CN106353659A - 一种电缆局部放电动态平衡抗干扰装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
一种电缆局部放电动态平衡抗干扰装置及其工作方法，涉及本发明涉及电缆局部放电测量领域。电缆局部放电故障传统测量，不能兼顾成本和准确性。本发明调压器与电源连接，励磁变压器与调压器连接，励磁变压器的高电位端与电抗器及高压滤波器依次串联，动态平衡阻抗器与局放检测仪连接，动态平衡阻抗器的接地端和励磁变压器的低电位端接公共地GND；动态平衡阻抗器的藕合电容接线端和被测电缆接线端分别连接无局放耦合电容Ck和被测电缆Cx的低电位端，高压滤波器的输出HV端并联连接无局放耦合电容Ck和被测电缆Cx的高电位端。本技术方案有效降低试验成本，剔除多种干扰，测试结果更精确。
Description
技术领域
本发明涉及电缆局部放电测量领域，尤其是一种电缆局部放电动态平衡抗干扰装置及其工作方法。
背景技术
电缆在电力系统中扮演着输送电能的作用，电缆的绝缘结构如果长时间发生持续的局部放电,绝缘介电性能可能会严重受损，如果局部放电故障一直未被发现和处理最终可能导致发生灾难性的故障。因此，对电缆进行局部放电检测及时发现其绝缘故障显得格外重要。
传统测量中，针对不同类型的干扰需采取不同的抗干扰措施，如：使用隔离变压器降低电源干扰；将整个系统单点接地，减小接地干扰；采用平衡测量法，或是增加屏蔽实验室降低周围电磁场的影响；使用脉冲鉴别法，区分内外部放电等。隔离变压器及屏蔽实验室的使用无疑会增加试验成本；若是单点接地处理不好，接地干扰仍难以避免；由于平衡测量法中对耦合电容要求极高，所以当耦合电容与试品的匹配度不高时，依然不能将干扰完全抑制掉，另外，该方法的测量结果直接削弱共模干扰，最终无法知晓此部分干扰类型；脉冲鉴别法因两路信号的路径不同及其他干扰的影响，两路信号波形可能有所畸变并且存在时延，致使该方法失效，也难以抑制外部放电干扰。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种电缆局部放电动态平衡抗干扰装置及其工作方法，以消除电缆局部放电检测中的各种干扰为目的。为此，本发明采取以下技术方案。
一种电缆局部放电动态平衡抗干扰装置，包括电源、调压器、励磁变压器、电抗器、高压滤波器、动态平衡阻抗器、局放检测仪，所述的调压器与电源连接，所述的励磁变压器与调压器连接，所述的励磁变压器的高电位端与电抗器及高压滤波器依次串联，所述的动态平衡阻抗器与局放检测仪连接，所述的动态平衡阻抗器的接地端和励磁变压器的低电位端接公共地GND；所述的动态平衡阻抗器的藕合电容接线端和被测电缆接线端分别连接无局放耦合电容Ck和被测电缆Cx的低电位端，所述的高压滤波器的输出HV端并联连接无局放耦合电容Ck和被测电缆Cx的高电位端；所述的动态平衡阻抗器对流经被测电缆和耦合电容上的信号进行取样，所述的局放检测仪用于接收、处理、显示动态平衡阻抗器的测试结果并对其实施控制。可方便的实现对被测电缆和耦合电容的信号采样，再经过局放检测仪的数据分析和处理，剔除多种干扰，提取出放电波形。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。
所述的动态平衡阻抗器包括用于采集流经耦合电容支路信号的可调阻抗Z1和用于采集被测电缆支路流经信号的固定阻抗Z2。通过可调阻抗和固定阻抗分别实现对耦合电容支路信号及被测电缆支路信号的采样。
所述的可调阻抗Z1中，耦合电容接线端与GND间并联连接有保护电阻RP1与气体放电管，互感器CT1二次侧并联连接有电阻RS1。RP1、RS1、互感器CT1线圈电感与被测电容支路构成RLC调谐电路，RS1将电流信号转为电压信号；气体放电管限制两端输入电压，对互感器CT1二次侧的连接设备起到过压保护的作用。
互感器CT1的初级绕组为滑动式，互感器CT1的初级绕组通过其连接的信号接收模块连接到局部放电检测仪的反馈控制信号输出端。通过信号接收模块接收来自局部放电检测仪的反馈控制信号，通过滑动式的自动平滑调节绕组匝数进而实现通道脉冲幅值的调节。
所述的固定阻抗Z2中，被测电缆接线端与GND间并联连接有保护电阻RP2与气体放电管，互感器CT2的初级线圈为固定匝数，互感器CT2的二次侧并联连接有电阻RS2。RP2、RS2、互感器CT2线圈电感与被测电缆支路构成调谐电路，RS2将电流信号转为电压信号；气体放电管限制两端输入电压，对互感器CT2的二次侧的连接设备起到过压保护的作用。
所述的动态平衡阻抗器设有用于电磁屏蔽的金属外壳，所述的可调阻抗Z1和固定阻抗Z2中间用接地屏蔽金属板隔离。将动态平衡阻抗器整体放进一个电磁屏蔽金属壳中，能够避免外界电磁干扰的影响；在可调阻抗Z1和固定阻抗Z2中间用接地屏蔽金属板隔离，防止彼此之间出现电感耦合、电容耦合等干扰。
一种电缆局部放电动态平衡抗干扰装置的工作方法，包括以下步骤：
1）按照试验原理接好线路，把耦合电容和被测电缆分别连接到动态平衡阻抗器的藕合电容接线端和被测电缆接线端；
2）用校准脉冲发生器对局放检测仪系统进行视在放电量的校准，
校准工作时，在不施加试验电压的前提下，用校准脉冲发生器给高压端HV及GND打方波模拟放电，通过局放仪发出命令自动调整可调阻抗Z1，使得局放仪两通道显示的放电量相等，从而使两通道的测试灵敏度及信噪比相同；
3）撤掉校准脉冲发生器，施加试验电压进行测试，动态平衡阻抗装置采集流经耦合电容和被测电缆上的脉冲信号，并将两路信号同时输入局放检测仪，由局放检测仪系统对双路信号进行预处理；系统对于每种干扰,根据其在时域、频域不同的特征，采用不同的滤波方式，有层次的实施软件滤波，在滤除周期性窄带干扰及抑制白噪声后，信号只留下一般处理方法难以鉴别的外部局放信号与内部局放信号；此时，系统对双通道CH1、CH2脉冲的极性进行判断，极性相反为电缆放电，可直接利用局放检测仪的专家诊断系统智能识别放电类型；极性相同，判断为外部放电干扰脉冲，可利用专家诊断系统识别干扰类型，利用局放检测仪的软件调整两脉冲相位差使之为0后，便可剔除干扰，提取出放电波形由专家诊断系统智能识别放电类型。
通过视在放电量的校准，保证了局放检测仪双通道的相关参数值设定相同；通过施加试验电压进行测试的信号处理过程，去除了干扰，能够方便的提取出放电波形由专家诊断系统智能识别放电类型。
有益效果：
1、可以滤除大部分来自公共测量回路的干扰，使得在进行电缆局部放电测试时，无需准备隔离变压器、大容量调压装置、屏蔽实验室，降低试验成本，有很强的实用性。
2、用户在通过动态平衡阻抗装置采集双路信号交给局放检测仪处理后，可根据检测仪指示操作反馈控制按钮自动调整动态平衡阻抗，不必随被试电缆长度及耦合电容的不同而更换不同的阻抗，应用场合广泛；自动反馈调节操作简单，避免了手动调节的不便，降低调节误差，缩短用时；可保留、识别干扰脉冲波形。
3、基于脉冲极性鉴别，与软件抗干扰配合补偿脉冲时延，有层次的实施滤波，剔除干扰，提取、识别真正的局放信号，测试结果更精确。
附图说明
图1是本发明结构原理图。
图2是本发明动态平衡阻抗器的结构原理图。
图3是本发明测试流程图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
如图1-3所示，一种电缆局部放电动态平衡抗干扰装置，包括电源、调压器、励磁变压器、电抗器、高压滤波器、动态平衡阻抗器、局放检测仪，所述的调压器与电源连接，所述的励磁变压器与调压器连接，所述的励磁变压器的高电位端与电抗器及高压滤波器依次串联，所述的动态平衡阻抗器与局放检测仪连接，所述的动态平衡阻抗器的接地端和励磁变压器的低电位端接公共地GND；所述的动态平衡阻抗器的藕合电容接线端和被测电缆接线端分别连接无局放耦合电容Ck和被测电缆Cx的低电位端，所述的高压滤波器的输出HV端并联连接无局放耦合电容Ck和被测电缆Cx的高电位端；所述的动态平衡阻抗器对流经被测电缆和耦合电容上的信号进行取样，所述的局放检测仪用于接收、处理、显示动态平衡阻抗器的测试结果并对其实施控制。可方便的实现对被测电缆和耦合电容的信号采样，再经过局放检测仪的数据分析和处理，剔除多种干扰，提取出放电波形。
为了实现对不同的支路流经信号进行采集，所述的动态平衡阻抗器包括用于采集流经耦合电容支路信号的可调阻抗Z1和用于采集被测电缆支路流经信号的固定阻抗Z2。通过可调阻抗和固定阻抗分别实现对耦合电容支路信号及被测电缆支路信号的采样。
为了把电流信号转换为电压信号，并实现对互感器CT1二次侧连接设备的保护，所述的可调阻抗Z1中，耦合电容接线端与GND间并联连接有保护电阻RP1与气体放电管，互感器CT1二次侧并联连接有电阻RS1。RP1、RS1、互感器CT1线圈电感与被测电容支路构成RLC调谐电路，RS1将电流信号转为电压信号，气体放电管限制两端输入电压，对互感器CT1二次侧的连接设备起到过压保护的作用。
为了接收局部放电检测仪的反馈控制信号和实现通道脉冲幅值的调节，互感器CT1的初级绕组为滑动式，互感器CT1的初级绕组通过其连接的信号接收模块连接到局部放电检测仪的反馈控制信号输出端。通过信号接收模块接收来自局部放电检测仪的反馈控制信号，通过滑动式的自动平滑调节绕组匝数进而实现通道脉冲幅值的调节。
为了把电流信号转换为电压信号，并实现对互感器CT2二次侧连接设备的保护，所述的固定阻抗Z2中，被测电缆接线端与GND间并联连接有保护电阻RP2与气体放电管，互感器CT2的初级线圈为固定匝数，互感器CT2的二次侧并联连接有电阻RS2。RP2、RS2、互感器CT2线圈电感与被测电缆支路构成调谐电路，RS2将电流信号转为电压信号；气体放电管限制两端输入电压，对互感器CT2的二次侧的连接设备起到过压保护的作用。
为了避免外界电磁干扰和防止彼此之间出现耦合干扰，所述的动态平衡阻抗器设有用于电磁屏蔽的金属外壳，所述的可调阻抗Z1和固定阻抗Z2中间用接地屏蔽金属板隔离。将动态平衡阻抗器整体放进一个电磁屏蔽金属壳中，能够避免外界电磁干扰的影响；在可调阻抗Z1和固定阻抗Z2中间用接地屏蔽金属板隔离，防止彼此之间出现电感耦合、电容耦合等干扰。
一种电缆局部放电动态平衡抗干扰装置的工作方法，包括以下步骤：
1）按照试验原理接好线路，把耦合电容和被测电缆分别连接到动态平衡阻抗器的藕合电容接线端和被测电缆接线端；
2）用校准脉冲发生器对局放检测仪系统进行视在放电量的校准，
校准工作时，在不施加试验电压的前提下，用校准脉冲发生器给高压端HV及GND打方波模拟放电，通过局放仪发出命令自动调整可调阻抗Z1，使得局放仪两通道显示的放电量相等，从而使两通道的测试灵敏度及信噪比相同；
3）撤掉校准脉冲发生器，施加试验电压进行测试，动态平衡阻抗装置采集流经耦合电容和被测电缆上的脉冲信号，并将两路信号同时输入局放检测仪，由局放检测仪系统对双路信号进行预处理；系统对于每种干扰,根据其在时域、频域不同的特征，采用不同的滤波方式，有层次的实施软件滤波，在滤除周期性窄带干扰及抑制白噪声后，信号只留下一般处理方法难以鉴别的外部局放信号与内部局放信号；此时，系统对双通道CH1、CH2脉冲的极性进行判断，极性相反为电缆放电，可直接利用局放检测仪的专家诊断系统智能识别放电类型；极性相同，判断为外部放电干扰脉冲，可利用专家诊断系统识别干扰类型，利用局放检测仪的软件调整两脉冲相位差使之为0后，便可剔除干扰，提取出放电波形由专家诊断系统智能识别放电类型。
通过视在放电量的校准，保证了局放检测仪双通道的相关参数值设定相同；通过施加试验电压进行测试的信号处理过程，去除了干扰，能够方便的提取出放电波形由专家诊断系统智能识别放电类型。
以上图1-3所示的一种电缆局部放电动态平衡抗干扰装置及其工作方法是本发明的具体实施例，已经体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。
Claims (7)
1.一种电缆局部放电动态平衡抗干扰装置，其特征在于：包括电源、调压器、励磁变压器、电抗器、高压滤波器、动态平衡阻抗器、局放检测仪，所述的调压器与电源连接，所述的励磁变压器与调压器连接，所述的励磁变压器的高电位端与电抗器及高压滤波器依次串联，所述的动态平衡阻抗器与局放检测仪连接，所述的动态平衡阻抗器的接地端和励磁变压器的低电位端接公共地GND；所述的动态平衡阻抗器的藕合电容接线端和被测电缆接线端分别连接无局放耦合电容Ck和被测电缆Cx的低电位端，所述的高压滤波器的输出HV端并联连接无局放耦合电容Ck和被测电缆Cx的高电位端；所述的动态平衡阻抗器对流经被测电缆和耦合电容上的信号进行取样，所述的局放检测仪用于接收、处理、显示动态平衡阻抗器的测试结果并对其实施控制。
2.根据权利要求1所述的一种电缆局部放电动态平衡抗干扰装置，其特征在于： 所述的动态平衡阻抗器包括用于采集流经耦合电容支路信号的可调阻抗Z1和用于采集被测电缆支路流经信号的固定阻抗Z2。
3.根据权利要求2所述的一种电缆局部放电动态平衡抗干扰装置，其特征在于： 所述的可调阻抗Z1中，耦合电容接线端与GND间并联连接有保护电阻RP1与气体放电管，互感器CT1二次侧并联连接有电阻RS1。
4.根据权利要求3所述的一种电缆局部放电动态平衡抗干扰装置，其特征在于：互感器CT1的初级绕组为滑动式，互感器CT1的初级绕组通过其连接的信号接收模块连接到局部放电检测仪的反馈控制信号输出端。
5.根据权利要求2所述的一种电缆局部放电动态平衡抗干扰装置，其特征在于：所述的固定阻抗Z2中，被测电缆接线端与GND间并联连接有保护电阻RP2与气体放电管，互感器CT2的初级线圈为固定匝数，互感器CT2的二次侧并联连接有电阻RS2。
6.根据权利要求1所述的一种电缆局部放电动态平衡抗干扰装置，其特征在于：所述的动态平衡阻抗器设有用于电磁屏蔽的金属外壳，所述的可调阻抗Z1和固定阻抗Z2中间用接地屏蔽金属板隔离。
7.采用权利要求1所述的一种电缆局部放电动态平衡抗干扰装置的工作方法，其特征在于包括以下步骤：
1）按照试验原理接好线路，把耦合电容和被测电缆分别连接到动态平衡阻抗器的藕合电容接线端和被测电缆接线端；
2）用校准脉冲发生器对局放检测仪系统进行视在放电量的校准，
校准工作时，在不施加试验电压的前提下，用校准脉冲发生器给高压端HV及GND打方波模拟放电，通过局放仪发出命令自动调整可调阻抗Z1，使得局放仪两通道显示的放电量相等，从而使两通道的测试灵敏度及信噪比相同；
3）撤掉校准脉冲发生器，施加试验电压进行测试，动态平衡阻抗装置采集流经耦合电容和被测电缆上的脉冲信号，并将两路信号同时输入局放检测仪，由局放检测仪系统对双路信号进行预处理；系统对于每种干扰,根据其在时域、频域不同的特征，采用不同的滤波方式，有层次的实施软件滤波，在滤除周期性窄带干扰及抑制白噪声后，信号只留下一般处理方法难以鉴别的外部局放信号与内部局放信号；此时，系统对双通道CH1、CH2脉冲的极性进行判断，极性相反为电缆放电，可直接利用局放检测仪的专家诊断系统智能识别放电类型；极性相同，判断为外部放电干扰脉冲，可利用专家诊断系统识别干扰类型，利用局放检测仪的软件调整两脉冲相位差使之为0后，便可剔除干扰，提取出放电波形由专家诊断系统智能识别放电类型。
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