CN108152569A - 电缆过电压信号检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电缆过电压信号检测方法，包括：电流传感器感应屏蔽接地线的电缆接地电流信号；电流传感器将电缆接地电流信号转换为二次电流信号，电流传感器将二次电流信号输入至电流转换电压电路中，电流转换电压电路将二次电流信号转换为二次电压信号；将二次电压信号进行信号还原得到电缆芯线对地电压。本发明申请的电缆过电压信号检测方法，通过电流传感器获取电缆接地电流信号，将电缆接地电流信号转换为二次电流信号,将二次电流信号转换为二次电压信号，将二次电压信号进行信号还原得到电缆芯线对地电压；可以直接利用电流传感器实时检测电缆中的过电压，极大的提高了工作效率。

Description

电缆过电压信号检测方法及装置
技术领域
本发明涉及电缆过电压检测领域，尤其涉及电缆过电压信号检测方法及装置。
背景技术
电力电缆在运行过程中除了长期受到工作电压的作用外，还会受到由于各种原因而引起的比工作电压高得多的电压作用，这种高于正常运行电压的异常电压就是过电压。常见的过电压分为工频过电压、操作过电压和雷电过电压三类。三类过电压的频率范围差异很大，工频过电压的频率在Hz级，操作过电压的频率在kHz级，而雷电过电压的频率高达MHz级。过电压会直接危害到电缆的正常工作，造成电缆事故，准确获取各种过电压水平对保障电缆安全运行非常重要。
为了实测过电压电压水平，目前通常是在停电情况下断开套管或电流互感器末屏，接入电压取样装置，设备带电测量过电压水平后，再次停电拆除电压取样装置，然后恢复系统正常运行。此种目前检测方式无法满足电缆中的操作过电压和雷电过电压的测量需求，并不能实时的检测电缆中的过电压。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供电缆过电压信号检测方法，其能解决目前检测方式无法满足电缆中的操作过电压和雷电过电压的测量需求，并不能实时的检测电缆中的过电压的问题。
本发明的目的之二在于提供电缆过电压信号检测装置，其能解决目前检测方式无法满足电缆中的操作过电压和雷电过电压的测量需求，并不能实时的检测电缆中的过电压的问题。
本发明的目的之一采用以下技术方案实现：
电缆过电压信号检测方法，包括：
获取电缆接地电流信号，电流传感器感应屏蔽层接地线的电缆接地电流信号；
二次电压信号转换，所述电流传感器将所述电缆接地电流信号转换为二次电流信号，所述电流传感器将所述二次电流信号输入至电流转换电压电路中，所述电流转换电压电路将所述二次电流信号转换为二次电压信号；
还原电缆芯线对地电压，将所述二次电压信号进行信号还原得到电缆芯线对地电压。
进一步地，还包括将所述电缆芯线对地电压发送至上位机中，上位机判断所述电缆芯线对地电压是否超过电压阈值，若是，则发出告警信号。
进一步地，还包括存储所述电缆芯线对地电压。
进一步地，所述还原电缆芯线对地电压具体为：所述电流转换电压电路将所述二次电压信号输入至积分器中，所述积分器将所述二次电压信号进行积分处理得到电压信号，所述积分器将所述电压信号输入至波形恢复模块，所述波形恢复模块对所述电压信号进行波形恢复处理并得到电缆芯线对地电压。
本发明的目的之二采用以下技术方案实现：
电缆过电压信号检测装置，包括：等效电容、电流传感器、电流转换电压电路、积分器、波形恢复模块，电缆芯线与电缆屏蔽层之间构成等效电容，所述屏蔽层接地线穿过所述电流传感器，所述电流传感器与所述电流转换电压电路连接，所述电流转换电压电路与所述积分器连接，所述积分器与所述波形恢复模块连接，所述电流传感器的输出端所述电流转换电压电路的输入端连接，所述电流转换电压电路的输出端与所述积分器的输入端连接，所述积分器的输出端与所述波形恢复模块的输出端连接；
所述电流传感器感应所述屏蔽层接地线的电缆接地电流信号，所述电流传感器将所述电缆接地电流信号转换为二次电流信号，所述电流传感器将所述二次电流信号输入至电流转换电压电路中，所述电流转换电压电路将所述二次电流信号转换为二次电压信号；所述电流转换电压电路将所述二次电压信号输入至积分器中，所述积分器将所述二次电压信号进行积分处理得到电压信号，所述积分器将所述电压信号输入至波形恢复模块，所述波形恢复模块对所述电压信号进行波形恢复处理并得到电缆芯线对地电压。
进一步地，还包括上位机，所述上位机与所述波形恢复模块连接，所述波形恢复模块将所述电缆芯线对地电压发送至所述上位机，所述上位机判断所述电缆芯线对地电压是否超过电压阈值，若是，则发出告警信号。
进一步地，所述上位机包括控制模块、告警模块以及存储模块，所述控制模块用于判断所述电缆芯线对地电压是否超过电压阈值，若是，则所述控制模块发送告警指令至告警模块，所述告警模块根据所述告警指令发出告警信号，所述存储模块用于存储所述电缆芯线对地电压。
进一步地，所述电流传感器为宽频带电流传感器。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明申请的电缆过电压信号检测方法，通过电流传感器获取电缆接地电流信号，电流传感器将电缆接地电流信号转换为二次电流信号，电流传感器将二次电流信号输入至电流转换电压电路中，电流转换电压电路将二次电流信号转换为二次电压信号，将二次电压信号进行信号还原得到电缆芯线对地电压；此种方式不需在停电情况下断开套管或电流互感器末屏，可以直接利用电流传感器实时检测电缆中的过电压，极大的提高了工作效率，及时有效的检测电缆中的过电压，保障了电缆的正常工作，避免了电缆事故的发生。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
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：
图1为本发明的电缆过电压信号检测方法的流程图；
图2为本发明的电缆过电压信号检测装置的结构框图；
图3为本发明的电缆过电压信号检测装置的工作原理示意图。
图中：1、电缆屏蔽层；2、电缆芯线；3、等效电容；4、电流传感器；5、电流转换电压电路；6、积分器；7、屏蔽层接地线。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1所示的本发明的电缆过电压信号检测方法，电缆包括电缆芯线、电缆屏蔽层、屏蔽层接地线，电缆屏蔽层通过屏蔽层接地线接地，该方法包括：
获取电缆接地电流信号，电流传感器感应屏蔽层接地线的电缆接地电流信号。具体为：屏蔽层接地线穿过电流传感器，电缆芯线与电缆屏蔽层之间构成等效电容，电流传感器感应屏蔽层接地线的电缆接地电流信号；电缆芯线上的交流电流经过等效电容输出至屏蔽层接地线上形成电缆接地电流，电缆接地电流为i1(t)，电流传感器获取i1(t)，等效电容的电容量为C，则i1(t)为电容量C乘以电缆芯线原始电压u在时间上的微分，即进行以下公式运算：C为电容量，i1(t)为电缆接地电流，u为电缆芯线原始电压，t为获取时刻。
二次电压信号转换，电流传感器将电缆接地电流信号转换为二次电流信号，电流传感器将二次电流信号输入至电流转换电压电路中电流转换电压电路将二次电流信号转换为二次电压信号；具体为：将上一步骤获取电缆接地电流信号中的数据作为参照量，电流传感器将电缆接地电流，即i1(t)转换为二次电流，二次电流为i2(t),具体为做出以下运算：i2(t)＝k1×i1(t)，k1为电流传感器中的电流转换线性系数，此系数为出厂系数，i2(t)为二次电流，i1(t)为电缆接地电流；电流传感器将i2(t)输出值电流转换电压电路，电流转换电压电路将i2(t)转换为二次电压，二次电压为U2(t)，具体做如下运算：U2(t)＝k2×i2(t)，k2为电流转换电压模块中的转换线性系数，U2(t)为二次电压，i2(t)为二次电流。
还原电缆芯线对地电压，将二次电压信号进行信号还原得到电缆芯线对地电压。具体为：电流转换电压电路将二次电压信号输入至积分器中，积分器将二次电压信号进行积分处理得到电压信号，积分器将电压信号输入至波形恢复模块，波形恢复模块对电压信号进行波形恢复处理并得到电缆芯线对地电压。举例说明为：以步骤二次电压信号转换中的数据作为依据，电流转换电压电路将二次电压(即U2(t))输入至时间常数为T的积分器中，积分器对U2(t)进行积分处理，得到经过积分处理后的电压，电压为U(t)，具体为做出以下运算：U(t)为积分器进行积分处理后得到的电压，T为积分器中时间长数，U2(t)为二次电压；积分器将经过积分处理得到的电压U(t)输出值波形恢复模块，波形恢复模块对电压U(t)进行波形恢复处理，得到电缆芯线对地电压(即电缆过电压)，电缆芯线对地电压为U1(t)。在本实施例中U(t)、U1(t)、、U2(t)、T、C、k1、k2满足以下公式(1)和(2)：
在公式(1)公式(2)中，U(t)为积分器进行积分处理后得到的电压，U1(t)为电缆芯线对地电压，T为积分器中时间长数，U2(t)为二次电压，k1为电流传感器中的电流转换线性系数，k2为电流转换电压模块中的转换线性系数，C为电容量，K为总换算系数；由上述公式(2)可推出以下公式(3)：
在公式(3)中T为积分器中时间长数，k1为电流传感器中的电流转换线性系数，k2为电流转换电压模块中的转换线性系数，C为电容量。
电缆全频域过电压信号检测装置初次安装时，从运行监控平台上获取正常运行时电缆对地电压的峰值U1(p)，从电缆全频域过电压信号检测装置读取测量电压的峰值U(p)，此时总换算系数K满足以下公式(4)：
在公式(4)中，U1(p)为电缆对地电压的峰值，U(p)为从电缆全频域过电压信号检测装置读取测量电压的峰值；根据上述公式(3)和公式(4)即可计算出K的具体值。
将电缆芯线对地电压发送至上位机中，并存储所述电缆芯线对地电压，上位机判断所述电缆芯线对地电压是否超过电压阈值，若是，则发出告警信号。
如图2-3所示，本发明的电缆过电压信号检测装置，图3中的i1(t)为电缆接地电流，i2(t)为二次电流，U(t)为积分器6进行积分处理后得到的电压，电缆包括电缆芯线2、电缆屏蔽层1、屏蔽层接地线7，电缆屏蔽层1通过屏蔽层接地线7接地，屏蔽层接地线7穿过电流传感器4，该装置包括等效电容3、电流传感器4、电流转换电压电路5、积分器6、波形恢复模块，电流传感器4为宽频带电流传感器4；电流转换电压电路5为串联电阻电路，串联电阻为R；电缆芯线2与电缆屏蔽层1之间构成等效电容3，电流传感器4与电流转换电压电路5连接，电流转换电压电路5与积分器6连接，积分器6与波形恢复模块连接，电流传感器4的输出端电流转换电压电路5的输入端连接，电流转换电压电路5的输出端与积分器6的输入端连接，积分器6的输出端与波形恢复模块的输出端连接；
电流传感器4感应屏蔽接线上的电缆接地电流信号(即图3中的i1(t))，电流传感器4将电缆接地电流信号转换为二次电流信号，即转换为图3中的二次电流i2(t)，电流传感器4将二次电流信号(即图3中的二次电流i2(t))输入至电流转换电压电路5中，电流转换电压电路5将二次电流信号转换为二次电压信号；电流转换电压电路5将二次电压信号输入至积分器6中，积分器6将二次电压信号进行积分处理得到电压信号(即图3中的电压U(t))，积分器6将电压信号输入至波形恢复模块，波形恢复模块对电压信号进行波形恢复处理并得到电缆芯线对地电压。
还包括上位机，上位机与波形恢复模块连接，波形恢复模块将电缆芯线对地电压发送至上位机，上位机判断电缆芯线对地电压是否超过电压阈值，若是，则发出告警信号。上位机包括控制模块、告警模块以及存储模块，控制模块用于判断判断电缆芯线对地电压是否超过电压阈值，若是，则控制模块发送告警指令至告警模块，告警模块根据告警指令发出告警信号，存储模块用于存储电缆芯线对地电压。
本发明申请的电缆过电压信号检测方法，通过电流传感器获取电缆接地电流信号，电流传感器将电缆接地电流信号转换为二次电流信号，电流传感器将二次电流信号输入至电流转换电压电路中，电流转换电压电路将二次电流信号转换为二次电压信号，将二次电压信号进行信号还原得到电缆芯线对地电压；此种方式不需在停电情况下断开套管或电流互感器末屏，可以直接利用电流传感器实时检测电缆中的过电压，极大的提高了工作效率，及时有效的检测电缆中的过电压，保障了电缆的正常工作，避免了电缆事故的发生。
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.电缆过电压信号检测方法，其特征在于包括：
获取电缆接地电流信号，电流传感器感应屏蔽层接地线的电缆接地电流信号；
二次电压信号转换，所述电流传感器将所述电缆接地电流信号转换为二次电流信号，所述电流传感器将所述二次电流信号输入至电流转换电压电路中，所述电流转换电压电路将所述二次电流信号转换为二次电压信号；
还原电缆芯线对地电压，将所述二次电压信号进行信号还原得到电缆芯线对地电压。
2.如权利要求1所述的电缆过电压信号检测方法，其特征在于：还包括将所述电缆芯线对地电压发送至上位机中，上位机判断所述电缆芯线对地电压是否超过电压阈值，若是，则发出告警信号。
3.如权利要求1所述的电缆过电压信号检测方法，其特征在于：还包括存储所述电缆芯线对地电压。
4.如权利要求1所述的电缆过电压信号检测方法，其特征在于：所述还原电缆芯线对地电压具体为：所述电流转换电压电路将所述二次电压信号输入至积分器中，所述积分器将所述二次电压信号进行积分处理得到电压信号，所述积分器将所述电压信号输入至波形恢复模块，所述波形恢复模块对所述电压信号进行波形恢复处理并得到电缆芯线对地电压。
5.电缆过电压信号检测装置，其特征在于包括：等效电容、电流传感器、电流转换电压电路、积分器、波形恢复模块，电缆芯线与电缆屏蔽层之间构成等效电容，所述屏蔽层接地线穿过所述电流传感器，所述电流传感器与所述电流转换电压电路连接，所述电流转换电压电路与所述积分器连接，所述积分器与所述波形恢复模块连接，所述电流传感器的输出端所述电流转换电压电路的输入端连接，所述电流转换电压电路的输出端与所述积分器的输入端连接，所述积分器的输出端与所述波形恢复模块的输出端连接；
所述电流传感器感应所述屏蔽层接地线的电缆接地电流信号，所述电流传感器将所述电缆接地电流信号转换为二次电流信号，所述电流传感器将所述二次电流信号输入至电流转换电压电路中，所述电流转换电压电路将所述二次电流信号转换为二次电压信号；所述电流转换电压电路将所述二次电压信号输入至积分器中，所述积分器将所述二次电压信号进行积分处理得到电压信号，所述积分器将所述电压信号输入至波形恢复模块，所述波形恢复模块对所述电压信号进行波形恢复处理并得到电缆芯线对地电压。
6.如权利要求5所述的电缆过电压信号检测装置，其特征在于：还包括上位机，所述上位机与所述波形恢复模块连接，所述波形恢复模块将所述电缆芯线对地电压发送至所述上位机，所述上位机判断所述电缆芯线对地电压是否超过电压阈值，若是，则发出告警信号。
7.如权利要求6所述的电缆过电压信号检测装置，其特征在于：所述上位机包括控制模块、告警模块以及存储模块，所述控制模块用于判断所述电缆芯线对地电压是否超过电压阈值，若是，则所述控制模块发送告警指令至告警模块，所述告警模块根据所述告警指令发出告警信号，所述存储模块用于存储所述电缆芯线对地电压。
8.如权利要求5所述的电缆过电压信号检测装置，其特征在于：所述电流传感器为宽频带电流传感器。
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