CN106124940A - 海底电缆局部放电信号检测装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海底电缆局部放电信号检测装置及系统。海底电缆局部放电信号检测装置包括：电容耦合传感器，集成于海底电缆的中间接头的内部，用于检测局部放电信号；以及信号处理器，集成于海底电缆的中间接头的内部，与电容耦合传感器和监测终端相连接，用于对局部放电信号执行信号处理，得到传输信号，其中，监测终端用于根据传输信号监测海底电缆的局部放电。通过本发明，解决了相关技术中对电缆局部放电的监测不适用于对海底电缆局部放电的监测的问题。

Description

海底电缆局部放电信号检测装置及系统

技术领域

本发明涉及检测领域，具体而言，涉及一种海底电缆局部放电信号检测装置及系统。

背景技术

海底电缆在远程供电、高压输电、电力通信、信号传输、保证海岛居民的生产生活和海上工作平台正常运行中起关键作用。如果电缆的原材料不纯，或者在制作过程中出现制作工艺的问题，电缆的绝缘层可能会存在气隙、杂质或突出物，在这些存在气隙和突出物的部位极易发生局部放电，可能会导致电缆发生故障，影响正常的生产生活。此外，海底电缆的环境比较恶劣，绝缘材料易受侵蚀，在局部放电的作用下，还会加剧绝缘材料的老化，最终导致主绝缘击穿发生故障。因此，监测海底电缆局部放电，对于及早发现故障隐患，提高电力设备的稳定性和可靠性具有重大意义。

电缆的局部放电一般发生于电缆终端或者电缆的中间接头等工艺复杂的部位，因此对电缆局部放电的监测一般是将传感器安装在电缆终端或者电缆中间接头部分。电缆局部放电的检测方法主要有特高频检测法、高频电流检测法、超声检测法、耦合电容法等。但是这些方法适用于对陆上电缆的监测，由于海底电缆的中间接头处于特殊的工作环境，普通的传感器难于安装在海底电缆的接头处，且海底电缆的中间接头与地面的监控中心距离较长，传感器的信号无法传输这么长的距离，传统的信号处理装置在海底环境中无法得到有效的供电，因此，将对陆上电缆的局部放电的监测方式直接应用于海底电缆的局部放电监测可靠性较低。

针对相关技术中对电缆局部放电的监测不适用于对海底电缆局部放电的监测的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种海底电缆局部放电信号检测装置及系统，以解决相关技术中对电缆局部放电的监测不适用于对海底电缆局部放电的监测的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种海底电缆局部放电信号检测装置。该装置包括：电容耦合传感器，集成于海底电缆的中间接头的内部，用于检测局部放电信号；以及信号处理器，集成于海底电缆的中间接头的内部，与电容耦合传感器和监测终端相连接，用于对局部放电信号执行信号处理，得到传输信号，其中，监测终端用于根据传输信号监测海底电缆的局部放电。

进一步地，中间接头包括外半导体层，电容耦合传感器包括两个铝箔，两个铝箔为长度小于外半导体层的直径的铝箔，分别径向缠绕在中间接头的外半导体层的外部，两个铝箔在中间接头的轴向上相距超过预设距离。

进一步地，两个铝箔包括第一铝箔和第二铝箔，第一铝箔与中间接头的线芯相连接，第二铝箔与中间接头的屏蔽层相连接。

进一步地，该装置还包括：电光转换模块，与信号处理器相连接，用于将传输信号由电信号转换为光信号。

进一步地，该装置还包括：感应取电模块，设置于中间接头的线芯外部，与信号处理器相连接，用于将产生的感应电压供给信号处理器。

进一步地，感应取电模块为多匝感应线圈，多匝感应线圈缠绕在中间接头的线芯外部。

进一步地，该装置还包括：稳压模块，连接在感应取电模块和信号处理器之间，用于对感应电压进行稳压处理。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种海底电缆局部放电监测系统。该系统包括：监测终端；海底电缆局部放电信号检测装置，其中，海底电缆局部放电监测装置包括：电容耦合传感器，集成于海底电缆的中间接头的内部，用于检测局部放电信号；信号处理器，与电容耦合传感器和监测终端相连接，集成于海底电缆的中间接头的内部，用于对局部放电信号执行信号处理，得到传输信号，其中，监测终端用于根据传输信号监测海底电缆的局部放电；以及信号传输机构，用于执行监测终端与海底电缆局部放电信号检测装置之间的信号传输。

进一步地，海底电缆局部放电信号检测装置还包括：电光转换模块，与信号处理器相连接，用于将传输信号由电信号转换为光信号，其中，信号传输机构为光纤。

进一步地，该系统还包括：光电信号采集模块，与光纤和监测终端相连接，用于将光信号转换为电信号。

本发明通过将电容耦合传感器和信号处理器集成于海底电缆的中间接头的内部，分别用于检测局部放电信号和对局部放电信号执行信号处理，得到传输信号以使与信号处理器相连接的监控终端根据传输信号检测海底电缆的局部放电，解决了相关技术中对电缆局部放电的监测不适用于对海底电缆局部放电的监测的问题，进而达到了对海底电缆的局部放电执行监测的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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：

图1是根据本发明第一实施例的海底电缆局部放电信号检测装置的示意图；

图2是根据本发明第二实施例的海底电缆局部放电信号检测装置的示意图；

图3是根据本发明实施例的感应取电模块的示意图；

图4是根据本发明第一实施例的海底电缆局部放电信号检测系统的示意图；以及

图5是根据本发明第二实施例的海底电缆局部放电信号检测系统的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请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，以便这里描述的本申请的实施例。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。

本发明的实施例提供了一种海底电缆局部放电信号检测装置。

图1是根据本发明第一实施例的海底电缆局部放电信号检测装置的示意图。如图1所示，该装置包括电容耦合传感器10和信号处理器20。

电容耦合传感器10集成于海底电缆的中间接头30的内部，用于检测局部放电信号。将电容耦合传感器10内置于海底电缆中间接头30可以保护电容耦合传感器10不受到海水的腐蚀以及海底的压强对传感器造成的影响。

信号处理器20集成于海底电缆的中间接头30的内部，与电容耦合传感器10和监测终端40相连接，用于对局部放电信号执行信号处理，得到传输信号。监测终端40用于根据传输信号监测海底电缆的局部放电，监测终端40可以是在陆地上的监测终端40，可以通过有线或无线的通讯方式与信号处理器20相连接。由于传感器的信号较小，难于进行长距离传输，通过信号处理器20可以对传感器采集的信号执行处理，使得传感器采集的信号适于长距离传输，例如，对传感器采集的信号执行滤波和放大等信号处理。

该实施例提供的海底电缆局部放电信号检测装置，通过将电容耦合传感器10和信号处理器20集成于海底电缆的中间接头30的内部，分别用于检测局部放电信号和对局部放电信号执行信号处理，得到传输信号以使与信号处理器20相连接的监控终端根据传输信号检测海底电缆的局部放电，解决了相关技术中对电缆局部放电的监测不适用于对海底电缆局部放电的监测的问题，进而达到了对海底电缆的局部放电执行监测的效果。

海底电缆的结构中有一层外半导体层，由于中间接头30也包括与海底电缆相同的结构，因此，中间接头30也包括外半导体层。电容耦合传感器10可以设置在外半导体层，具体而言，电容耦合传感器10包括两个铝箔，两个铝箔为长度小于外半导体层的直径的铝箔，分别径向缠绕在中间接头30的外半导体层的外部。由于铝箔的长度小于外半导体层的直径，因此，铝箔径向缠绕在外半导体层外部时不是闭合的环形，而是有一个缺口。两个铝箔在中间接头30的轴向上相距超过预设距离，两个铝箔可以视作两个相互绝缘体，使得两个铝箔可以存储电能。两个铝箔包括第一铝箔和第二铝箔，第一铝箔可以与中间接头30的线芯相连接，第二铝箔可以与中间接头30的屏蔽层相连接。

优选地，该装置还可以包括电光转换模块，电光转换模块与信号处理器20相连接，可以将传输信号由电信号转换为光信号，光信号可以通过光纤传输，电光转换模块可以通过光纤与监测终端40相连接，光信号相较于电信号传输距离较长。

该装置还可以包括感应取电模块，感应取电模块可以设置于中间接头30的线芯外部，与信号处理器20相连接，用于将产生的感应电压供给信号处理器20。感应取电模块可以是多匝感应线圈，多匝感应线圈可以缠绕在中间接头30的线芯外部。优选地，该装置还可以包括稳压模块，连接在感应取电模块和信号处理器20之间，用于对感应电压进行稳压处理。

图2是根据本发明第二实施例的海底电缆局部放电信号检测装置的示意图。该实施例可以作为上述第一实施例的优选实施方式，如图2所示，该装置包括电容耦合传感器10，信号处理器20，电光转换模块50和感应取电模块60。

两段海底电缆70之间通过中间接头30相连接，电容耦合传感器10集成于海底电缆70的中间接头30的内部，用于检测局部放电信号。信号处理器20集成于海底电缆70的中间接头30的内部，与电容耦合传感器10和监测终端40相连接，用于对局部放电信号执行信号处理，得到传输信号。电光转换模块50与信号处理器20相连接，用于将电信号转换为光信号。感应取电模块60套设在中间接头30内部的电缆上，与信号处理器20和电光转换模块50相连接，用于从电缆中取得电能，为信号处理器20和电光转换模块50提供电源。

上述实施例中的感应取电模块60的具体实施方式可以如图3所示。图3是根据本发明实施例的感应取电模块60的示意图。如图3所示，感应取电模块60包括取电线圈601，取电线圈601缠绕在海底电缆内部的高压输电线701上，冲击保护电路602与取电线圈601引出的两端相连接，用于防止感应取电模块60中与冲击保护电路602相连接的其它电路受到过大电流或电压的冲击。整流滤波电路603与冲击保护电路602相连接，用于对取能线圈601取得的电能进行整流和滤波。整流滤波电路603还与电压取样电路605和直流斩波器604相连接，直流斩波器604用于输出电压，直流斩波器604还与供电管理模块607相连接，保护电路606与电压取样电路605和直流斩波器604相连接。

本发明的实施例还提供了一种海底电缆局部放电信号检测系统。需要说明的是，本发明实施例的海底电缆局部放电信号检测系统可以包括本发明的海底电缆局部放电信号检测装置。

图4是根据本发明第一实施例的海底电缆局部放电信号检测系统的示意图。该系统包括监测终端40，海底电缆局部放电信号检测装置和信号传输机构。

海底电缆局部放电信号检测装置100包括电容耦合传感器10和信号处理器20。电容耦合传感器10集成于海底电缆的中间接头30的内部，用于检测局部放电信号。信号处理器20与电容耦合传感器10和监测终端40相连接，集成于海底电缆的中间接头30的内部，用于对局部放电信号执行信号处理，得到传输信号。

信号传输机构90用于执行监测终端40与海底电缆局部放电信号检测装置100之间的信号传输。监测终端40用于根据传输信号监测海底电缆的局部放电，监测终端40可以是在陆地上的监测终端40，可以通过有线或无线的通讯方式与信号处理器20相连接。

优选地，海底电缆局部放电信号检测装置100还可以包括电光转换模块，与信号处理器20相连接，用于将传输信号由电信号转换为光信号，其中，信号传输机构90为光纤。

优选地，该系统还可以包括光电信号采集模块，与光纤和监测终端40相连接，用于将光信号转换为电信号。

图5是根据本发明第二实施例的海底电缆局部放电信号检测系统的示意图。该实施例可以作为上述第一实施例的优选实施方式，如图5所示，该系统包括海底电缆局部放电信号检测装置100，信号传输机构90，光电转换模块80和监测终端40。

海底电缆局部放电信号检测装置100内置于中间接头30，海底电缆局部放电信号检测装置100可以通过电光转换模块将电信号转换为光信号，海底电缆局部放电信号检测装置100通过信号传输机构90与监测终端40相连接，该实施例中信号传输机构90为光纤。光电转换模块80设置在海底电缆局部放电信号检测装置100与监测终端40之间，可以将光信号转换为电信号以传输给监测终端40。

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。

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 (10)

1.一种海底电缆局部放电信号检测装置，其特征在于，包括：

电容耦合传感器，集成于海底电缆的中间接头的内部，用于检测局部放电信号；以及

信号处理器，集成于所述海底电缆的中间接头的内部，与所述电容耦合传感器和监测终端相连接，用于对所述局部放电信号执行信号处理，得到传输信号，其中，所述监测终端用于根据所述传输信号监测所述海底电缆的局部放电。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中间接头包括外半导体层，所述电容耦合传感器包括两个铝箔，所述两个铝箔为长度小于所述外半导体层的直径的铝箔，分别径向缠绕在所述中间接头的外半导体层的外部，所述两个铝箔在所述中间接头的轴向上相距超过预设距离。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述两个铝箔包括第一铝箔和第二铝箔，所述第一铝箔与所述中间接头的线芯相连接，所述第二铝箔与所述中间接头的屏蔽层相连接。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

电光转换模块，与所述信号处理器相连接，用于将所述传输信号由电信号转换为光信号。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

感应取电模块，设置于所述中间接头的线芯外部，与所述信号处理器相连接，用于将产生的感应电压供给所述信号处理器。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述感应取电模块为多匝感应线圈，所述多匝感应线圈缠绕在所述中间接头的线芯外部。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

稳压模块，连接在所述感应取电模块和所述信号处理器之间，用于对所述感应电压进行稳压处理。

8.一种海底电缆局部放电监测系统，其特征在于，包括：

监测终端；

海底电缆局部放电信号检测装置，其中，所述海底电缆局部放电监测装置包括：电容耦合传感器，集成于海底电缆的中间接头的内部，用于检测局部放电信号；信号处理器，与所述电容耦合传感器和监测终端相连接，集成于海底电缆的中间接头的内部，用于对所述局部放电信号执行信号处理，得到传输信号，其中，所述监测终端用于根据所述传输信号监测所述海底电缆的局部放电；以及

信号传输机构，用于执行所述监测终端与所述海底电缆局部放电信号检测装置之间的信号传输。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述海底电缆局部放电信号检测装置还包括：电光转换模块，与所述信号处理器相连接，用于将所述传输信号由电信号转换为光信号，

其中，所述信号传输机构为光纤。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

光电信号采集模块，与所述光纤和所述监测终端相连接，用于将所述光信号转换为电信号。