CN108896890A - 一种电缆中间接头局放信号检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电缆中间接头局放信号检测系统，包括激励光源、具有荧光光纤传感器的光纤、光纤接线盒以及荧光光谱仪；其中，具有荧光光纤传感器的光纤穿入由中间接头连接的电力电缆中并沿电力电缆长度方向延伸，其中间部位的荧光光纤传感器与中间接头相贴合，两端分别与激励光源及光纤接线盒的输入端相连；光纤接线盒的输出端与荧光光谱仪相连；荧光光纤传感器的传感元件为荧光材料，且传感元件的光谱范围与中间接头局部放电产生的光谱范围相匹配。实施本发明，能够不受电气的干扰，具备抗干扰能力强等优点，并快速、准确地检测出电力电缆中间接头绝缘存在的隐患，从而可以及时实施应对措施，减少停电等带来的经济损失。
Description
技术领域
本发明涉及电缆局部放电信号检测技术领域，尤其涉及一种电缆中间接头局放信号检测系统及方法。
背景技术
电力电缆因具有良好的电性能和热性能，并且结构简单、制造周期短、工作耐受温度高、无油、敷设方便等特点，被广泛的应用于电力系统的各个电压等级中。但是，使用到一定年限后，电力电缆可能出现内部绝缘缺陷（特别是电力电缆的中间接头），这种缺陷因局部放电腐蚀而逐渐扩大，最终必然导致绝缘击穿而造成电网停电事故。因此，有必要对电力电缆的局部放电信号进行检测，用以预防可能出现的内部绝缘缺陷。
目前，电力电缆的局部放电监测一般采用停电进行耐压试验、震荡波监测等，涉及到供电可靠性，而且缺陷程度在较大的范围内才能被发现。
因此，亟需一种针对电力电缆的中间接头的局部放电检测方式，能够不受电气的干扰，具备抗干扰能力强等优点，并快速、准确地检测出电力电缆中间接头绝缘存在的隐患，从而可以及时实施应对措施，减少停电等带来的经济损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电缆中间接头局放信号检测系统及方法，能够不受电气的干扰，具备抗干扰能力强等优点，并快速、准确地检测出电力电缆中间接头绝缘存在的隐患，从而可以及时实施应对措施，减少停电等带来的经济损失。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电缆中间接头局放信号检测系统，包括激励光源、具有荧光光纤传感器的光纤、光纤接线盒以及荧光光谱仪；其中，
所述具有荧光光纤传感器的光纤穿入由中间接头连接的电力电缆中并沿电力电缆长度方向延伸，其中间部位的荧光光纤传感器与所述中间接头相贴合，两端分别与所述激励光源及所述光纤接线盒的输入端相连；
所述光纤接线盒的输出端与所述荧光光谱仪相连；
其中，所述荧光光纤传感器的传感元件为荧光材料，且所述传感元件的光谱范围与所述中间接头局部放电产生的光谱范围相匹配。
其中，所述荧光光纤传感器平行贴合在所述中间接头的上方或缠绕贴合在所述中间接头的外表面。
其中，所述光纤为塑料光纤、石英光纤或玻璃光纤。
其中，所述荧光光谱仪为型号SPECTRO XEPOS的手持光谱仪。
其中，所述电力电缆为交联聚乙烯电缆。
本发明实施例还提供了一种电缆中间接头局放信号检测方法，所述方法包括以下步骤：
将具有荧光光纤传感器的光纤穿入由中间接头连接的电力电缆中并沿所述电力电缆长度方向延伸，其中间部位的荧光光纤传感器与所述中间接头相贴合，一端与一激励光源相连，另一端通过光纤接线盒接入荧光光谱仪；其中，所述荧光光纤传感器的传感元件为荧光材料，且所述传感元件的光谱范围与所述中间接头局部放电产生的光谱范围相匹配；
开启所述激励光源，读取所述荧光光谱仪的当前荧光光谱参数；
将所读取到的当前荧光光谱参数与预设的中间接头形成局部放电前后的荧光光谱参数进行对比，并根据对比结果，确定出所述中间接头局部放电现象的存在情况。
其中，所述将所读取到的当前荧光光谱参数与预设的中间接头形成局部放电前后的荧光光谱参数进行对比，并根据对比结果，确定出所述中间接头局部放电现象的存在情况的具体步骤包括：
当所读取到的当前荧光光谱参数与预设的中间接头形成局部放电前的荧光光谱参数相匹配时，则确定所述中间接头局部放电现象存在；
当所读取到的当前荧光光谱参数与预设的中间接头形成局部放电后的荧光光谱参数相匹配时，则确定所述中间接头局部放电现象不存在。
其中，所述荧光光纤传感器平行贴合在所述中间接头的上方或缠绕贴合在所述中间接头的外表面。
与现有技术相对比，本发明实施例具有如下有益效果：
在本发明实施例中，由于荧光光纤传感器的传感元件由荧光材料形成，并利用荧光参数的固有特性与外界因素的关系，通过测量荧光参数就可根据荧光材料的内在固有特性得到外界因素的原理，实现荧光光纤传感器对中间接头局放信号的快速、准确检测，具有不受电气的干扰，抗干扰能力强等优点，及时发现电力电缆中间接头绝缘存在的隐患，从而可以及时实施应对措施，减少停电等带来的经济损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的电缆中间接头局放信号检测系统的立体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的电缆中间接头局放信号检测方法的流程图。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种电缆中间接头局放信号检测系统，包括激励光源1、具有荧光光纤传感器3的光纤2、光纤接线盒4以及荧光光谱仪5；其中，
具有荧光光纤传感器3的光纤2穿入由中间接头T连接的电力电缆L中并沿电力电缆L长度方向延伸，其中间部位的荧光光纤传感器3与中间接头T相贴合，两端分别与激励光源1及光纤接线盒4的输入端相连；
光纤接线盒4的输出端与荧光光谱仪5相连；
其中，荧光光纤传感器3的传感元件为荧光材料，且传感元件的光谱范围与中间接头T局部放电产生的光谱范围相匹配。
应当说明的是，为了进一步精确感应中间接头T的局放信号，减少检测误差，可以设置多根具有荧光光纤传感器3的光纤2穿入，且每一根光纤2上的荧光光纤传感器3平行贴合在中间接头T的上方或缠绕贴合在中间接头T的外表面；其中，该光纤2为塑料光纤、石英光纤或玻璃光纤。当然，由于电力电缆L外围通过铠装来保护，因此具有荧光光纤传感器3的光纤2都应用穿入电力电缆L的铠装中，尽量与电力电缆L的端面贴合。
在本发明实施例中，光纤2与激励光源1、光纤接线盒4及荧光光谱仪5等器件相连。由于光纤2上荧光光纤传感器3的荧光材料在受到激励光源1的照射后，其内部的电子吸收了光子能量，从基态低能级跃迁到激发态高能级，而当电子从高能级跃迁回到低能级时，将会辐射出荧光。荧光的各种参数受外界因素影响发生变化，而荧光参数与外界因素的关系为荧光材料的内在固有特性，通过测量荧光参数就可以根据荧光材料的内在固有特性得到外界因素。因此，荧光光纤传感器3的光谱范围与电力电缆L的中间接头T局部放电产生的光谱范围相匹配时，在荧光光谱仪5读取相应的荧光光谱参数，并对比中间接头T形成局部放电前后的荧光光谱参数，就能判断出中间接头T局部放电现象是否存在。
在本发明实施例中，荧光光纤传感器3具有良好绝缘性、抗腐蚀性、抗电磁干扰性，以及柔软性强、抗老化强、光电转化率高、线性度好、可放大倍数高、暗电流小等优点，同时对微弱光线较敏感，能检测来自各方向的光，而不受数值孔径范围的限制；如接受光刺激，荧光材料将会敏感的发生改变并永久的固化下来。
在本发明实施例中，光纤接线盒4能够外接固定型号数据或光纤接头，如比较常用的光电转换器。
在本发明实施例中，荧光光谱仪5能够携带数据线接入光纤接线盒4并读取光纤2传输过来荧光光纤光谱数据进行荧光参数分析，且具有液晶显示屏，类似手机轻便携带、防水防潮、更换电池容易等优点。在一个实施例中，荧光光谱仪5为型号SPECTRO XEPOS的手持光谱仪。
在本发明实施例中，电力电缆L为交联聚乙烯电缆。
本发明实施例中的电缆中间接头局放信号检测系统的工作原理为：荧光光纤传感器3的光纤2穿入电力电缆L的铠装中，并紧贴在中间接头T上（如平行排放或缠绕），由一端接到外部的光纤接线盒4中并通过光纤接线盒4连接荧光光谱仪5，另一端接到激励光源1中。
开启激励光源1，荧光光纤传感器3的荧光材料在受到激励光源1的照射后，其内部的电子吸收了光子能量，从基态低能级跃迁到激发态高能级，而当电子从高能级跃迁回到低能级时，将会辐射出荧光。一旦电力电缆L的中间接头T产生局部放电信号，其周围的光就会发生改变，因荧光光纤传感器3的荧光材料对微弱光线较敏感，且具备的光谱范围与中间接头T局部放电产生的光谱范围相匹配，使得荧光光纤传感器3能快速感应出中间接头T局部放电产生的光发生变化，并将所感应的光谱数据传送给荧光光谱仪5进行分析。只要荧光光谱仪5判断出所接收到的光谱数据区别于中间接头T正常情况下的光谱数据，则就能确定中间接头T产生了局部放电信号。
如图2所示，为本发明实施例中，提出的一种电缆中间接头局放信号检测方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、将具有荧光光纤传感器的光纤穿入由中间接头连接的电力电缆中并沿所述电力电缆长度方向延伸，其中间部位的荧光光纤传感器与所述中间接头相贴合，一端与一激励光源相连，另一端通过光纤接线盒接入荧光光谱仪；其中，所述荧光光纤传感器的传感元件为荧光材料，且所述传感元件的光谱范围与所述中间接头局部放电产生的光谱范围相匹配；
在步骤S1中，荧光光纤传感器平行贴合在中间接头的上方或缠绕贴合在中间接头的外表面。
步骤S2、开启所述激励光源，读取所述荧光光谱仪的当前荧光光谱参数；
步骤S3、将所读取到的当前荧光光谱参数与预设的中间接头形成局部放电前后的荧光光谱参数进行对比，并根据对比结果，确定出所述中间接头局部放电现象的存在情况。
在步骤S3中，当所读取到的当前荧光光谱参数与预设的中间接头形成局部放电前的荧光光谱参数相匹配时，则确定中间接头局部放电现象存在；当所读取到的当前荧光光谱参数与预设的中间接头形成局部放电后的荧光光谱参数相匹配时，则确定中间接头局部放电现象不存在。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
与现有技术相对比，本发明实施例具有如下有益效果：
在本发明实施例中，由于荧光光纤传感器的传感元件由荧光材料形成，并利用荧光参数的固有特性与外界因素的关系，通过测量荧光参数就可根据荧光材料的内在固有特性得到外界因素的原理，实现荧光光纤传感器对中间接头局放信号的快速、准确检测，具有不受电气的干扰，抗干扰能力强等优点，及时发现电力电缆中间接头绝缘存在的隐患，从而可以及时实施应对措施，减少停电等带来的经济损失。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种电缆中间接头局放信号检测系统，其特征在于，包括激励光源（1）、具有荧光光纤传感器（3）的光纤（2）、光纤接线盒（4）以及荧光光谱仪（5）；其中，
所述具有荧光光纤传感器（3）的光纤（2）穿入由中间接头连接的电力电缆中并沿所述电力电缆长度方向延伸，其中间部位的荧光光纤传感器（3）与所述中间接头相贴合，两端分别与所述激励光源（1）及所述光纤接线盒（4）的输入端相连；
所述光纤接线盒（4）的输出端与所述荧光光谱仪（5）相连；
其中，所述荧光光纤传感器（3）的传感元件为荧光材料，且所述传感元件的光谱范围与所述中间接头局部放电产生的光谱范围相匹配。
2.根据权利要求1所述的电缆中间接头局放信号检测系统，其特征在于，所述荧光光纤传感器（3）平行贴合在所述中间接头的上方或缠绕贴合在所述中间接头的外表面。
3.根据权利要求2所述的电缆中间接头局放信号检测系统，其特征在于，所述光纤（2）为塑料光纤、石英光纤或玻璃光纤。
4.根据权利要求3所述的电缆中间接头局放信号检测系统，其特征在于，所述荧光光谱仪（5）为型号SPECTRO XEPOS的手持光谱仪。
5.根据权利要求4所述的电缆中间接头局放信号检测系统，其特征在于，所述电力电缆为交联聚乙烯电缆。
6.一种电缆中间接头局放信号检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将具有荧光光纤传感器的光纤穿入由中间接头连接的电力电缆中并沿所述电力电缆长度方向延伸，其中间部位的荧光光纤传感器与所述中间接头相贴合，一端与一激励光源相连，另一端通过光纤接线盒接入荧光光谱仪；其中，所述荧光光纤传感器的传感元件为荧光材料，且所述传感元件的光谱范围与所述中间接头局部放电产生的光谱范围相匹配；
开启所述激励光源，读取所述荧光光谱仪的当前荧光光谱参数；
将所读取到的当前荧光光谱参数与预设的中间接头形成局部放电前后的荧光光谱参数进行对比，并根据对比结果，确定出所述中间接头局部放电现象的存在情况。
7.根据权利要求6所述的电缆中间接头局放信号检测方法，其特征在于，所述将所读取到的当前荧光光谱参数与预设的中间接头形成局部放电前后的荧光光谱参数进行对比，并根据对比结果，确定出所述中间接头局部放电现象的存在情况的具体步骤包括：
当所读取到的当前荧光光谱参数与预设的中间接头形成局部放电前的荧光光谱参数相匹配时，则确定所述中间接头局部放电现象存在；
当所读取到的当前荧光光谱参数与预设的中间接头形成局部放电后的荧光光谱参数相匹配时，则确定所述中间接头局部放电现象不存在。
8.根据权利要求6所述的电缆中间接头局放信号检测方法，其特征在于，所述荧光光纤传感器平行贴合在所述中间接头的上方或缠绕贴合在所述中间接头的外表面。
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