CN109946575A - 基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统，包括复合电场局部放电装置、信号采集单元、信号处理单元、信号传输单元、和主机显示单元五个部分构成；所述信号采集单元输出口连接信号处理单元，所述信号传输单元连接在信号处理单元的末尾；所述主机显示单元用于获取从信号处理单元传过来的数据，并进行局部放电相位谱图和脉冲序列相位谱图的描点，将结果显示在基于Labview软件平台和Matlab软件平台的界面上，并可进行数据提取、存储和读取。本发明的Matlab软件平台用于数据处理，将采集到的数据生成PRPD谱图，可供用户有效直观的展示局放相位、脉冲幅值和局放次数通过比对经行模式识别。
Description
技术领域
本发明涉及电气工程领域局部放电测量技术，具体涉及一种基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统。
背景技术
目前，硅橡胶预制式中间接头已被广泛应用到输电线路和配电网中。根据相关统计资料，截止2010年底，我国电缆线路总长度较十年前电缆总长度延伸约27％。随着电缆的伸长中间接头的使用随之增多，硅橡胶凭借着其良好的绝缘性能和机械性能被广泛运用在预制式中间接头。由于预制式中间接头为多层固体复合介质绝缘结构，绝缘结构紧凑且需要在现场条件安装成型，影响其绝缘性能的原因很多，因而发生事故的概率远远大于电力电缆本体。对据有关资料统计表明，在电缆运行中由于中间接头绝缘故障引发的电缆故障占50％。
当前用于检测电缆局放电检测传感器多采用基于高频电流法，其中高频CT的运用尤为广泛，这种传感器通常卡在电缆本体或接地线上进行检测，卡在接地线干扰较大，不利于测量，卡在电缆本体测量时传感器内径要大于电缆直径，高频CT受到电缆尺寸的限制，在测量不同直径电缆时使用的高频CT也不同，由于高频CT较为笨重，非常不便于携带和对直径较粗的电缆进行局部放电检测。
发明内容
本发明要解决的技术问题:针对现有技术的上述问题，提供一种基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统，本发明能够有效完成运行中电力电缆带电局部放电的检测工作，通过配备了螺旋形状可拉伸的螺旋传感器，能够有效适用于各种尺寸的高压电缆，具有现场适用性强、使用安全性高、操作简便的特点，尤其适用于狭小的检测场地，可大幅提升试验人员工作效率，并具有可靠的检测效果。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统，包括复合电场局部放电装置、信号采集单元、信号处理单元、信号传输单元、和主机显示单元五个部分构成。所述信号采集单元输出口连接信号处理单元，所述信号传输单元连接在信号处理单元的末尾；
优选地，所述复合电场局部放电装置包含复合电压源部分和模拟局部放电装置两部分，其中复合电压源部分包括高压直流电源、脉冲电源、电压复合单元外围元器件。
优选地，所述信号采集单元为螺旋传感器；
优选地，所述信号处理单元包括放大电路、I\U信号转化装置、滤波电路、检波电路以及电压反馈放大电路和稳压电路，信号处理单元外层采用带有屏蔽的设备外壳复合构成；
优选地，所述信号传输单元用于将信号处理单元处理过的数据送入主机显示单元，信号传输单元为两端均为BNC接头的高频同轴传输线；
优选地，所述主机显示单元用于获取从信号处理单元传过来的数据，并进行局部放电相位谱图和脉冲序列相位谱图的描点，将结果显示在基于Labview软件平台和Matlab软件平台的界面上，并可进行数据提取、存储和读取。
优选地，所述电压反馈放大电路和稳压电路的输出端连接数据显示单元的输入端；
优选地，所述高压直流电源和所述脉冲电源的输出端连接所述复合单元的输入端；
优选地，所述模拟局部放电装置主要由针板型电极和硅橡胶试样构成；
优选地，所述螺旋传感器采用螺旋形状可拉伸纯铜丝；
优选地，所述螺旋传感器连接放大电路，经放大电路后的电流进入I\U信号转化装置、经I\U装置后电流信号变成电压信号，再经过滤波电路、检波电路以及电压反馈放大电路和稳压电路传入主机显示单元；
优选地，所述外壳屏蔽采用99.9％的纯铜丝编制而成的金属屏蔽网，屏蔽内嵌于外壳内；
优选地，所述复合单元由三个高压薄膜电容和两个高压电阻构成；
优选地，所述外壳采用环氧树脂制成；
优选地，所述信号为了满足对信号不同放大程度的需要，信号处理单元输出口有三个通道，每个通道的放大等级不同。；
优选地，所述主机显示单元包括信号转化和数据处理两部分。
本发明的基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统具有下述优点：
1、本发明装置结构简单，精度高，便于工作人员携带。
2、本发明的螺旋形状可拉伸的螺旋传感器，具有任意弯曲的特点，根据待检测高压电缆的尺寸调节螺旋形状可拉伸的螺旋传感器的拉伸长度，使得螺旋传感器长度与待检测高压电缆的尺寸匹配，可适应于不同型号、尺寸及大小的电力电缆，进一步节省了传感器配置费用。
3、本发明的基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统在整个局放检测过程中实现了非接触式检测，检测人员无需与高压电缆触碰，安全可靠性高。
4、本发明的基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统操作简便，有效提升了检测工作效率。通过将待检测高压电缆的长度方向上的多个检测点的局放信号进行横向对比，能快速方便地确定待检测高压电缆的缺陷程度及位置。
5、本发明的复合电场局部放电装置采用高压直流电叠加脉冲电压的方法，真实有效的模拟了电力电缆中间接头的局部放电情况。
6、本发明的主机显示单元功能强大，Labview软件平台搭载高速采集卡，具有高采样率、采样频率可更改、多信号转化通道、可实现同时连接多个设备进行数据采集、高精度的模数转换、数据可存储、实时观看采集数据等诸多优点。
7、本发明的Matlab软件平台用于数据处理，将采集到的数据生成PRPD谱图，可供用户有效直观的展示局放相位、脉冲幅值和局放次数通过比对经行模式识别。
附图说明
图1是本发明的复合电场局部放电装置图。
图2是本发明局部放电检测系统原理图。
图3是复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统结构图。
图4是本发明基于Labview软件平台和Matlab软件平台5s时间内对硅橡胶试样局部放电进行信号采集得到的PRPD谱图。
附图标记：1、高压直流电源；2、电容C1；3、电阻Z1；4、阻抗分压器内电容；5、阻抗分压器内电阻；6、阻抗分压器；7、电容C2；8电容C3；9、高压输出端；10、硅橡胶试样；11、板电极；12、高压包；13、IGBT；14、信号发生器；15、高压稳压电源；16、示波器；
101、复合电压源部分；102、针电极；103、硅橡胶试样；104、螺旋天线；105、地电极；106、信号处理单元；107、主机显示单元。
具体实施方式
以下结合附图来对本发明做进一步的说明。
基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统，包括复合电场局部放电装置、信号采集单元、信号处理单元、信号传输单元和主机显示单元五个部分构成。所述信号采集单元输出口连接信号处理单元，所述信号传输单元连接在信号处理单元的末尾；
优选地，所述复合电场局部放电装置包含复合电压源部分和模拟局部放电装置两部分，其中复合电压源包括高压直流电源、脉冲电源、电压复合单元外围元器件。
图1是本发明的复合电场局部放电装置图，包括高压直流电源1；电容C1 2；电阻Z13；阻抗分压器内电容4；阻抗分压器内电阻5；阻抗分压器6；电容C2 7；电容C3 8；高压输出端9；硅橡胶试样10；板电极11；高压包12；IGBT 13；信号发生器14；高压稳压电源15；示波器16。
优选地，所述信号采集单元为螺旋传感器；
优选地，所述信号处理单元包括放大电路、I\U信号转化装置、滤波电路、检波电路以及电压反馈放大电路和稳压电路，信号处理单元外层采用带有屏蔽的设备外壳复合构成；
优选地，所述信号传输单元用于将信号处理单元处理过的数据送入主机显示单元，信号传输单元为两端均为BNC接头的高频同轴传输线；
优选地，所述主机显示单元用于获取从信号处理单元传过来的数据，并进行局部放电相位谱图和脉冲序列相位谱图的描点，将结果显示在基于Labview软件平台和Matlab软件平台的界面上，并可进行数据提取、存储和读取。
图2是本发明局部放电检测系统原理图。复合电压源101用于给模拟局部放电装置施加电压，针电极102和硅橡胶试样103共同构成局部放电装置，地电极105接地。螺旋天线104用于采集局部放电信号，信号处理单元106将采集到的局部放电信号传给主机显示单元107。
优选地，所述电压反馈放大电路和稳压电路的输出端连接数据显示单元的输入端；
优选地，所述高压直流电源和所述脉冲电源的输出端连接所述复合单元的输入端；
优选地，所述模拟局部放电装置主要由针板型电极和硅橡胶试样构成；
优选地，所述螺旋传感器采用螺旋形状可拉伸纯铜丝；
优选地，所述螺旋传感器连接放大电路，经放大电路后的电流进入I\U信号转化装置、经I\U装置后电流信号变成电压信号，再经过滤波电路、检波电路以及电压反馈放大电路和稳压电路传入主机显示单元；
优选地，所述外壳屏蔽采用99.9％的纯铜丝编制而成的金属屏蔽网，屏蔽内嵌于外壳内；
优选地，所述复合单元由三个高压薄膜电容和两个高压电阻构成；
优选地，所述外壳采用环氧树脂制成；
优选地，所述信号为了满足对信号不同放大程度的需要，信号处理单元输出口有三个通道，每个通道的放大等级不同；
优选地，所述主机显示单元包括信号转化和数据处理两部分。
本实施例基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统的工作原理如图3所示:当复合电场局部放电装置发生局部放电时会伴有电磁的变化，螺旋传感器为金属导体材质，根据电磁感应定律，金属导体切割磁感线会在金属导体内产生电流，电流经信号处理单元中的放大电路连接到I\U转换装置，通过滤波电路、检波电路、电压反馈放大电路和稳压电路滤除正常运行时所感应到的电流，其他感应电流即为由局部放电引起的感应电流，经高频同轴传输线将局部放电信号传入主机显示单元用于显示局部放电信号；且整个检测过程，螺旋传感器设备外壳采用环氧树脂中间嵌入一层金属屏蔽的方法，用于屏蔽环境中的杂散电磁，由于环氧树脂绝缘性能良好试验人员可手持传感器，在距离电缆本体10cm处进行测量，无需直接接触电缆本体，安全可靠性高，工作效率大幅提升。
本实施例基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统经试用被证明效果良好，将本实施例基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统及其应用方法使用于电力电缆带电局放检测时方便、安全、可靠，完全能够达到设计要求。
本实施例基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统的主机显示单元功能强大，Labview软件平台搭载高速采集卡，具有高采样率、采样频率可更改、多信号转化通道、可实现同时连接多个设备进行数据采集、可满足高精度的模数转换、数据可存储、实时观看采集数据等要求。
本实施例基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统的Matlab软件平台平台用于数据处理，将采集到的数据生成PRPD谱图，可供用户有效直观的展示局放相位、脉冲幅值和局放次数通过比对经行模式识别。如图4为复合电场下局部放电检测系统采集到的局部放电信号在Labview软件平台和Matlab软件平台进行信号采集得到的PRPD谱图。
本实施例基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统，具体的使用环境及其方法如下：
海拔高度：≤1000m
工作温度：-20℃-40℃
工作湿度：0-90％，无凝露
无火灾、爆炸危险，严重污秽化学腐蚀、剧烈振动、强电磁干扰及雷击场所被测设备要良好接地。以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统，其特征在于:复合电场局部放电装置、信号采集单元、信号处理单元、信号传输单元、和主机显示单元五个部分构成；所述信号采集单元输出口连接信号处理单元，所述信号传输单元连接在信号处理单元的末尾；
所述复合电场局部放电装置包含复合电压源部分和模拟局部放电装置两部分，其中复合电压源部分包括高压直流电源、脉冲电源、电压复合单元外围元器件；
所述信号采集单元为螺旋传感器；
所述信号处理单元包括放大电路、I\U信号转化装置、滤波电路、检波电路以及电压反馈放大电路和稳压电路，信号处理单元外层采用带有屏蔽的设备外壳复合构成；
所述信号传输单元用于将信号处理单元处理过的数据送入主机显示单元，信号传输单元为两端均为BNC接头的高频同轴传输线；
所述主机显示单元用于获取从信号处理单元传过来的数据，并进行局部放电相位谱图和脉冲序列相位谱图的描点，将结果显示在基于Labview软件平台和Matlab软件平台的界面上，并可进行数据提取、存储和读取。
2.根据权利要求1所述的基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统，其特征在于：所述电压反馈放大电路和稳压电路的输出端连接数据显示单元的输入端。
3.根据权利要求1所述的基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统，其特征在于：所述高压直流电源和所述脉冲电源的输出端连接所述复合单元的输入端。
4.根据权利要求1所述的基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统，其特征在于：所述模拟局部放电装置主要由针板型电极和硅橡胶试样构成。
5.根据权利要求1所述的基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统，其特征在于:所述螺旋传感器采用螺旋形状可拉伸纯铜丝。
6.根据权利要求1所述的基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统，其特征在于:所述螺旋传感器连接放大电路，经放大电路后的电流进入I\U信号转化装置、经I\U装置后电流信号变成电压信号，再经过滤波电路、检波电路以及电压反馈放大电路和稳压电路传入主机显示单元。
7.根据权利要求1所述的基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统，其特征在于：所述外壳屏蔽采用99.9％的纯铜丝编制而成的金属屏蔽网，屏蔽内嵌于外壳内。
8.根据权利要求1所述的基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统，其特征在于：所述复合单元由三个高压薄膜电容和两个高压电阻构成。
9.根据权利要求1所述的基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统，其特征在于：所述外壳采用环氧树脂制成，信号处理单元输出口有三个通道，每个通道的放大等级不同。
10.根据权利要求1所述的基于复合电场下的电力电缆中间接头局部放电检测系统，其特征在于：所述主机显示单元包括信号转化和数据处理两部分。
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| CN111025099A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-04-17 | 国网宁夏电力有限公司电力科学研究院 | 一种局部放电检测的仿真模型及方法 |
| CN111025099B (zh) * | 2019-12-05 | 2022-03-22 | 国网宁夏电力有限公司电力科学研究院 | 一种局部放电检测的仿真模型及方法 |
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