CN105334433B - 电缆局部放电的检测方法及装置 - Google Patents

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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing

Abstract

本发明公开了一种电缆局部放电的检测方法及装置。其中,该方法包括:通过耦合传感器从被测电缆上耦合得到耦合信号;对耦合信号进行信号调理分析得到被测电缆上的局部放电信号;使用局部放电信号确定被测电缆上发生局部放电的位置。通过本发明,解决了现有技术中的检测局部放电的准确性不高的问题,实现了准确监测被测电缆的局部放电的位置的效果。

Description

电缆局部放电的检测方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及电力设备检测领域,具体而言,涉及一种电缆局部放电的检测方法及 装置。
背景技术
[0002] 随着电网的发展及城市环境治理的需要,交联聚乙烯(XLPE)电力电缆由于其合理 的工艺和结构,耐酸碱、耐腐蚀能力强,安装铺设简单,运行维护工作少得到了广泛应用。但 是电力电缆长期运行于地下,潮湿、污秽、人车破坏等原因,加之电压的作用,容易发生电树 枝老化、水树老化等。XLPE电缆绝缘老化导致其绝缘电阻下降,泄漏电缆增加,最终发生击 穿故障,造成巨大损失。因此,XLPE电力电缆的检测对保证电力系统可靠运行及延长电缆使 用寿命及其重要。然而,在XLPE电力电缆的传统检测方法中,主要采用定期测量其绝缘电 阻,泄漏电流,介损以及耐压试验的方法。这些试验方法虽然在一定程度上能发现电力电缆 缺陷,避免了许多事故的发生,但是其局限性是很明显的,试验合格的设备投入生产后不久 就出现事故的情况也时常出现,甚至经过耐压试验的电缆在投运后几个小时就发生击穿事 故。事实上,要真正发现绝缘的潜在老化缺陷,局部放电的检测是最有效的手段,但是现有 技术中的局部放电检测技术检测局部放电的准确性不高。
[0003] 针对现有技术中检测局部放电的准确性不高的问题,目前尚未提出有效的解决方 案。
发明内容
[0004] 针对相关技术中检测局部放电的准确性不高的问题,目前尚未提出有效的解决方 案,为此,本发明的主要目的在于提供一种电缆局部放电的检测方法及装置,以解决上述问 题。
[0005] 为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种电缆局部放电的检测方 法,该方法包括:通过耦合传感器从被测电缆上耦合得到耦合信号;对耦合信号进行信号调 理分析得到被测电缆上的局部放电信号;使用局部放电信号确定被测电缆上发生局部放电 的位置。
[0006] 进一步地,親合传感器包括电感親合传感器、电容親合传感器以及天线接收传感 器中的至少之一。
[0007] 进一步地,通过耦合传感器从被测电缆上耦合得到耦合信号包括:在耦合传感器 为电感耦合传感器时,电感耦合传感器感应脉冲电流得到耦合信号,其中,脉冲电流为被测 电缆局部放电在被测电缆的金属屏蔽层中流过的放电电流;在耦合传感器为电感耦合传感 器时,电容耦合传感器通过耦合电容和检测阻抗形成的检测回路耦合该耦合信号;在耦合 传感器为天线接收传感器时,天线接收传感器通过接收UHF电磁波得到耦合信号,其中,UHF 电磁波为被测电缆局部放电产生的陡脉冲所激发并传播的电磁波。
[0008] 进一步地,对耦合信号进行信号调理分析得到被测电缆上的局部放电信号包括: 使用差分法、极性鉴别法、定向耦合法以及时延分析法中的至少一种方法执行对耦合信号 进行信号调理分析得到被测电缆上的局部放电信号的操作。
[0009] 进一步地,使用局部放电信号确定被测电缆上发生局部放电的位置包括:获取第 一脉冲到达被测电缆的测试端的第一时间,其中,第一脉冲为原始脉冲;获取第二脉冲到达 被测电缆的测试端的第二时间,其中,第二脉冲为反射脉冲,反射脉冲为发生局部放电之后 想测试对端传播,并经测试对端发射之后向测试端传播的脉冲;根据第一时间和第二时间 的时间差确定局部放电发生的位置。
[0010] 进一步地,使用局部放电信号确定被测电缆上发生局部放电的位置包括:获取多 个测量位置的局部放电信号;使用多个局部放电信号的频率分量和时间长度确定局部放电 信号在频域的标差;在标差符合预设阈值时,确定标差对应的局部放电信号的测量位置为 发生局部放电的位置。
[0011] 进一步地,使用局部放电信号确定被测电缆上发生局部放电的位置包括:获取同 一个局部放电信号在不同的测量位置的到达时间;使用到达时间确定发生局部放电的位 置。
[0012] 为了实现上述目的,根据本发明的另一方面,提供了一种电缆局部放电的检测装 置,该装置包括:耦合单元,用于通过耦合传感器从被测电缆上耦合得到耦合信号;信号处 理单元,用于对耦合信号进行信号调理分析得到被测电缆上的局部放电信号;位置确定单 元,用于使用局部放电信号确定被测电缆上发生局部放电的位置。
[0013] 进一步地,親合传感器包括电感親合传感器、电容親合传感器以及天线接收传感 器中的至少之一。
[00M] 进一步地,耦合单元包括:第一耦合模块,用于在耦合传感器为电感耦合传感器 时,电感耦合传感器感应脉冲电流得到耦合信号,其中,脉冲电流为被测电缆局部放电在被 测电缆的金属屏蔽层中流过的放电电流;第二耦合模块,用于在耦合传感器为电感耦合传 感器时,电容耦合传感器通过耦合电容和检测阻抗形成的检测回路耦合该耦合信号;第三 耦合模块,用于在耦合传感器为天线接收传感器时,天线接收传感器通过接收UHF电磁波得 到耦合信号,其中,UHF电磁波为被测电缆局部放电产生的陡脉冲所激发并传播的电磁波。
[0015] 进一步地,信号处理单元包括:信号处理模块,用于使用差分法、极性鉴别法、定向 耦合法以及时延分析法中的至少一种装置执行对耦合信号进行信号调理分析得到被测电 缆上的局部放电信号的操作。
[0016] 进一步地,位置确定单元包括:第一获取模块,用于获取第一脉冲到达被测电缆的 测试端的第一时间,其中,第一脉冲为原始脉冲;第二获取模块,用于获取第二脉冲到达被 测电缆的测试端的第二时间,其中,第二脉冲为反射脉冲,反射脉冲为发生局部放电之后想 测试对端传播,并经测试对端发射之后向测试端传播的脉冲;第一确定模块,用于根据第一 时间和第二时间的时间差确定局部放电发生的位置。
[0017] 进一步地,位置确定单元包括:第三获取模块,用于获取多个测量位置的局部放电 信号;第二确定模块,用于使用多个局部放电信号的频率分量和时间长度确定局部放电信 号在频域的标差;第三确定模块,用于在标差符合预设阈值时,确定标差对应的局部放电信 号的测量位置为发生局部放电的位置。
[0018] 进一步地,位置确定单元包括:第四获取模块,用于获取同一个局部放电信号在不 同的测量位置的到达时间;第四确定模块,用于使用到达时间确定发生局部放电的位置。
[0019] 采用本发明,通过耦合传感器耦合得到耦合信号,并对信号进行调理分析去除耦 合信号中的干扰信号得到被测电缆上的局部放电信号,然后使用局部放电信号确定被测电 缆上发生局部放电的位置。解决了现有技术中的检测局部放电的准确性不高的问题,实现 了准确监测被测电缆的局部放电的位置的效果。
附图说明
[0020] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0021] 图1是根据本发明实施例的电缆局部放电的检测方法的流程图;
[0022] 图2是根据本发明实施例的一种外置结构的电容耦合传感器的示意图;
[0023] 图3是根据本发明实施例的原始脉冲和反射脉冲的示意图;以及
[0024] 图4是根据本发明实施例的电缆局部放电的检测装置的示意图。
具体实施方式
[0025] 首先,在对本发明实施例进行描述的过程中出现的部分名词或术语适用于如下解 释:
[0026] 局部放电,当外加电压在电气设备中产生的场强,足以使绝缘部分区域发生放电, 但在放电区域内未形成固定放电通道的这种放电现象称为局部放电。
[0027] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的 附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是 本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人 员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范 围。
[0028] 需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第 二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用 的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或 描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆 盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于 清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品 或设备固有的其它步骤或单元。
[0029] 图1是根据本发明实施例的电缆局部放电的检测方法的流程图,如图1所示该方法 包括如下步骤:
[0030] 步骤S102,通过耦合传感器从被测电缆上耦合得到耦合信号。
[0031] 步骤S104,对耦合信号进行信号调理分析得到被测电缆上的局部放电信号。
[0032] 步骤S106,使用局部放电信号确定被测电缆上发生局部放电的位置。
[0033] 采用本发明,通过耦合传感器耦合得到耦合信号,并对信号进行调理分析去除耦 合信号中的干扰信号得到被测电缆上的局部放电信号,然后使用局部放电信号确定被测电 缆上发生局部放电的位置。解决了现有技术中的检测局部放电的准确性不高的问题,实现 了准确监测被测电缆的局部放电的位置的效果。
[0034] 在本发明的上述实施例中,耦合传感器包括电感耦合传感器、电容耦合传感器以 及天线接收传感器中的至少之一。
[0035] 通过上述实施例可以有效、可靠地把被测电缆的局部放电信号从被测电缆中耦合 出来。
[0036] 在本发明的一个可选的实施例中,通过耦合传感器从被测电缆上耦合得到耦合信 号可以包括:在耦合传感器为电感耦合传感器时,电感耦合传感器感应脉冲电流得到耦合 信号,其中,脉冲电流为被测电缆局部放电在被测电缆的金属屏蔽层中流过的放电电流;在 耦合传感器为电感耦合传感器时,电容耦合传感器通过耦合电容和检测阻抗形成的检测回 路耦合该耦合信号;在耦合传感器为天线接收传感器时,天线接收传感器通过接收UHF电磁 波得到耦合信号,其中,UHF电磁波为被测电缆局部放电产生的陡脉冲所激发并传播的电磁 波。
[0037] 具体地,电感耦合传感器可以从局部放电产生的磁场中耦合能量,再经电感线圈 转化为电信号。在被测电缆发生局部放电之后,放电脉冲电流将沿着被测电缆的轴向方向 传播,会在垂直于电流传播方向的平面上产生磁场,从该磁场中耦合放电信号(即上述实施 例中的耦合信号)。可选地,可以采用带铁氧体磁芯的宽频带罗戈夫斯基线圈型电流传感器 作为电感耦合传感器。
[0038] 可选地,可以使用内置式电感耦合传感器,该传感器安装在电缆接头内部的金属 屏蔽连接线上。内置式传感器尺径小,灵敏度高,受外界电磁干扰小。
[0039] 在本发明另一个实施例中,还可以将传感器做成钳型便携式即外置式传感器,暂 时或者永久性的固定在接头两端的电缆本体外部。通常采用宽频带R0gOwski线圈结构电流 传感器,其主要测量位置在被测电缆的一端的金属屏蔽层接地引线处、中间接头金属屏蔽 连接线、电缆本体上和三芯电缆的单相电缆上等位置。当电缆中存在局部放电时,接地线及 金属屏蔽层中流过脉冲电流,当其穿过传感器时会在二次绕组上感应出信号,这样便可获 取局部放电信息(即上述实施例中的耦合信号)。
[0040] 在该实施例中,外置式传感器安装方便,且对电缆本体没有影响。电缆绝缘中有局 部放电时,电缆金属屏蔽层可感应出脉冲电流信号并将其传过电流传感器,传感器就可测 到局放信号。
[0041] 进一步地,带有螺旋结构接地屏蔽电缆的局部放电在线检测的原理为:螺旋结构 接地屏蔽电缆的局放脉冲ns级,而接地屏蔽中局部放电电流脉冲可分为沿电缆方向分量和 切向分量,后者(即切分向量)产生附加轴向磁场,其磁力线接近电缆外皮,在电缆外屏蔽层 上缠绕的线圈的净磁通正比于切向电流,可以通过线圈上净磁通的大小判断局部放电量。
[0042] 在本发明第二个可选的实施例中,可以使用电容耦合传感器获取耦合信号,具体 地,可以利用电缆及其接头中已有的金属结构,或另外安装金属薄片来构成容性电极,从而 直接耦合放电产生的脉冲电流信号。
[0043] 1)内置电容耦合
[0044] —种利用接头的结构进行信号的提取的内置电容法,直接利用电缆接头内部应力 锥上的半导电层或者绕包金属箱或铜网作为耦合电极,该耦合电极与线芯导体形成第一电 容CC,与金属屏蔽层形成第二电容CS,第一电容和第二电容共同组成耦合电容,并利用电缆 外半导电层的一段作为检测阻抗来耦合局部放电信号。
[0045] 在另外一种实施例中,还提供了一种VHF电容耦合传感器。具体地,取一段靠近接 头的被测电缆,剥去部分外护套,将金属箱片贴在外半导电层上作为电极,信号从此电极引 出,切断的金属屏蔽层再用导线连接。在工频电压下,由于外半导电层的阻抗远小于绝缘层 的阻抗,半导电层可视为工频地电位,故电容耦合器(即上述实施例中的电容耦合传感器) 并不影响电缆绝缘承受工频高压的效果。在超高频下,外半导电层阻抗与绝缘层阻抗可比, 而金属屏蔽层为地电位,高频信号可从半导电层引出进行测量。调整剥去护套的长度D,金 属箱长度Dl以及金属箱和护套之间的长度D2可以获得传感器的最佳信噪比。该传感器的最 高频率可达500MHz,可作为电缆及其附件的超高频测量传感器,灵敏度高,抗干扰效果好。
[0046] 内置电容耦合法由于其检测传感器在电缆内,电缆良好的屏蔽保证了信号的检测 灵敏度,同时其测量装置简单。
[0047] 2)外置电容耦合
[0048] 如图2所示,本发明实施例还提供了一种外置结构的电容耦合传感器。如图2所示, 将一对金属电极安装在电缆接头1的绝缘筒上(接头中间的屏蔽层隔开),再用检测阻抗3将 两个金属电极相连,两个金属电极2之间隔有绝缘垫圈4。其中金属屏蔽层与线芯导体形成 的两个等效电容C1、C2,金属电极与金属屏蔽层形成等效电容C3、C4,Zd为检测阻抗。当电缆 接头一侧(如Cl处)发生局部放电时,另一侧的等效电容(C2与C4)就可以作为耦合电容与检 测阻抗一起构成检测回路从而耦合局部放电信号。
[0049] 在本发明上述实施例中的电容耦合传感器还可以具有相应的硬件信号调理电路, 包括宽带高通滤波器、宽带放大器、工频过零比较单元、检波电路、高速数字采集卡、工控机 等;并可以使用检测系统来完成信号的采集、分析、存储等功能。
[0050] 外置式电容耦合传感器可以直接将金属电极贴附于电缆接头的绝缘筒上,无需接 触电缆接头内部的任何部件,安装也非常简单,适合于带电检测。
[0051] 在本发明另一个实施例中,可以通过UHF天线接收传感器获取耦合信号。具体地, 可以利用装设的天线传感器接收由PD陡脉冲所激发并传播的UHF电磁波来检测PD信号(PD 信号即局部放电信号,也即为上述实施例中的耦合信号)。通过该实施例,抗低频干扰能力 强,能对PD源进行定位,根据所测信号的频谱,可以区分不同的缺陷类型,同时,可进行长期 现场监测,灵敏度能满足工程要求。
[0052] 上述实施例中的天线可以有双臂阿基米德螺旋天线、拉杆式天线、探针式传感器 等天线。可选地,在检测时可以安装多个传感器而且尽量安装在靠近电缆的接头或端部处。 进一步地,使用UHF天线接收传感器具有较高的灵敏度。
[0053] 在本发明上述实施例中,对耦合信号进行信号调理分析得到被测电缆上的局部放 电信号包括:使用差分法、极性鉴别法、定向耦合法以及时延分析法中的至少一种方法执行 对耦合信号进行信号调理分析得到被测电缆上的局部放电信号的操作。
[0054] 通过该实施例,可以识别内部放电信号和外部噪声信号,即对耦合到的耦合信号 去伪存真,从而提尚检测的可靠性。
[0055] 使用差分法对耦合信号进行信号调理分析得到被测电缆上的局部放电信号的具 体实现如下:
[0056] 使用该处理方法可以采用一对性能、结构相同的耦合传感器,得到桥式差动平衡 电路,并利用被测电缆上真正的放电信号和外部的干扰信号在两个耦合传感器处响应的差 异,来增强内部放电信号,去除外部干扰信号得到局部放电信号。
[0057] 使用极性鉴别法对耦合信号进行信号调理分析得到被测电缆上的局部放电信号 的具体实现如下:
[0058] 具体地,可以采用一对性能、结构相同的传感器,将两个传感器对称的安装在被测 电缆的两端,CO和RO构成检测阻抗用来耦合信号,耦合到的耦合信号从两端(如A端和B端) 输出,再经采集放大后输入到工控机中,最后利用软件实现极性鉴别等信号分析处理工作。 具体地,当被测电缆内部发生放电时,脉冲电流向两边传播,穿过两传感器的方向相反,A、B 两端耦合到的信号极性也相反,经软件识别后保留,得到的是局部放电信号;当外部干扰经 过时,穿过两传感器的方向相同,A、B两端耦合到的信号极性也相同,经软件识别后删除。
[0059] 使用定向耦合法对耦合信号进行信号调理分析得到被测电缆上的局部放电信号 的具体实现如下:
[0060] 可以采用一对性能、结构相同且具有方向识别功能的耦合传感器。该耦合传感器 可以为定向耦合传感器,该传感器有两个输出端口,每个端口对应耦合来自不同方向(正 向、反向)的脉冲信号,可以采用电容耦合或电感耦合等方法,其主要特征参数为耦合系数 和方向性,耦合系数表征了传感器耦合脉冲信号的能力,方向性则表征区别正向传播脉冲 和反向传播脉冲的能力。定向耦合传感器被安装在电缆接头两端的外半导电层上(金属护 套内),输出端为A、B和C、D。对于不同的脉冲信号源,A、B、C、D四个输出端具有不同的响应 ¥/^^^,如果传感器的方向性为1:2(6(^)则有以下关系:从电缆左侧来的脉冲信号1 >2Vb, Vc>2Vd,被视为外部干扰信号;从电缆右侧来的脉冲信号,Vb>2Va,Vd>2Vc,同样被 视为外部干扰信号;从接头内部向两边传播的脉冲:Vb多2Va,Vc多2Vd,被视为接头内部放电 信号。
[0061] 使用时延分析法对耦合信号进行信号调理分析得到被测电缆上的局部放电信号 的具体实现如下:
[0062] 可以采用一对性能、结构相同的传感器,根据放电脉冲到达两传感器的时延差别 来判断是内部放电还是外部干扰。两传感器A、B可以分别安装于被测电缆两端的接头处,耦 合信号通过同轴电缆(长距离传输需采用光纤)传送到局部放电检测仪中,再经过时延分析 区别局部放电信号和干扰信号。
[0063] 具体地,两传感器耦合到的信号的时间间隔为At,已知脉冲信号在电缆中的传播 速度为V,被测电缆长为L,来自外部的干扰信号,时延间隔Atn最小为
Figure CN105334433BD00091
[0064] 来自被测电缆内部的局部放电信号,时延间隔Atro最大为_
Figure CN105334433BD00092
,
[0065] 进一步地,当检测系统测到两路信号的时间间隔
Figure CN105334433BD00093
时,即认为是被测电缆内 部放电;当
Figure CN105334433BD00094
时,即认为是外部干扰。通过该处理方法还可以对发生局部放电的位置进 行定位,当C点(距A端X处)发生局部放电放电后,如果检测系统测得的两路信号时间间隔为 △t,则:
Figure CN105334433BD00101
[0066] 在获取局部放电信号之后,可以通过对局部放电位置的确定对电缆的缺陷进行准 确地评估。
[0067] 根据本发明的上述实施例,使用局部放电信号确定被测电缆上发生局部放电的位 置还可以包括:获取第一脉冲到达被测电缆的测试端的第一时间,其中,第一脉冲为原始脉 冲;获取第二脉冲到达被测电缆的测试端的第二时间,其中,第二脉冲为反射脉冲,反射脉 冲为发生局部放电之后想测试对端传播,并经测试对端发射之后向测试端传播的脉冲;根 据第一时间和第二时间的时间差确定局部放电发生的位置。
[0068] 具体地,如图3所示,原始脉冲的信号A是发生局部放电之后的源脉冲直接到达第 一端的信号(较近的一端),而被检测设备检测到的信号脉冲B是ro源信号先到达第二端(远 端)之后,经远端反射到达近端所产生的脉冲,C是B产生的信号到达近端后在经远端反射再 到达近端而产生的信号。
[0069] 例如,测试一条长度为1的电缆,假设在距测试端X处发生局部放电,脉冲将沿电缆 向两个相反方向传播,其中一个脉冲经过时间tl到达测试端(该脉冲为原始脉冲);另一个 脉冲向测试对端传播,并在测试对端发生反射,之后再向测试端传播,经过时间t2到达测试 端。根据两个脉冲到达测试端的时间差,可计算PD发生位置(即局部放电发生的位置),其 中,Q为发生局部放电的脉冲的能量,V为脉冲传播的速度。则:
[0070] 原始脉冲
Figure CN105334433BD00102
[0071] 反射脉冲
Figure CN105334433BD00103
[0072] 时间差
Figure CN105334433BD00104
[0073] 得定位公式
Figure CN105334433BD00105
[0074] 根据本发明的另一个可选的实施例,使用局部放电信号确定被测电缆上发生局部 放电的位置包括:获取多个测量位置的局部放电信号;使用多个局部放电信号的频率分量 和时间长度确定局部放电信号在频域的标差;在标差符合预设阈值时,确定标差对应的局 部放电信号的测量位置为发生局部放电的位置。
[0075] 具体地,该处理方法为基于比较从不同位置测得ro脉冲(即局部放电的脉冲)的时 频域特性的一种方法。PD脉冲沿被测电缆传播时受到的影响可以用故障预定位来说明:离 故障点越近,ro越会呈现大幅值、大频率分量和小时间长度。相反地,远离故障点时,衰减会 使其产生更小的幅值和频率分量,且色散会增加时间长度。
[0076] 当脉冲幅值被读取后,PD脉冲的频率分量和时间长度需要量化。等时间长度T和带 宽F被用作消减噪声和从不同波形中提取PD脉冲(很可能与不同PD源相关)的一种方式。这 个对T、F计算的过程如下。首先,脉冲能量规范到1,以使T、F值的尺度不变。
[0077]
Figure CN105334433BD00106
[0078] s记录的脉冲,t为时间,L是观察窗的时间长度,为了计算T脉冲的中心将被计算
[0079]
Figure CN105334433BD00111
[0080] 然后可以得到脉冲在时域的标差T
[0081]
Figure CN105334433BD00112
[0082] 同样的,可以计算出s在频域的标差F
[0083]
Figure CN105334433BD00113
[0084] 其中的参数T、F会受到PD脉冲形状的强烈影响,例如靠近耦合传感器的PD源脉冲 会呈现较低的T值和较高的F值。相反,较远的PD源脉冲(例如,测量设备在接头处产生的电 晕脉冲)会产生较大的T值和较小的F值。这种特性允许PD脉冲处在不同位置的ro源脉冲变 的可以区分。并且,噪声脉冲由于,例如,谐振测试设备的电气开关的动作经常会出现较低 的F值。实际上,分别脉冲的过程如下。TF值首先被汇成笛卡尔平面图(TF图谱图)。然后,识 别出的相似波形脉冲形成组(簇)在TF频谱图中,具有相似TF值的被分在一组。这个过程所 得出的簇被单独计算为一个噪声或一个脉冲的一系列脉冲值[32-34]。
[0085] 通过上述实施例,可以通过沿电缆线路探测不同点的PD脉冲峰值和F值比较分析 进行定位。不同位置ro脉冲特性可以通过数据的统计比较得出。具体地,每组记录的局放脉 冲可以用平均值标差F和一个高的近似度(这里为98%)的量度分布值来表示。进一步地,使 用该方法:1)可以把在不同的地点记录的PD脉冲以T,F值的形式均匀分成组计算;2)可以通 过区分数据而识别的每种ro现象,主要以PD源模式特性为参考;3)对于每种ro现象,应绘成 一个在不同位置的平均F值和其分布量度的百分数的柱状图(AF图);4)AF图分析定位:如果 此处有着最大的F值和98%的百分幅值(即频域的标差F符合预设的阈值),那么此处就是Η) 源位置。
[0086] 进一步地,使用局部放电信号确定被测电缆上发生局部放电的位置包括:获取同 一个局部放电信号在不同的测量位置的到达时间;使用到达时间确定发生局部放电的位 置。
[0087] 根据本发明的上述实施例,可以通过二个或二个以上的传感器从不同的测量位置 同时检测取样,通过计算同一个PD信号在不同传感器处的到达时间来定位。如果已知脉冲 的传播速度,知道电缆的确切长度,不同的到达时间的就能够计算出ro源的位置,可以精确 到几米。
[0088] 例如,同一个脉冲在三个传感器中探测到,比较脉冲的位置可以得到,接头#3和#5 所探测到脉冲几乎是同时到达的,则可以确定ro源在二个接头的中间位置,即接头4。
[0089] 需要说明的是,在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的 计算机系统中执行,并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不 同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0090] 图4是根据本发明实施例的电缆局部放电的检测装置的示意图,如图4所示,该检 测装置可以包括:耦合单元10、信号处理单元20以及位置确定单元30。
[0091] 其中,耦合单元,用于通过耦合传感器从被测电缆上耦合得到耦合信号;信号处理 单元,用于对耦合信号进行信号调理分析得到被测电缆上的局部放电信号;位置确定单元, 用于使用局部放电信号确定被测电缆上发生局部放电的位置。
[0092] 采用本发明,通过耦合传感器耦合得到耦合信号,并对信号进行调理分析去除耦 合信号中的干扰信号得到被测电缆上的局部放电信号,然后使用局部放电信号确定被测电 缆上发生局部放电的位置。解决了现有技术中的检测局部放电的准确性不高的问题,实现 了准确监测被测电缆的局部放电的位置的效果。
[0093] 进一步地,親合传感器包括电感親合传感器、电容親合传感器以及天线接收传感 器中的至少之一。
[0094] 进一步地,耦合单元包括:第一耦合模块,用于在耦合传感器为电感耦合传感器 时,电感耦合传感器感应脉冲电流得到耦合信号,其中,脉冲电流为被测电缆局部放电在被 测电缆的金属屏蔽层中流过的放电电流;第二耦合模块,用于在耦合传感器为电感耦合传 感器时,电容耦合传感器通过耦合电容和检测阻抗形成的检测回路耦合该耦合信号;第三 耦合模块,用于在耦合传感器为天线接收传感器时,天线接收传感器通过接收UHF电磁波得 到耦合信号,其中,UHF电磁波为被测电缆局部放电产生的陡脉冲所激发并传播的电磁波。
[0095] 进一步地,信号处理单元包括:信号处理模块,用于使用差分法、极性鉴别法、定向 耦合法以及时延分析法中的至少一种装置执行对耦合信号进行信号调理分析得到被测电 缆上的局部放电信号的操作。
[0096] 进一步地,位置确定单元包括:第一获取模块,用于获取第一脉冲到达被测电缆的 测试端的第一时间,其中,第一脉冲为原始脉冲;第二获取模块,用于获取第二脉冲到达被 测电缆的测试端的第二时间,其中,第二脉冲为反射脉冲,反射脉冲为发生局部放电之后想 测试对端传播,并经测试对端发射之后向测试端传播的脉冲;第一确定模块,用于根据第一 时间和第二时间的时间差确定局部放电发生的位置。
[0097] 进一步地,位置确定单元包括:第三获取模块,用于获取多个测量位置的局部放电 信号;第二确定模块,用于使用多个局部放电信号的频率分量和时间长度确定局部放电信 号在频域的标差;第三确定模块,用于在标差符合预设阈值时,确定标差对应的局部放电信 号的测量位置为发生局部放电的位置。
[0098] 进一步地,位置确定单元可以包括:第四获取模块,用于获取同一个局部放电信号 在不同的测量位置的到达时间;第四确定模块,用于使用到达时间确定发生局部放电的位 置。
[0099] 本实施例中所提供的各个模块与方法实施例对应步骤所提供的使用方法相同、应 用场景也可以相同。当然,需要注意的是,上述模块涉及的方案可以不限于上述实施例一中 的内容和场景,且上述模块可以运行在计算机终端或移动终端,可以通过软件或硬件实现。
[0100] 从以上的描述中,可以看出,本发明实现了如下技术效果:
[0101] 采用本发明,通过耦合传感器耦合得到耦合信号,并对信号进行调理分析去除耦 合信号中的干扰信号得到被测电缆上的局部放电信号,然后使用局部放电信号确定被测电 缆上发生局部放电的位置。解决了现有技术中的检测局部放电的准确性不高的问题,实现 了准确监测被测电缆的局部放电的位置的效果。
[0102] 显然,本领域的技术人员应该明白,上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用 的计算装置来实现,它们可以集中在单个的计算装置上,或者分布在多个计算装置所组成 的网络上,可选地,它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现,从而,可以将它们存储 在存储装置中由计算装置来执行,或者将它们分别制作成各个集成电路模块,或者将它们 中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样,本发明不限制于任何特定的 硬件和软件结合。
[0103] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技 术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修 改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1. 一种电缆局部放电的检测方法,其特征在于,包括: 通过耦合传感器从被测电缆上耦合得到耦合信号; 对所述耦合信号进行信号调理分析得到所述被测电缆上的局部放电信号; 使用所述局部放电信号确定所述被测电缆上发生局部放电的位置; 所述耦合传感器包括电感耦合传感器、电容耦合传感器以及天线接收传感器中的至少 之一,其中,所述电感耦合传感器为内置式电感耦合传感器; 使用所述局部放电信号确定所述被测电缆上发生局部放电的位置包括: 获取多个测量位置的所述局部放电信号; 使用多个所述局部放电信号的频率分量和时间长度确定所述局部放电信号在频域的 标差; 在所述标差符合预设阈值时,确定所述标差对应的所述局部放电信号的所述测量位置 为所述发生局部放电的位置。
2. 根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于,通过耦合传感器从被测电缆上耦合得 到耦合信号包括: 在所述耦合传感器为所述电感耦合传感器时,所述电感耦合传感器感应脉冲电流得到 所述耦合信号,其中,所述脉冲电流为所述被测电缆局部放电在所述被测电缆的金属屏蔽 层中流过的放电电流; 在所述耦合传感器为所述电感耦合传感器时,所述电容耦合传感器通过耦合电容和检 测阻抗形成的检测回路耦合所述耦合信号; 在所述親合传感器为所述天线接收传感器时,所述天线接收传感器通过接收UHF电磁 波得到所述耦合信号,其中,所述UHF电磁波为所述被测电缆局部放电产生的陡脉冲所激发 并传播的电磁波。
3. 根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于,对所述耦合信号进行信号调理分析得 到所述被测电缆上的局部放电信号包括: 使用差分法、极性鉴别法、定向耦合法以及时延分析法中的至少一种方法执行对所述 耦合信号进行信号调理分析得到所述被测电缆上的所述局部放电信号的操作。
4. 根据权利要求1至3中任意一项所述的检测方法,其特征在于,使用所述局部放电信 号确定所述被测电缆上发生局部放电的位置包括: 获取同一个所述局部放电信号在不同的测量位置的到达时间; 使用所述到达时间确定所述发生局部放电的位置。
5. —种电缆局部放电的检测装置,其特征在于,包括: 耦合单元,用于通过耦合传感器从被测电缆上耦合得到耦合信号; 信号处理单元,用于对所述耦合信号进行信号调理分析得到所述被测电缆上的局部放 电信号; 位置确定单元,用于使用所述局部放电信号确定所述被测电缆上发生局部放电的位 置; 所述耦合传感器包括电感耦合传感器、电容耦合传感器以及天线接收传感器中的至少 之一,其中,所述电感耦合传感器为内置式电感耦合传感器; 所述位置确定单元包括: 第三获取模块,用于获取多个测量位置的所述局部放电信号; 第二确定模块,用于使用多个所述局部放电信号的频率分量和时间长度确定所述局部 放电信号在频域的标差; 第三确定模块,用于在所述标差符合预设阈值时,确定所述标差对应的所述局部放电 信号的所述测量位置为所述发生局部放电的位置。
6. 根据权利要求5所述的检测装置,其特征在于,所述耦合单元包括: 第一耦合模块,用于在所述耦合传感器为所述电感耦合传感器时,所述电感耦合传感 器感应脉冲电流得到所述耦合信号,其中,所述脉冲电流为所述被测电缆局部放电在所述 被测电缆的金属屏蔽层中流过的放电电流; 第二耦合模块,用于在所述耦合传感器为所述电感耦合传感器时,所述电容耦合传感 器通过耦合电容和检测阻抗形成的检测回路耦合所述耦合信号; 第三耦合模块,用于在所述耦合传感器为所述天线接收传感器时,所述天线接收传感 器通过接收UHF电磁波得到所述耦合信号,其中,所述UHF电磁波为所述被测电缆局部放电 产生的陡脉冲所激发并传播的电磁波。
7. 根据权利要求5所述的检测装置,其特征在于,所述信号处理单元包括: 信号处理模块,用于使用差分法、极性鉴别法、定向耦合法以及时延分析法中的至少一 种装置执行对所述耦合信号进行信号调理分析得到所述被测电缆上的所述局部放电信号 的操作。
8. 根据权利要求5至7中任意一项所述的检测装置,其特征在于,所述位置确定单元包 括: 第四获取模块,用于获取同一个所述局部放电信号在不同的测量位置的到达时间; 第四确定模块,用于使用所述到达时间确定所述发生局部放电的位置。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106646156A (zh) * 2016-11-30 2017-05-10 国网河南省电力公司滑县供电公司 电力电缆局部放电在线监测系统
CN108387823A (zh) * 2018-01-30 2018-08-10 重庆泰山电缆有限公司 一种高压电缆局部放电检测方法
CN108414907A (zh) * 2018-05-03 2018-08-17 北京华电中试电力工程有限责任公司 一种电缆局部放电检测方法
CN109541405B (zh) * 2018-10-23 2020-10-16 深圳供电局有限公司 一种电力电缆局部放电定位方法
CN109283444B (zh) * 2018-11-26 2021-01-05 国网安徽省电力有限公司淮南供电公司 双原理电缆局部放电传感器及其数据融合方法
CN109631739A (zh) * 2019-01-17 2019-04-16 江苏嘉盟电力设备有限公司 电缆附件的扩径率的测试装置及测试方法
CN109932625A (zh) * 2019-04-10 2019-06-25 河北大学 一种光学式局部放电传感装置及局部放电检测方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4112354A (en) * 1976-11-09 1978-09-05 General Cable Corporation Mobile bridge test apparatus and method utilizing a sub-power frequency test signal for cable system evaluation
US7030621B2 (en) * 2004-05-04 2006-04-18 General Electric Company Low current AC partial discharge diagnostic system for wiring diagnostics
GB0504600D0 (en) * 2005-03-04 2005-04-13 Univ Strathclyde Detecting partial discharge in high voltage cables
CN101710166B (zh) * 2009-09-15 2011-11-30 西安博源电气有限公司 电力电缆接头局部放电在线监测方法
CN101666849B (zh) * 2009-09-28 2011-06-01 西安交通大学 高压电缆接头局部放电在线监测装置及其在线监测方法
CN102445641A (zh) * 2011-11-01 2012-05-09 上海交通大学 移动式变电站电力设备局部放电检测装置和定位方法
CN202471901U (zh) * 2012-03-20 2012-10-03 上海市电力公司 一种开关柜局部放电超高频检测系统
CN102749558A (zh) * 2012-06-20 2012-10-24 西安博源电气有限公司 电缆振荡波局部放电及故障定位的检测装置及方法
CN203054162U (zh) * 2012-12-10 2013-07-10 铜仁供电局 一种高压电缆局部放电综合测试仪

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