CN103713244B - 一种用于配电电缆局部放电的带电检测方法 - Google Patents

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一种用于配电电缆局部放电的带电检测装置及方法,检测装置包括脉冲磁场传感器、脉冲电场传感器和脉冲信号时序检测器;本发明主要用于10kV配电电缆局部放电的带电检测,旨在解决目前大量固定式安装、在线测量的绝缘状态检测方法存在的费用高、抗干扰能力差等问题,以便携、带电检测为核心理念,为配电电网中大量安装的电缆提供可靠、安全、经济的检测手段;本发明通过引入关键的两路检测信号及信号时序判别,实现了内部局部放电和外部噪声的辨别;通过两路信号的非侵入接入方式,实现了系统的便携性,全面提高了检测效果及工作效率,保证了检测手段的技术经济性;检测装置可耐受20kV电压,重量不足3kg,使用安全、轻便,适合电力公司在智能电网建设和管理中开展电缆绝缘状态的带电检测。

Description

一种用于配电电缆局部放电的带电检测方法
技术领域
[0001]本发明涉及智能电网建设中电力装置绝缘状态检测技术及其应用领域,特别是涉及电缆绝缘状态的检测技术。
背景技术
[0002]配电电缆在电网中使用量很大,为提高其运行可靠性,供用电企业安装大量在线式状态检测装置。通过测量电缆接地线上的脉冲电流分析信号的强度和活动频率,实现配电电缆绝缘状态的检测和故障诊断。
[0003] 我国供用电企业近几年的实践表明,上述检测方法在实际应用中存在两个问题,I)抗干扰能力差的问题,比如:在很多情况下,电磁干扰会通过接地网、接地母排、终端的高压开关柜/环网柜等传播到电缆接地线上;另外,配网中多条电缆馈线的接地线经常是就近先连接在一起,不同电缆之间的局部放电脉冲电流也会互相干扰,难以确定真实发生局部放电的电缆,影响诊断效果;2)固定安装大量在线式检测装置,费用高,经济性差。
[0004]鉴于以上情况,为了解决目前大量在线安装的1kV配电电缆局部放电带电检测装置中存在的抗干扰问题、经济效益差等问题,如何设计和制作一种局部放电检测装置,能够带电检测而无需大量安装,同时具有使用安全、便携的特点,是供用电企业在电缆状态检测方面亟待解决的重要课题。
发明内容
[0005]本发明提供一种用于配电电缆局部放电的带电检测装置,具有安全、便携、高效的特点,解决了目前现有的检测系统难以识别外部干扰和真正的电缆内部局部放电信号的技术困难,实现了带电检测,提升了相关领域的技术水平和弥补了现有在线检测技术存在的不足。
[0006]本发明的目的通过如下技术方案来实现:
[0007] —种用于配电电缆局部放电的带电检测装置,其特征在于:包括脉冲磁场传感器、脉冲电场传感器和脉冲信号时序检测器,脉冲磁场传感器和脉冲电场传感器分别通过高频信号电缆与脉冲信号时序检测器连接,脉冲信号时序检测器可接收和处理由脉冲磁场传感器和脉冲电场传感器提供的两路脉冲信号,并根据两路脉冲信号中脉冲的到达顺序、强度及频度,判断电缆中是否存在局部放电以及放电的活动程度。
[0008]进一步的,所述脉冲信号时序检测器设置有用于显示两路脉冲信号波形的显示屏。
[0009]进一步的,所述脉冲磁场传感器包括壳体、设置于壳体中的线圈、电阻、放电管和BNC接头。
[0010] 进一步的,所述脉冲电场传感器包括壳体、设置于壳体中的电极、引线、电阻、放电管和BNC接头。
[0011]进一步的,所述脉冲信号时序检测器包括壳体、设置于壳体中的BNC接头、滤波器、信号放大及采样电路、处理器和显示屏,其中,BNC接头、滤波器、信号放大及采样电路、处理器和显示屏依次串连。
[0012]进一步的,所述壳体均为绝缘材料。
[0013] —种用于配电电缆局部放电的带电检测方法,包括如下步骤:
[0014] (1)、将脉冲磁场传感器贴设在电缆接地线上,将脉冲电场传感器贴设在电缆终端开关柜或环网柜的观察窗口上;
[0015] (2)、脉冲信号时序检测器接收和处理由脉冲磁场传感器和脉冲电场传感器提供的两路脉冲信号,并根据如下步骤判断电缆是否局部放电:a、如果脉冲磁场传感器和脉冲电场传感器都没有检测到信号,或者检测到的信号很弱,那么可以判定电缆中没有局部放电发生,电缆完好;
[0016] b、如果只有脉冲磁场传感器检测到信号,那么可以判定为干扰信号;
[0017] C、如果脉冲磁场传感器和脉冲电场传感器都检测到信号,并且脉冲磁场传感器信号波形出现在脉冲电场传感器波形之后,那么可以判定为干扰信号;
[0018] d、如果脉冲磁场传感器和脉冲电场传感器都检测到信号,并且脉冲磁场传感器信号波形出现在脉冲电场传感器波形之前,那么可以判定电缆中存在局部放电,电缆中存在潜在的缺陷。
[0019]本发明具有如下有益效果:
[0020] 1、本发明中的传感器外壳、主机外壳具有20kV的绝缘水平,因此检测人员可以非常安全地操作该仪器;
[0021 ] 2、本发明传感器重量小于200g,体积也小于4cm X 5cm X 5cm,便于携带;
[0022] 3、使用本发明进行现场检测时,操作人员只需将脉冲磁场传感器夹在电缆接地线上,将脉冲电场传感器紧贴在电缆终端开关柜/环网柜的观察窗口上即可方便地检测电缆中因为缺陷产生的局部放电的活动强度及活动频率。通过两种传感器检测信号的对比分析可以诊断出电缆中是否发生局部放电,提高检测和诊断的可靠性以及工作效率。
附图说明
[0023]上述仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
[0024]图1是本发明的结构示意图。
[0025]图2是本发明提供的脉冲磁场传感器的结构示意图。
[0026]图3是本发明提供的脉冲电场传感器的结构示意图。
[0027]图4是本发明提供的脉冲信号时序检测器的结构示意图。
[0028]图5是本发明提供的脉冲信号时序检测器滤波器的电路图。
[0029]图6是脉冲信号时序检测器显示的波形图。
[0030]图7是本发明的使用状态图。
具体实施方式
[0031] 如图1所示,一种用于配电电缆局部放电的带电检测装置,主要用于1kV配电电缆局部放电的带电检测;检测装置包括脉冲磁场传感器、脉冲电场传感器和脉冲信号时序检测器,脉冲磁场传感器和脉冲电场传感器分别通过高频信号电缆与脉冲信号时序检测器连接,脉冲信号时序检测器可接收和处理由脉冲磁场传感器和脉冲电场传感器提供的两路脉冲信号,并根据两路脉冲信号中脉冲的到达顺序、强度及频度,判断电缆中是否存在局部放电以及放电的活动程度。
[0032] 如图2所示,脉冲磁场传感器11由方形外壳21、线圈22、电阻23、放电管24及BNC接头25组成。主要原件参数满足条件:(I)线圈22的线径不大于1mm,匝数I匝;(2)电阻24的电阻值1000 Ω ; (3)放电管24的放电电压为30V; (4)接头25采用常见的香蕉插头(BNC);
[0033] 如图3所示,脉冲电场传感器12由半球形外壳31、电极32、引线33、电阻34、放电管35、BNC接头36组成。主要原件参数满足条件:(1)电极32的厚度小于0.2111111,面积3(^301111112;(2)电阻34的阻值1000 Ω ; (3)放电管35的放电电压为30V; (4)接头36采用常见的香蕉插头(BNC);
[0034]高频信号电缆13长度为2m。
[0035] 如图4所示,信号调理及显示单元14,由外壳41、BNC接头42、滤波器43、信号放大及采样电路44、处理器45、显示屏46组成。主要单元满足条件:(I)滤波器43的带宽为3-40MHZ;
(2)信号放大及采样电路44的放大倍数至少40dB及采样率100MBPS; (3)处理器45采用主频600MHz的ARM处理器;(4)显示屏46可以采用4寸屏,分辨力不低于400X200;
[0036] 如图5所示,滤波器43的基本结构。由电感L51、电感L52、电感L53、电感L54、电感L55、电容C51、电容C52、电容C53、电容C54、电容C55、电容C56、电容C57梯形连接而成。上述各电感的参数值为丄51=22011!1丄52=22011!1丄53=2.211!1丄54=1.311!1丄55=2.211!1;各电容的参数为:C51=73pF,C52=125pF,C53=73pF,C54=2.3nF,C55=588pF,C56=588pF,C57=2.3nF ;
[0037]外壳21、外壳31、外壳51均采用2mm厚的环氧树脂绝缘材料。
[0038]检测主机中包含信号处理分析软件,其总要功能是根据接地线上脉冲磁场传感器通道及观察窗上的脉冲电场传感器通道两路脉冲信号的有无及信号的时序给出如下检测结论,参考图6和图7:
[0039] (I)如果脉冲磁场传感器通道61和脉冲电场传感器通道62都没有检测到信号,或者检测到的信号很弱(比如,低于5mV),那么可以判定电缆中没有局部放电发生,电缆完好;
[0040] (2)如果只有脉冲磁场传感器通道61检测到信号,那么可以判定为干扰信号;
[0041] (3)如果脉冲磁场传感器通道61和脉冲电场传感器通道62都检测到信号,并且波形61出现在波形62之后,那么可以判定为干扰信号;
[0042] (4)如果脉冲磁场传感器通道61和脉冲电场传感器通道62都检测到信号,并且波形61出现在波形62之前,那么可以判定电缆中存在局部放电,电缆中存在潜在的缺陷;
[0043]本发明的现场的应用方式如图7所示,变电站有2面相邻的馈线柜70。电缆73、74通过接地线75连到变电站接体77上,节点为76;脉冲磁场传感器夹在接地线75上,脉冲磁场传感器放置在开关柜的观察窗71上,形成了两个检测通道78和79。
[0044]可见,本发明解决了目前大量在线安装的1kV配电电缆局部放电带电检测装置中存在的抗干扰问题、经济效益差等问题,能够带电检测而无需大量安装,同时具有使用安全、便携的特点。
[0045]以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,故不能以此限定本发明实施的范围,SP依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰,皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (1)

1.一种用于配电电缆局部放电的带电检测方法,包括如下步骤: (1)、将脉冲磁场传感器贴设在电缆接地线上,将脉冲电场传感器贴设在电缆终端开关柜或环网柜的观察窗口上; (2)、脉冲信号时序检测器接收和处理由脉冲磁场传感器和脉冲电场传感器提供的两路脉冲信号,并根据如下步骤判断电缆是否局部放电:a、如果脉冲磁场传感器和脉冲电场传感器都没有检测到信号,或者检测到的信号很弱,那么可以判定电缆中没有局部放电发生,电缆完好; b、如果只有脉冲磁场传感器检测到信号,那么可以判定为干扰信号; C、如果脉冲磁场传感器和脉冲电场传感器都检测到信号,并且脉冲磁场传感器信号波形出现在脉冲电场传感器波形之后,那么可以判定为干扰信号; d、如果脉冲磁场传感器和脉冲电场传感器都检测到信号,并且脉冲磁场传感器信号波形出现在脉冲电场传感器波形之前,那么可以判定电缆中存在局部放电,电缆中存在潜在的缺陷。
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