CN104635124A - 一种局部放电模式的模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种局部放电模式的模拟装置，包括局部放电模式发生器和功率放大电路；局部放电模式发生器与功率放大电路的输入端相连，用于存储预先记录的多种局部放电模式，并当获取到用户对任一局部放电模式发出的选择指令时，将所选局部放电模式中的局部放电信号转变成模拟信号输出；功率放大电路的输出端与配电电缆相连，用于获取模拟信号，并将模拟信号进行放大处理后作为电磁波输出，且沿配电电缆传播。实施本发明，能够模拟配电电缆中任一位置上的局部放电模式供局部放电监测设备进行测量和分析，具有安全、便携、易于操作的特点，解决了在应用实践中面临的影响因素评估、产品考核、现场应用以及职工相关技能培训等方面存在的困难。

Description

一种局部放电模式的模拟装置

技术领域

本发明涉及配电电缆状态监测技术领域，尤其涉及一种局部放电模式的模拟装置。

背景技术

配电电缆应用于电力系统中传输电能，其安全运行对电力系统配电网络的可靠性具有重大影响，一旦发生故障，将会导致用户用电中断，甚至危及人身安全，因此对配电电缆的运行状态进行监测成为日常工作的重点，而绝缘状态的监测是配电电缆运行状态监测的重心。

目前，配电电缆的绝缘状态监测技术分为在线和离线监测两大类，通过在配电电缆的线芯连接耦合电容分压器或在配电电缆的屏蔽接地线上加装高频电流互感器（high frequency current transformer ，HFCT）等措施，测量出配电电缆中局部放电信号的强度，进而实现对配电电缆的绝缘状态监测和故障诊断。

近些年来，虽然引入了大量的国内外成熟产品对配电电缆的局部放电进行监测，但是上述产品或多或少的出现以下缺点：1）由于配电电缆受到导体集肤效应及内外半导电屏蔽层色散特性的影响，使得局部放电传播时极易出现衰减和畸变，从而直接导致监测结果受配电电缆长度的影响较大，然而却无法实现灵活调整配电电缆的局部放电发生位置来进一步分析的目的；2）在应用实践中面临影响因素评估、产品考核、现场应用以及职工相关技能培训等方面困难。因此，亟需设计和制作一种安全的局部放电模式的模拟装置，解决电力企业在应用实践中存在的问题。 

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种局部放电模式的模拟装置，能够模拟配电电缆中任一位置上的局部放电模式供局部放电监测设备进行测量和分析，具有安全、便携、易于操作的特点，解决了在应用实践中面临的影响因素评估、产品考核、现场应用以及职工相关技能培训等方面存在的困难。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种局部放电模式的模拟装置，其与配电电缆相连后，与局部放电监测设备相配合，包括局部放电模式发生器和功率放大电路；其中，

所述局部放电模式发生器的一端与所述功率放大电路的输入端相连，用于存储预先记录的多种局部放电模式，并当获取到用户对任一局部放电模式发出的选择指令时，将所选局部放电模式中的局部放电信号转变成模拟信号输出；

所述功率放大电路的输出端与所述配电电缆相连，用于获取所述模拟信号，并将所述获取的模拟信号进行放大处理后作为电磁波输出，实现所述电磁波沿所述配电电缆传播。

其中，所述局部放电模式发生器包括存储器、放电模式选择单元、微处理器单元、现场可编程门阵列和高速数模转换芯片；其中，

所述存储器的一端与所述微处理器单元的第一输入端相连，用于存储所述预先记录的多种局部放电模式；

所述放电模式选择单元的一端与所述微处理器单元的第二输入端相连，用于当获取到用户对任一局部放电模式发出的选择指令时，输出相应的指令；

所述微处理器单元的输出端与所述现场可编程门阵列的输入端相连，用于获取所述输出的指令，并根据所述获取到的指令从所述存储器中选择相应的局部放电模式输出；

所述现场可编程门阵列的输出端与所述高速数模转换芯片的输入端相连，用于获取输出的局部放电模式并处理，得到相应的局部放电信号；

所述高速数模转换芯片的输出端与所述功率放大电路的输入端相连，用于将所述局部放电信号转变成对应的模拟信号并输出。

其中，所述模拟装置还设置有电源模块和设置于所述电源模块与所述局部放电模式发生器之间的开关。

其中，所述电源模块为充电电池。

其中，所述模拟装置设置于具有绝缘外壳的一盒体内。

其中，所述绝缘外壳上设有一与所述电源模块相连的充电插头，所述充电插头用于当与外部电源相连后，给所述电源模块充电。

其中，所述绝缘外壳上还设有一与所述功率放大电路的输出端相连的电缆接口。

其中，所述绝缘外壳由ABS材质制作而成。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、在本发明实施例中，由于模拟装置可先与测试电缆相连，逐渐改变局部放电源的位置，通过预先记录的多种局部放电模式，模拟出该测试电缆任一位置上的局部放电模式，为实际中的电缆局部放电测试工作提供经验参考，且该模拟装置采用模块化设计，因此具有安全、便携、易于操作的特点，并实现灵活调整配电电缆的局部放电发生位置来进一步分析的目的；

2、在本发明实施例中，由于模拟装置克服了真实局部放电的随机性，在考核不同局部放电监测产品时，使用完全一样的测试信号，从而实现不同商家的产品性能客观评价的目的；

3、在本发明实施例中，由于模拟装置将模拟的局部放电信号发送给局部放电监测设备进行测量和分析的情景可应用于多种环境和场合，从而解决了在应用实践中面临影响因素评估、现场应用以及职工相关技能培训等方面困难。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例提供的局部放电模式的模拟装置的结构示意图；

图2为图1中局部放电模式发生器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的局部放电模式的模拟装置的应用场景示意图；

图中，1-局部放电模式发生器，11-存储器，12-放电模式选择单元，13-微处理器单元，14-现场可编程门阵列，15-高速数模转换芯片，2-功率放大电路，3-电源模块，4-开关，5-绝缘外壳，51-充电插头，52-电缆接口，61-局部放电模式的模拟装置，62-同轴电缆，63-配电电缆，63-局部放电耦合单元，64-局部放电监测设备。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种局部放电模式的模拟装置，其与配电电缆（未图示）相连后，与局部放电监测设备（未图示）相配合，包括局部放电模式发生器1和功率放大电路2；其中，

局部放电模式发生器1的一端与功率放大电路2的输入端相连，用于存储预先记录的多种局部放电模式，并当获取到用户对任一局部放电模式发出的选择指令时，将所选局部放电模式中的局部放电信号转变成模拟信号输出；

功率放大电路2的输出端与配电电缆相连，用于获取模拟信号，并将获取的模拟信号进行放大处理后作为电磁波输出，实现电磁波沿配电电缆传播。

应当说明的是，局部放电模式发生器1中存储的多种局部放电模式，可以为多组典型配电电缆缺陷下的真实局部放电脉冲序列波形数据，这些数据真正反映了实际局部放电监测设备中所监测到的局部放电特性，并且这些数据可预先通过实验产生并存储及更新，确保局部放电信号及模式的准确性、重复性及多样性。在一个实施例中，功率放大电路2选用高速运算放大器集成电路OPA627。

在本发明实施例中，如图2所示，局部放电模式发生器1包括存储器11、放电模式选择单元12、微处理器单元13、现场可编程门阵列14和高速数模转换芯片15；其中，

存储器11的一端与微处理器单元13的第一输入端a1相连，用于存储预先记录的多种局部放电模式；

放电模式选择单元12的一端与微处理器单元13的第二输入端a2相连，用于当获取到用户对任一局部放电模式发出的选择指令时，发送相应的指令；

微处理器单元13的输出端a3与现场可编程门阵列14的输入端相连，用于获取输出的指令，并根据获取到的指令从所述存储器中选择相应的局部放电模式输出；

现场可编程门阵列14的输出端与高速数模转换芯片15的输入端相连，用于获取输出的局部放电模式并处理，得到相应的局部放电信号；

高速数模转换芯片15的输出端与功率放大电路2的输入端相连，用于将局部放电信号转变成对应的模拟信号并输出。

在一个实施例中，存储器11选用WS25S022A，放电模式选择单元12选用扭子开关连接继电器HK4100F实现，微处理器单元13选用ARM V7的德州仪器（TI）的OMAP34X0，现场可编程门阵列（FPGA）14选用Altera 公司的EP2C5Q208C8，高速数模转换芯片（DAC）15可选AD9740。

在本发明实施例中，模拟装置还设置有电源模块3和设置于电源模块3与局部放电模式发生器1之间的开关4；其中，电源模块3可选用电压12V、容量4000mAh的锂电池作为充电电池，开关4可选用带有指示灯的按钮开关。

该模拟装置设置于由ABS（Acrylonitrile Butadiene Styrene，丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物）材质制作而成的具有绝缘外壳5的一盒体内，绝缘外壳5上设有一与电源模块3相连的充电插头51，充电插头51用于当与外部电源相连后，给电源模块3充电，绝缘外壳5上还设有一与功率放大电路2的输出端相连的电缆接口52，该电缆接口52可选用BNC接头，与同轴测试电缆相连。

如图3所示，对本发明实施例中的局部放电模式的模拟装置的应用场景进一步说明：

将局部放电模式模拟装置61通过同轴电缆62与配电电缆63相连，并将输出BNC接头的线芯与配电电缆63导体芯相连，BNC的地线部分与配电电缆63的接地金属屏蔽相连。

开启模拟装置61，则在配电电缆63首端通过局部放电耦合单元64即可进行测试，并通过局部放电监测设备65对信号进行分析；图中，设备64的耦合方式为采用耦合电容Ck加检测阻抗Zm的方式进行局部信号采集。

通过观察局部放电监测设备65上显示的信号的波形、幅值、脉冲的到达时间差等，可以确定局部放电监测设备65的性能稳定性、灵敏度相对高低、定位系统的分辨率等，同时也可以不断改变模拟装置61相对于配电电缆63上的位置来评价各个厂家的局部放电监测设备65随着检测距离变化的相关仪器系能，从而实现不同商家的产品性能客观评价的目的。

本发明实施例中的局部放电模式的模拟装置可应用于多种环境和场合，因此解决了在应用实践中面临影响因素评估、现场应用以及职工相关技能培训等方面困难。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、在本发明实施例中，由于模拟装置可先与测试电缆相连，逐渐改变局部放电源的位置，通过预先记录的多种局部放电模式，模拟出该测试电缆任一位置上的局部放电模式，为实际中的电缆局部放电测试工作提供经验参考，且该模拟装置采用模块化设计，因此具有安全、便携、易于操作的特点，并实现灵活调整配电电缆的局部放电发生位置来进一步分析的目的；

2、在本发明实施例中，由于模拟装置克服了真实局部放电的随机性，在考核不同局部放电监测产品时，使用完全一样的测试信号，从而实现不同商家的产品性能客观评价的目的；

3、在本发明实施例中，由于模拟装置将模拟的局部放电信号发送给局部放电监测设备进行测量和分析的情景可应用于多种环境和场合，从而解决了在应用实践中面临影响因素评估、现场应用以及职工相关技能培训等方面困难。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种局部放电模式的模拟装置，其与配电电缆相连后，与局部放电监测设备相配合，其特征在于，包括局部放电模式发生器（1）和功率放大电路（2）；其中，

所述局部放电模式发生器（1）的一端与所述功率放大电路（2）的输入端相连，用于存储预先记录的多种局部放电模式，并当获取到用户对任一局部放电模式发出的选择指令时，将所选局部放电模式中的局部放电信号转变成模拟信号输出；

所述功率放大电路（2）的输出端与所述配电电缆相连，用于获取所述模拟信号，并将所述获取的模拟信号进行放大处理后作为电磁波输出，实现所述电磁波沿所述配电电缆传播。

2.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述局部放电模式发生器（1）包括存储器（11）、放电模式选择单元（12）、微处理器单元（13）、现场可编程门阵列（14）和高速数模转换芯片（15）；其中，

所述存储器（11）的一端与所述微处理器单元（13）的第一输入端相连，用于存储所述预先记录的多种局部放电模式；

所述放电模式选择单元（12）的一端与所述微处理器单元（13）的第二输入端相连，用于当获取到用户对任一局部放电模式发出的选择指令时，输出相应的指令；

所述微处理器单元（13）的输出端与所述现场可编程门阵列（14）的输入端相连，用于获取所述输出的指令，并根据所述获取到的指令从所述存储器中选择相应的局部放电模式输出；

所述现场可编程门阵列（14）的输出端与所述高速数模转换芯片（15）的输入端相连，用于获取输出的局部放电模式并处理，得到相应的局部放电信号；

所述高速数模转换芯片（15）的输出端与所述功率放大电路（2）的输入端相连，用于将所述局部放电信号转变成对应的模拟信号并输出。

3.如权利要求2所述的模拟装置，其特征在于，所述模拟装置还设置有电源模块（3）和设置于所述电源模块（3）与所述局部放电模式发生器（1）之间的开关（4）。

4.如权利要求3所述的模拟装置，其特征在于，所述电源模块（3）为充电电池。

5.如权利要求4所述的模拟装置，其特征在于，所述模拟装置设置于具有绝缘外壳（5）的一盒体内。

6.如权利要求5所述的模拟装置，其特征在于，所述绝缘外壳（5）上设有一与所述电源模块（3）相连的充电插头（51），所述充电插头（51）用于当与外部电源相连后，给所述电源模块（3）充电。

7.如权利要求5所述的模拟装置，其特征在于，所述绝缘外壳（5）上还设有一与所述功率放大电路（2）的输出端相连的电缆接口（52）。

8.如权利要求5至7中任一项所述的模拟装置，其特征在于，所述绝缘外壳（5）由ABS材质制作而成。