CN109283433A - 一种针对局部放电和接地环流的电缆联合检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种针对局部放电和接地环流的电缆联合检测装置及方法，包括：双频带电流线圈、双芯同轴电缆、信号处理箱、网线、服务器；所述双频带电流线圈输入端通过电缆接头连接电缆，输出端通过双芯同轴电缆连接信号处理箱，所述信号处理箱通过网线连接服务器；所述双频带电流线圈用于对局部放电脉冲信号以及环流信号进行测量；所述信号处理箱用于对局部放电脉冲信号以及环流信号进行滤波、数据采集、数据处理以及传输。本发明将电缆短路/接地故障在线监测和局部放电在线监测合二为一，节省监测装置安装成本，有利于快速、综合、准确地进行电缆绝缘状态监测并兼具实用性、可靠性和功能性。
Description
技术领域
本发明涉及电力电缆绝缘状态监测和故障缺陷诊断技术，特别是一种针对局部放电和接地环流的电缆联合检测装置及方法。
背景技术
电能在现代社会中起着越来越重要的作用，电能传输作为整个电力系统配送电能的中间环节，其重要性毋庸置疑。伴随着城市电网的升级改造，由电力电缆取代架空线路是电缆未来发展的必然趋势，电力电缆相比架空线有着巨大的优势，不仅大量减少了城市空间，完善城市规划，防止恶劣天气对线路的破坏影响同时也避免了不必要的安全隐患的发生。可是，由于电力电缆线路常年埋于土地之中，周围土壤的潮湿，气体杂质等环境复杂，也存在着许多不可避免的缺陷问题,由于自身的构造和所处环境，各种因素对电缆的绝缘造成影响，导致绝缘性降低，甚至破损，电缆故障始终较高，因此研究有效的电力电缆在线监测方法势在必行。
长期以来，针对电缆的监测主要集中在绝缘性能上，传统的周期性预防检测以达不到现代电力电缆发展的需求，通过电学有效手段针对这些变化量进行实时测量能够达到监测电缆绝缘和运行状况的目的。电力电缆自身构造不同于架空线，由线芯导体，绝缘层，填充层，金属护层和外保护层构成。当其线芯流经电流，会在一定空间内产生电磁场，这种现象会影响到电缆的金属护层，在金属护层上产生感应电动势，称为感应电压。当流经的线芯电流增大，其周围磁场相应的增强，在金属护层上所引起的感应电压也就相应的增大，当电缆线路发生故障或金属护层裸露造成金属护层短接时，金属护层就会与大地之间构成一个有效的电流通路，在其感应电压的条件下产生回路电流，即电缆的接地环流。接地环流的存在对电缆造成巨大影响，首要影响就是降低了电缆线芯的载流量，影响其运行效果，其次由于环流的存在，会造成金属护层温度不断上升，造成绝缘一定程度的减弱，缩短电缆运行寿命。因此对接地环流的测量以反映短路故障等严重故障。此外，对于潜隐性或者发展性绝缘故障，很大一部分会表现为电缆的局部放电，因此，对局部放电的测量能够动态的反映、跟踪和监视电缆绝缘故障的发生和发展，避免电缆事故发生。在实际应用中，接地环流对绝缘的劣化发展状况反映不明显，仅能够响应突发的相间或对地的护层绝缘故障，而局部放电虽然能够监测绝缘的劣化发展，但缺乏量化表征能力，另外，接地环流和局部放电的信号耦合方式相近，且信号传输方式一致，单独安装两种监测装置和线路会增加现场施工、安装、调试和维护成本，且信号之间相互孤立，不利于进行电缆的绝缘综合诊断。
发明内容
本发明的目的是提供一种针对局部放电和接地环流的电缆联合检测装置及方法，旨在解决现有技术中针对局部放电以及接地环流的监测需要分别进行，造成施工维护成本大，诊断效果差的问题，实现节省监测装置安装成本，有利于快速、综合、准确地进行电缆绝缘状态监测并兼具实用性、可靠性和功能性。
为达到上述技术目的，本发明提供了一种针对局部放电和接地环流的电缆联合检测装置，所述装置包括：
双频带电流线圈、双芯同轴电缆、信号处理箱、网线、服务器；
所述双频带电流线圈输入端通过电缆接头连接电缆，输出端通过双芯同轴电缆连接信号处理箱，所述信号处理箱通过网线连接服务器；
所述双频带电流线圈用于对局部放电脉冲信号以及环流信号进行测量；
所述信号处理箱用于对局部放电脉冲信号以及环流信号进行滤波、数据采集、数据处理以及传输。
优选地，所述双频带电流线圈采用双独立结构，既可以对低频信号进行测量，也可以测量高频信号；
对于低频信号，可以响应频带范围10Hz-1KHz的较低频电流信号，响应灵敏度为0.01V/A；对于高频信号，可以响应频带范围0.1MHz-10MHz的较高频局部放电信号，灵敏度不低于1V/A。
优选地，所述信号处理箱包括电压信号滤波模块、数字信号采集模块、信号处理模块以及无线通讯模块。
优选地，所述接地环流通过局部放电脉冲信号的变化量值、平均放电幅值以及相位-幅值特征谱图来检测。
优选地，所述局部放电通过环流幅值信号是否超过线芯电流的5％，或者是否超过10A，或者是否超过投运初期的50％，来判断电缆是否受损。
本发明还提供了一种针对局部放电和接地环流的电缆联合检测方法，所述方法包括以下步骤：
S1、利用双频带电流线圈对运行电缆的局放脉冲信号和环流信号分别进行测量；
S2、对局放脉冲信号和环流信号进行滤波、数据采集、数据处理以及传输；
S3、分别对局放脉冲信号以及环流信号进行分析，评价局部放电以及接地环流对电缆的影响程度。
优选地，所述双频带电流线圈采用双独立结构，既可以对低频信号进行测量，也可以测量高频信号；
对于低频信号，可以响应频带范围10Hz-1KHz的较低频电流信号，响应灵敏度为0.01V/A；对于高频信号，可以响应频带范围0.1MHz-10MHz的较高频局部放电信号，灵敏度不低于1V/A。
优选地，所述分别对局放脉冲信号以及环流信号进行分析具体操作为：
以线芯电流的5％为比较阈值，或者以10A为判断标准，或者以是否超过投运初期的50％作为标准，当接地环流的幅值超过阈值时，即可认为护层绝缘受损；
对局部放电变化量值、平均放电幅值以及相位-幅值特征谱图进行分析，并与环流监测结果相结合，用于电缆绝缘辅助诊断，对故障严重程度进行评价。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
与现有技术相比，本发明通过双频带电流线圈对运行电缆的局放脉冲信号和环流信号分别进行测量，分别对信号进行处理，分析判断是否对电缆造成损害，实现在电缆运行过程中测量、采集、分析其接地电流中的局放信号和环流，通过软件分析进行电缆绝缘状态的综合诊断与评估，丰富了传统的电缆接地环流在线监测技术，从而提高电缆运行可靠性。本发明将电缆短路/接地故障在线监测和局部放电在线监测合二为一，解决了现有技术中针对局部放电以及接地环流的监测需要分别进行，造成施工维护成本大，诊断效果差的问题，实现节省监测装置安装成本，有利于快速、综合、准确地进行电缆绝缘状态监测并兼具实用性、可靠性和功能性。
附图说明
图1为本发明实施例中所提供的一种针对局部放电和接地环流的电缆联合检测装置示意图；
图2为本发明实施例中所提供的一种针对局部放电和接地环流的电缆联合检测方法流程图；
图中，1-双频带电流线圈，2-双芯同轴电缆，3-信号处理箱，4-网线，5-服务器。
具体实施方式
为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
下面结合附图对本发明实施例所提供的一种针对局部放电和接地环流的电缆联合检测装置及方法进行详细说明。
如图1所示，本发明实施例公开了一种针对局部放电和接地环流的电缆联合检测装置，包括：
双频带电流线圈、双芯同轴电缆、信号处理箱、网线、服务器；
所述双频带电流线圈输入端通过电缆接头连接电缆，输出端通过双芯同轴电缆连接信号处理箱，所述信号处理箱通过网线连接服务器；
所述双频带电流线圈用于对局部放电脉冲信号以及环流信号进行测量；
所述信号处理箱用于对局部放电脉冲信号以及环流信号进行滤波、数据采集、数据处理以及传输。
通过双频带电流线圈对运行电缆金属保护层接地线的局放脉冲信号和环流信号分别进行测量，所述双频带电流线圈采用双独立结构，既可以对低频信号进行测量，也可以测量高频信号。对于低频信号，可以响应频带范围10Hz-1KHz的较低频电流信号，响应灵敏度为0.01V/A，对于高频信号，可以响应频带范围0.1MHz-10MHz的较高频局部放电信号，灵敏度不低于1V/A。
测量信号经由双芯同轴电缆到达信号处理箱，通过信号处理箱对局放脉冲信号和环流信号进行滤波、数据采集、数据处理以及传输。所述信号处理箱包括电压信号滤波模块、数字信号采集模块、信号处理模块以及无线通讯模块。通过信号处理箱后，输出的信号通过网线传输到服务器上，通过服务器对信号进行分析。
服务器对信号处理箱输出的环流幅值信号进行分析，包括以线芯电流的5％为比较阈值，或者以10A为判断标准，或者以是否超过投运初期的50％作为标准，当接地环流的幅值超过阈值时，即可认为护层绝缘受损，监测系统则发出报警，另外，也可通过环流超过阈值的程度对故障严重程度进行评价。
服务器对信号处理箱输出的局部放电信号进行分析，包括对局部放电变化量值、平均放电幅值以及相位-幅值特征谱图分析，同时局部放电监测结果能够与环流监测结果相结合，用于电缆绝缘辅助诊断，对故障严重程度进行评价。
本发明实施例通过双频带电流线圈对运行电缆的局放脉冲信号和环流信号分别进行测量，分别对信号进行处理，分析判断是否对电缆造成损害，实现在电缆运行过程中测量、采集、分析其接地电流中的局放信号和环流，通过软件分析进行电缆绝缘状态的综合诊断与评估，丰富了传统的电缆接地环流在线监测技术，从而提高电缆运行可靠性。本发明将电缆短路/接地故障在线监测和局部放电在线监测合二为一，节省监测装置安装成本，有利于快速、综合、准确地进行电缆绝缘状态监测并兼具实用性、可靠性和功能性。
如图2所示，本发明实施例还公开了一种针对局部放电和接地环流的电缆联合检测方法，包括以下步骤：
S1、利用双频带电流线圈对运行电缆的局放脉冲信号和环流信号分别进行测量；
S2、对局放脉冲信号和环流信号进行滤波、数据采集、数据处理以及传输；
S3、分别对局放脉冲信号以及环流信号进行分析，评价局部放电以及接地环流对电缆的影响程度。
通过双频带电流线圈对运行电缆金属保护层接地线的局放脉冲信号和环流信号分别进行测量，所述双频带电流线圈采用双独立结构，既可以对低频信号进行测量，也可以测量高频信号。对于低频信号，可以响应频带范围10Hz-1KHz的较低频电流信号，响应灵敏度为0.01V/A，对于高频信号，可以响应频带范围0.1MHz-10MHz的较高频局部放电信号，灵敏度不低于1V/A。
对局放脉冲信号和环流信号进行滤波、数据采集、数据处理以及传输。
对输出的环流幅值信号进行分析，包括以线芯电流的5％为比较阈值，或者以10A为判断标准，或者以是否超过投运初期的50％作为标准，当接地环流的幅值超过阈值时，即可认为护层绝缘受损，监测系统则发出报警，另外，也可通过环流超过阈值的程度对故障严重程度进行评价。
对输出的局部放电信号进行分析，包括对局部放电变化量值、平均放电幅值以及相位-幅值特征谱图分析，同时局部放电监测结果能够与环流监测结果相结合，用于电缆绝缘辅助诊断，对故障严重程度进行评价。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种针对局部放电和接地环流的电缆联合检测装置，其特征在于，所述装置包括：
双频带电流线圈、双芯同轴电缆、信号处理箱、网线、服务器；
所述双频带电流线圈输入端通过电缆接头连接电缆，输出端通过双芯同轴电缆连接信号处理箱，所述信号处理箱通过网线连接服务器；
所述双频带电流线圈用于对局部放电脉冲信号以及环流信号进行测量；
所述信号处理箱用于对局部放电脉冲信号以及环流信号进行滤波、数据采集、数据处理以及传输。
2.根据权利要求1所述的一种针对局部放电和接地环流的电缆联合检测装置，其特征在于，所述双频带电流线圈采用双独立结构，既可以对低频信号进行测量，也可以测量高频信号；
对于低频信号，可以响应频带范围10Hz-1KHz的较低频电流信号，响应灵敏度为0.01V/A；对于高频信号，可以响应频带范围0.1MHz-10MHz的较高频局部放电信号，灵敏度不低于1V/A。
3.根据权利要求1所述的一种针对局部放电和接地环流的电缆联合检测装置，其特征在于，所述信号处理箱包括电压信号滤波模块、数字信号采集模块、信号处理模块以及无线通讯模块。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种针对局部放电和接地环流的电缆联合检测装置，其特征在于，所述接地环流通过局部放电脉冲信号的变化量值、平均放电幅值以及相位-幅值特征谱图来检测。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种针对局部放电和接地环流的电缆联合检测装置，其特征在于，所述局部放电通过环流幅值信号是否超过线芯电流的5％，或者是否超过10A，或者是否超过投运初期的50％，来判断电缆是否受损。
6.一种针对局部放电和接地环流的电缆联合检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、利用双频带电流线圈对运行电缆的局放脉冲信号和环流信号分别进行测量；
S2、对局放脉冲信号和环流信号进行滤波、数据采集、数据处理以及传输；
S3、分别对局放脉冲信号以及环流信号进行分析，评价局部放电以及接地环流对电缆的影响程度。
7.根据权利要求6所述的一种针对局部放电和接地环流的电缆联合检测方法，其特征在于，所述双频带电流线圈采用双独立结构，既可以对低频信号进行测量，也可以测量高频信号；
对于低频信号，可以响应频带范围10Hz-1KHz的较低频电流信号，响应灵敏度为0.01V/A；对于高频信号，可以响应频带范围0.1MHz-10MHz的较高频局部放电信号，灵敏度不低于1V/A。
8.根据权利要求6或7所述的一种针对局部放电和接地环流的电缆联合检测方法，其特征在于，所述分别对局放脉冲信号以及环流信号进行分析具体操作为：
以线芯电流的5％为比较阈值，或者以10A为判断标准，或者以是否超过投运初期的50％作为标准，当接地环流的幅值超过阈值时，即可认为护层绝缘受损；
对局部放电变化量值、平均放电幅值以及相位-幅值特征谱图进行分析，并与环流监测结果相结合，用于电缆绝缘辅助诊断，对故障严重程度进行评价。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190129 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |