CN104777403A - 一种电缆故障放电定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电缆故障放电定位装置，其特征在于：所述的定位装置包括光纤振动模块连接传感光纤顺高压电缆沿线敷设，高压脉冲模块输出脉冲信号注入高压电缆中，高压电缆的放电点产生振动信号后通过传感光纤回传给光纤振动模块；数据采集器采集光纤振动模块测得的电缆沿线的分布式振动信号和高压脉冲模块的同步脉冲信号，再传输给数据处理器进行分析和处理得出放电点的具体位置。由于采用上述的结构，本发明故障定位准确，节约了人力资源，减少维修造成的电缆浪费；故障定位速度快，发生电缆故障放电后，在数分钟内便可定位故障点，缩短高压电缆故障恢复时间，而且，本装置可以同时定位多个故障放电点，实现真正的分布式电缆故障定位。

Description

一种电缆故障放电定位装置

技术领域

本发明涉及电缆出现放电故障后的处理，特别涉及一种电缆故障放电定位装置。

背景技术

高压电缆是电力系统的核心设备，高压电缆长期运行会发生老化或者受到老鼠的破坏而产生故障放电。高压电缆一旦产生故障放电将严重影响电力系统的运行，甚至会造成电缆损坏。

当高压电缆发生故障放电时，目前电力部门的做法是将放电段电缆停电，安排检修人员去现场寻找故障点。检修人员到达现场后，对电缆施加周期性的高压脉冲，然后再携带声音监听设备沿着高压电缆线路监听电缆故障放电产生的声音，从而确定故障的大概位置。确定电缆放电大概的位置后，将电缆剥开找到故障放电点，再进行维修。此方法需要花费很长的时间才能找到故障点，且对故障点的定位不准确。这种方法对于故障位置的确定需要以及恢复都需要花费较长时间，而且故障点的定位不够精确，需要开剥较长一段高压电缆，以便找到故障放电点，造成电缆的浪费。

针对上述问题，提供一种新型的电缆故障放电定位装置，可以以快速、准确地确定故障放电位置，降低电缆故障停电时间是现有技术需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种电缆故障放电定位装置，可以以快速、准确地确定故障放电位置，达到降低电缆故障停电时间的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案是，一种电缆故障放电定位装置，其特征在于：所述的定位装置包括光纤振动模块连接传感光纤顺着高压电缆沿线敷设，高压脉冲模块输出高压脉冲信号到高压电缆中，高压电缆的放电点产生的放电振动信号后通过传感光纤回传给光纤振动模块；数据采集器采集光纤振动模块测得的电缆沿线的分布式振动信号和高压脉冲模块的同步脉冲信号，再传输给数据处理器进行分析和处理得出放电点的具体位置。

所述的高压脉冲模块输出高压脉冲信号为电压为15kV，单次放电能量900J。

所述的数据处理器通过通讯接口将高压电缆故障放电产生的振动信号传输给计算机进行显示和存储。

所述的计算机分别连接光纤振动模块和高压脉冲模块传递测量指令。

所述的定位装置在测量开始时，计算机控制光纤振动模块和高压脉冲模块工作；数据采集器采集高压电缆沿线的分布式振动信号和高压脉冲模块数据输出的同步信号，并且对采集到的高压电缆沿线的分布式振动信号进行降噪处理，筛选出超过设定阈值的振动信号，再结合高压脉冲信号的参数，对数据预处理筛选出的振动信号进行算法处理，提取出高压电缆故障放电产生的振动信号。

所述的定位装置中高压电缆放电点与光纤振动模块的距离为D＝(C*T)/2；

其中T为从光纤振动模块出发到达电缆故障放电点位置后再返回到光纤振动模块的时间，C为光在光纤中的传输速率为2*10⁸m/s。

一种电缆故障放电定位装置，由于采用上述的结构，本发明故障定位准确，节约了人力资源，减少维修造成的电缆浪费；故障定位速度快，发生电缆故障放电后，在数分钟内便可定位故障点，缩短高压电缆故障恢复时间，而且，本装置可以同时定位多个故障放电点，实现真正的分布式电缆故障定位。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；

图1为本发明一种电缆故障放电定位装置的结构框图；

图2为本发明一种电缆故障放电定位装置的软件流程图；

在图1中，1、计算机；2、光纤振动模块；3、传感光纤；4、高压电缆；5、数据采集器；6、高压脉冲模块；7、数据处理器。

具体实施方式

为了克服现有的电缆故障放电点定位方法存在的缺陷和不足，本发明提供一种可以实现对电缆故障放电点进行精确定位的装置，包括：计算机1、光纤振动模块2、传感光纤3、数据采集器5、高压脉冲模块6和数据处理器7。其中计算机和传感光纤是外围设备，其他设备是封闭在一个箱体内。

计算机1，采用工业级计算机，通过通信接口控制光纤振动模块2和高压脉冲模块6进行工作，并读取数据处理器输出的振动进行存储和展示。

光纤振动模块2，采用基于瑞利后向散射光干涉原理的分布式光纤振动传感模块，对高压电缆4沿线的振动信号进行分布式测量；

传感光纤3，采用康宁公司的SM-28e+普通单模光纤，用于测量高压电缆4沿线的分布式振动信号；

数据采集器5，采用高速数据采集芯片，运行速度为100Mb/s，对应电缆沿线1米一个振动信号采样点；

高压脉冲模块6，采用高压脉冲源模块，产生电压为15kV单次放电能量为900J的高压脉冲信号，注入到高压电缆中，使得高压电缆故障点放电产生振动信号；

数据处理器7，采用高速FPGA处理芯片，结合高压脉冲信号和分布式振动的算法，对高压电缆4周围的分布式振动信号进行分析和处理，提取出电缆故障放电产生的振动信号，并对电缆故障放电信号进行定位。

具体的如图1所示，本发明包括光纤振动模块2连接传感光纤3顺高压电缆4沿线敷设，高压脉冲模块6输出脉冲信号注入高压电缆4中，高压脉冲模块6输出高压脉冲信号为电压为15kV，单次放电能量900J，高压电缆4的放电点产生的振动信号后通过传感光纤3回传给光纤振动模块2；数据采集器5采集光纤振动模块2测得的电缆沿线的分布式振动信号和高压脉冲模块6的同步脉冲信号，再传输给数据处理器7进行分析和处理得出放电点的具体位置。数据处理器7通过通讯接口将高压电缆故障放电产生的振动信号传输给计算机1进行显示和存储。计算机1分别连接光纤振动模块2和高压脉冲模块6传递测量指令。

开始测量时，计算机1发出指令控制光纤振动模块2和高压脉冲模块6工作。高压脉冲模块6输出电压为15kV单次放电能量为900J的高压脉冲信号注入到高压电缆4中，高压电缆4中的故障点在高压脉冲作用下放电产生振动信号。光纤振动模块2通过敷设在电缆沿线的传感光纤3测量电缆沿线的分布式振动信号。数据采集器5采集光纤振动模块2测得的电缆沿线的分布式振动信号和高压脉冲模块6输出的同步脉冲信号，再传输给数据处理器7进行分析和处理。数据处理器7基于FPGA高速处理芯片，对高压电缆4沿线的分布式振动信号和高压脉冲模块6的同步信号进行综合分析处理，提取出高压电缆4故障放电产生的振动信号。再通过通信接口将高压电缆4故障放电产生的振动信号传输给计算机1进行显示和存储。

如图2所示，一种基于光纤振动传感技术的电缆故障放电定位装置，其故障放电信号的定位流程为：

步骤1、系统开始测量，计算机1控制光纤振动模块2和高压脉冲模块6工作；

步骤2、数据采集器5进行数据采样，采集高压电缆4沿线的分布式振动信号和高压脉冲模块6数据输出的同步信号；

步骤3、数据预处理，对采集到的高压电缆4沿线的分布式振动信号进行降噪处理，并筛选出超过设定阈值的振动信号；

步骤4、结合高压脉冲信号的参数，对数据预处理筛选出的振动信号进行算法处理，提取出高压电缆故障放电产生的振动信号；

步骤5、基于光纤中的光时域反射原理，对高压电缆故障放电信号进行定位。若脉冲光从光纤振动模块2出发到达电缆故障放电点位置后再返回到光纤振动模块2的时间为T，已知光在康宁公司的SM-28e+普通单模光纤中的传输速率为2*10⁸m/s，则根据光时域反射原理可计算出电缆故障放电点距离光纤振动模块2的距离为D＝(C*T)/2，C为光在光纤中的传输速率。

本发明采用光纤振动传感模块测量电缆沿线的分布式振动信号。通过对高压脉冲信号和电缆沿线的分布式振动信号进行综合算法分析，提取电缆故障放电产生的振动信号，并对故障放电产生的振动信号进行定位。同时，该装置采用高速AD采集芯片和专用数据处理FPGA芯片来做数据采集和处理，提高了装置的测量速度。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电缆故障放电定位装置，其特征在于：所述的定位装置包括光纤振动模块(2)连接传感光纤(3)顺高压电缆(4)沿线敷设，高压脉冲模块(6)输出脉冲信号注入高压电缆(4)中，高压电缆(4)的放电点产生振动信号后通过传感光纤(3)回传给光纤振动模块(2)；数据采集器(5)采集光纤振动模块(2)测得的电缆沿线的分布式振动信号和高压脉冲模块(6)的同步脉冲信号，再传输给数据处理器(7)进行分析和处理得出放电点的具体位置。

2.根据权利要求1所述的一种电缆故障放电定位装置，其特征在于：所述的高压脉冲模块(6)输出高压脉冲信号为电压为15kV，单次放电能量900J。

3.根据权利要求1所述的一种电缆故障放电定位装置，其特征在于：所述的数据处理器(7)通过通讯接口将高压电缆故障放电产生的振动信号传输给计算机(1)进行显示和存储。

4.根据权利要求1或3所述的一种电缆故障放电定位装置，其特征在于：所述的计算机(1)分别连接光纤振动模块(2)和高压脉冲模块(6)传递测量指令。

5.根据权利要求1所述的一种电缆故障放电定位装置，其特征在于：所述的定位装置在测量开始时，计算机(1)控制光纤振动模块(2)和高压脉冲模块(6)工作；数据采集器(5)采集高压电缆(4)沿线的分布式振动信号和高压脉冲模块(6)数据输出的同步信号，并且对采集到的高压电缆(4)沿线的分布式振动信号进行降噪处理，筛选出超过设定阈值的振动信号，再结合高压脉冲信号的参数，对数据预处理筛选出的振动信号进行算法处理，提取出高压电缆(4)故障放电产生的振动信号。

6.根据权利要求1或5所述的一种电缆故障放电定位装置，其特征在于：所述的定位装置中高压电缆(4)放电点与光纤振动模块(2)的距离为D＝(C*T)/2；

其中T为从光纤振动模块(2)出发到达电缆故障放电点位置后再返回到光纤振动模块(2)的时间，C为光在光纤中的传输速率2*10⁸m/s。