CN102928756A - 基于振荡波法的电缆局部放电检测定位仿真系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于振荡波法的电缆局部放电检测定位仿真系统，包括：测试电缆、高频耦合器、振荡波电路、控制模块以及显示模块；所述测试电缆上设有缺陷点；所述控制模块输出控制信号控制所述振荡波电路产生振荡波电压；所述振荡波电路将所述振荡波电压输出至与其串联连接的所述测试电缆，所述振荡波电压在所述缺陷点处激发出局部放电信号；所述高频耦合器连接在所述测试电缆的第一端点上，用于接收所述局部放电信号；所述控制模块根据所述接收的局部放电信号对所述缺陷点进行定位；所述显示模块将所述定位的结果进行显示。本发明的技术，仿真成本低、效率高，在电力系统仿真平台中进行实验和培训，适用于普遍推广使用。

Description

基于振荡波法的电缆局部放电检测定位仿真系统

技术领域

本发明涉及电力系统仿真技术，特别是涉及一种基于振荡波法的电缆局部放电检测定位仿真系统。

背景技术

目前，基于振荡波法的电缆局部放电检测定位是电缆故障定位使用较多的检测技术。由于在无损伤性、便于现场操作等方面的突出优点，振荡波电压法在检测电缆局部放电领域受到越来越多的关注。但是目前关于振荡波电压法电缆现场检测的仿真技术仍十分匮乏。为了便于推广和利用振荡波法电缆局部放电检测与定位技术，有必要建立一套电缆局部放电检测定位技术的仿真系统。

目前，在电力系统的仿真系统中，采用传统的实操模式进行电缆局部放电检测与定位仿真存在无法克服的问题。如检测仪器价格高昂、无法大量配备，需要电缆进行停电、电缆价格昂贵，导致仿真成本极高、效率低。难以普遍采用，阻碍了该检测定位技术的推广应用。

发明内容

基于此，有必要提供一种仿真成本较低、效率高的基于振荡波法的电缆局部放电检测定位仿真系统。

该系统包括：测试电缆、高频耦合器、振荡波电路、控制模块以及显示模块；

所述测试电缆上设有缺陷点；

所述控制模块输出控制信号控制所述振荡波电路产生振荡波电压；

所述振荡波电路将所述振荡波电压输出至与其串联连接的所述测试电缆，所述振荡波电压在所述缺陷点处激发出局部放电信号；

所述高频耦合器连接在所述测试电缆的第一端点上，用于接收所述局部放电信号；

所述控制模块根据所述接收的局部放电信号对所述缺陷点进行定位；

所述显示模块将所述定位的结果进行显示。

上述基于振荡波法的电缆局部放电检测定位仿真系统，通过在测试电缆上结合振荡波电路、高频耦合器获取局部放电信号，根据局部放电信号进行定位后显示定位结果，基于振荡波法仿真了电缆局部放电检测定位过程，仿真成本低、效率高，在电力系统仿真平台中进行实验和培训，适用于普遍推广使用。

附图说明

图1为一个实施例的基于振荡波法的电缆局部放电检测定位仿真系统的结构示意图；

图2为一个较佳实施例的基于振荡波法的电缆局部放电检测定位仿真系统的结构示意图；

图3为一个实施例的振荡波电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的基于振荡波法的电缆局部放电检测定位仿真系统的具体实施方式作详细描述。

参见图1所示，图1为一个实施例的基于振荡波法的电缆局部放电检测定位仿真系统的结构示意图，包括：测试电缆、高频耦合器、振荡波电路、控制模块以及显示模块。

所述测试电缆上设有缺陷点；

所述控制模块输出控制信号控制所述振荡波电路产生振荡波电压；

所述振荡波电路将所述振荡波电压输出至与其串联连接的所述测试电缆，所述振荡波电压在所述缺陷点处激发出局部放电信号；

所述高频耦合器连接在所述测试电缆的第一端点上，用于接收所述局部放电信号；

所述控制模块根据所述接收的局部放电信号对所述缺陷点进行定位；

所述显示模块将所述定位的结果进行显示。

为了更清楚本发明的技术，下面结合附图阐述较佳实施例。

参见图2所示，图2为一个较佳实施例的基于振荡波法的电缆局部放电检测定位仿真系统的结构示意图。

在一个实施例中，该系统还包括连接在所述控制模块与所述高频耦合器之间的信号预处理模块，用于将所述信号进行滤波及数模转换。

通过滤波处理可以滤除干扰信号，局部放电信号在被采集后，进行数字化处理，其中，控制模块可以基于PC机上的软件实现，实现数字化的仿真。

在一个实施例中，如图3所示，图3为一个实施例的振荡波电路的结构示意图；所述振荡波电路包括直流充电回路、电抗器以及控制开关。

所述直流充电回路通过所述电抗器与所述测试电缆连接。

所述控制开关连接在所述直流充电回路上。

所述控制开关根据所述控制信号断开或接通所述直流充电回路。

其中，直流充电回路，电抗器以及测试电缆之间通过控制开关S的快速关断/接通实现快速转换形成振荡回路，控制模块根据设定的参数，输出控制信号控制所述控制开关以一定的频率关断/接通直流充电回路，振荡波电压在多次极性变换过程中，测试电缆的缺陷点处会激发出局部放电信号，通过高频耦合器接收该局部放电信号，进而实现对缺陷点的检测定位。

在一个实施例中，对于所述局部放电信号，检测定位所需的是两路在测试电缆上传输的信号，所以高频耦合器接收的局部放电信号包括第一局部放电信号和第二局部放电信号。

所述第一局部放电信号为由缺陷点传输至所述测试电缆的第一端点的局部放电信号。

所述第二局部放电信号为由缺陷点传输至所述测试电缆的第二端点，经反射后传输至第一端点的局部放电信号。

对于所述控制模块根据所述接收的局部放电信号对所述缺陷点进行定位的过程，具体包括如下：

首先，控制模块记录所述高频耦合器分别接收到所述第一局部放电信号和第二局部放电信号的时间t₁和t₂；

然后，控制模块根据如下公式计算所述缺陷点在所述测试电缆上的位置；

$x=l-\frac{1}{2}v\×(t_2-t_1)$

式中，x为所述缺陷点离第一端点的距离，l为所述测试电缆的长度，v为局部放电信号在测试电缆中的传输速度。

在上述定位过程中，假设在距测试端（第一端点）x处发生局部放电，则局部放电信号会沿测试电缆向两个相反方向传播，其中第一局部放电信号经过时间t₁到达测试端；第二局部放电信号向非测试端传播，在电缆末端发生反射，之后再向测试端传播，经过时间t₂到达测试端，根据两个局部放电信号到达测试端时间差，在确定测试电缆长度的情况下，即可结合局部放电信号在测试电缆中的传输速度计算局部放电发生的位置。

在一个实施例中，考虑到测试电缆相对较短，而且由于电抗器的线圈电感限制，振荡频率极有可能过大，为尽量提高振荡回路的品质因素，振荡波电路产生一次振荡波电压的持续时间一般不超过300ms。

在一个实施例中，所述显示模块将所述定位的结果在三维仿真电缆模型上进行显示；其中，所述三维仿真电缆模型为根据所述测试电缆等比例建立的虚拟电缆模型。

对于三维仿真电缆模型，可以根据测试电缆的长宽高，按其原型以缩小的比例，采用3DMAX商业软件虚拟出三维仿真电缆模型。在显示测试结果时，将测试到的缺陷点在三维仿真电缆模型的等比例的位置上进行高亮显示。

在一个实施例中，所述显示模块还用于显示所述局部放电信号的波形。通过显示波形，用户可以清晰地看到局部放电信号的传播状态，对波形进行分析，提高了仿真过程的可视化程度。

在一个实施例中，该系统还包括与所述控制模块连接的在线仿真模块，用于通过网络建立对系统的远程控制。

通过在线仿真模块，在网络上的用户可以远程控制基于振荡波法的电缆局部放电检测定位仿真系统进行仿真的过程，实现远程学习、培训及远程考核。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种基于振荡波法的电缆局部放电检测定位仿真系统，其特征在于，包括：测试电缆、高频耦合器、振荡波电路、控制模块以及显示模块；

所述测试电缆上设有缺陷点；

所述控制模块输出控制信号控制所述振荡波电路产生振荡波电压；

所述振荡波电路将所述振荡波电压输出至与其串联连接的所述测试电缆，所述振荡波电压在所述缺陷点处激发出局部放电信号；

所述高频耦合器连接在所述测试电缆的第一端点上，用于接收所述局部放电信号；

所述控制模块根据所述接收的局部放电信号对所述缺陷点进行定位；

所述显示模块将所述定位的结果进行显示。

2.根据权利要求1所述的基于振荡波法的电缆局部放电检测定位仿真系统，其特征在于，还包括连接在所述控制模块与所述高频耦合器之间的信号预处理模块，用于将所述信号进行滤波及数模转换。

3.根据权利要求1所述的基于振荡波法的电缆局部放电检测定位仿真系统，其特征在于，所述振荡波电路包括直流充电回路、电抗器以及控制开关；

所述直流充电回路通过所述电抗器与所述测试电缆连接；

所述控制开关连接在所述直流充电回路上；

所述控制开关根据所述控制信号断开或接通所述直流充电回路。

4.根据权利要求1所述的基于振荡波法的电缆局部放电检测定位仿真系统，其特征在于，所述高频耦合器接收的局部放电信号包括第一局部放电信号和第二局部放电信号；

所述第一局部放电信号为由缺陷点传输至所述测试电缆的第一端点的局部放电信号；

所述第二局部放电信号为由缺陷点传输至所述测试电缆的第二端点，经反射后传输至第一端点的局部放电信号。

5.根据权利要求4所述的基于振荡波法的电缆局部放电检测定位仿真系统，其特征在于，所述控制模块根据所述接收的局部放电信号对所述缺陷点进行定位的过程包括：

记录所述高频耦合器分别接收到所述第一局部放电信号和第二局部放电信号的时间t₁和t₂；

根据如下公式计算所述缺陷点在所述测试电缆上的位置；

$x=l-\frac{1}{2}v\×(t_2-t_1)$

式中，x为所述缺陷点离第一端点的距离，l为所述测试电缆的长度，v为局部放电信号在测试电缆中的传输速度。

6.根据权利要求1所述的基于振荡波法的电缆局部放电检测定位仿真系统，其特征在于，所述振荡波电路产生一次振荡波电压的持续时间不超过300ms。

7.根据权利要求1所述的基于振荡波法的电缆局部放电检测定位仿真系统，其特征在于，所述显示模块将所述定位的结果在三维仿真电缆模型上进行显示；其中，所述三维仿真电缆模型为根据所述测试电缆等比例建立的虚拟电缆模型。

8.根据权利要求1所述的基于振荡波法的电缆局部放电检测定位仿真系统，其特征在于，所述显示模块还用于显示所述局部放电信号的波形。

9.根据权利要求1至8任一项所述的基于振荡波法的电缆局部放电检测定位仿真系统，其特征在于，还包括与所述控制模块连接的在线仿真模块，用于通过网络建立对系统的远程控制。

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