合电器带电检测系统
CN105067961A (zh) * 2015-09-18 2015-11-18 江健良 一种高压电站电缆检测装置
CN105527549A (zh) * 2015-12-04 2016-04-27 重庆臻远电气有限公司 局部放电数据采集电路及检测系统
CN106153113A (zh) * 2016-07-26 2016-11-23 成都布阿泽科技有限公司 用于结构体健康检测的传感器模块
CN106249185A (zh) * 2016-07-07 2016-12-21 国网北京市电力公司 用于标定高频电流传感器的阻抗匹配单元、系统和方法
CN106872869A (zh) * 2017-02-14 2017-06-20 吴笃贵 基于脉冲电流法的内嵌式局部放电在线监测智能仪表
CN113671325A (zh) * 2021-08-18 2021-11-19 云南电网有限责任公司大理供电局 一种基于高频电场变化的终端局放监测方法及系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09236631A (ja) * 1996-02-28 1997-09-09 Tokyo Electric Power Co Inc:The 部分放電測定におけるノイズ除去方法
US6774639B1 (en) * 1999-09-02 2004-08-10 Transgrid Partial discharge monitoring system for transformers
CN1673761A (zh) * 2005-04-26 2005-09-28 重庆大学 气体绝缘组合电器局部放电超高频检测装置及方法
CN101581746A (zh) * 2009-05-21 2009-11-18 华北电力大学 用于变压器局部放电超宽带射频定位的传感器
CN202025065U (zh) * 2011-01-14 2011-11-02 北京国电辉煌科技发展有限责任公司 Gis局放在线监测用特高频对数传感器及其监测系统
CN102435922A (zh) * 2011-10-26 2012-05-02 上海交通大学 Gis局部放电的声电联合检测系统和定位方法
CN202854281U (zh) * 2012-08-22 2013-04-03 哈尔滨理工大学 用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09236631A (ja) * 1996-02-28 1997-09-09 Tokyo Electric Power Co Inc:The 部分放電測定におけるノイズ除去方法
US6774639B1 (en) * 1999-09-02 2004-08-10 Transgrid Partial discharge monitoring system for transformers
CN1673761A (zh) * 2005-04-26 2005-09-28 重庆大学 气体绝缘组合电器局部放电超高频检测装置及方法
CN101581746A (zh) * 2009-05-21 2009-11-18 华北电力大学 用于变压器局部放电超宽带射频定位的传感器
CN202025065U (zh) * 2011-01-14 2011-11-02 北京国电辉煌科技发展有限责任公司 Gis局放在线监测用特高频对数传感器及其监测系统
CN102435922A (zh) * 2011-10-26 2012-05-02 上海交通大学 Gis局部放电的声电联合检测系统和定位方法
CN202854281U (zh) * 2012-08-22 2013-04-03 哈尔滨理工大学 用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
夏成刚: "平面等角螺旋天线及巴伦的设计", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103901330A (zh) * 2014-04-15 2014-07-02 上海君世电气科技有限公司 一种xlpe电缆局部放电在线监测方法
CN104535908A (zh) * 2015-01-06 2015-04-22 国家电网公司 基于超声和示波器技术的组合电器带电检测系统
CN105067961A (zh) * 2015-09-18 2015-11-18 江健良 一种高压电站电缆检测装置
CN105067961B (zh) * 2015-09-18 2016-08-17 国网山东省电力公司曹县供电公司 一种高压电站电缆检测装置
CN105527549A (zh) * 2015-12-04 2016-04-27 重庆臻远电气有限公司 局部放电数据采集电路及检测系统
CN106249185A (zh) * 2016-07-07 2016-12-21 国网北京市电力公司 用于标定高频电流传感器的阻抗匹配单元、系统和方法
CN106249185B (zh) * 2016-07-07 2020-04-24 国网北京市电力公司 用于标定高频电流传感器的阻抗匹配单元、系统和方法
CN106153113A (zh) * 2016-07-26 2016-11-23 成都布阿泽科技有限公司 用于结构体健康检测的传感器模块
CN106872869A (zh) * 2017-02-14 2017-06-20 吴笃贵 基于脉冲电流法的内嵌式局部放电在线监测智能仪表
CN113671325A (zh) * 2021-08-18 2021-11-19 云南电网有限责任公司大理供电局 一种基于高频电场变化的终端局放监测方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102809721A (zh) 一种用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置及在线监测方法
CN103487728B (zh) 测量gis局部放电的窄带电磁波信号耦合方法及检测系统
CN104407270A (zh) 一种10～35kV配电网中电缆接头的故障在线监测装置及其评估系统状态的方法
CN204256093U (zh) 一种10～35kV配电网中电缆接头的故障在线监测装置
CN208654277U (zh) 一种高压开关柜局部放电在线监测装置
CN203643553U (zh) 一种电缆故障定位及绝缘老化测试装置
CN102981110A (zh) 实现变压器高频超高频局放监测数据测量存储系统及方法
CN103969556A (zh) 电缆附件绝缘带电检测装置
CN202563057U (zh) 一种变压器铁芯接地线宽频带局部放电检测仪
CN204028289U (zh) 一种分布式矿用电缆在线局部放电监测与故障定位装置
CN204666773U (zh) 一种便携式局部放电特高频及超声波信号检测装置
CN202583397U (zh) 一种高压开关柜局部放电监测及定位系统
CN203037802U (zh) 一种实现变压器高频超高频局放监测的数据测量存储系统
CN204945316U (zh) 变电站局放带电检测电磁干扰的采集装置
CN104698265A (zh) 一种高压直流输电线路电晕损耗测量系统
CN105116306B (zh) 变电站局放带电检测电磁干扰的采集方法及装置
CN204462246U (zh) 一种高压直流输电线路电晕损耗测量系统
CN204666772U (zh) 一种局部放电在线测试仪
CN202854281U (zh) 用于高压电缆终端局部放电在线监测的射频传感器测试装置
CN203798969U (zh) 一种基于变频谐振耐压的电缆局放检测系统
CN103513158A (zh) 一种阻尼振荡波下电缆局部放电检测装置及检测方法
CN103983371A (zh) 基于声表面波的变压器引线接头运行温度测量方法
CN104569693B (zh) 一种输电杆塔泄漏电流及地网泄流通道的测试系统
CN204166047U (zh) 一种基于D-dot原理的感应雷过电压传感器与测量系统
CN203465376U (zh) 一种电力用自适应选频阻抗局放仪

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20121205