CN110082659A - 一种内置式高压电缆局部放电检测装置及其安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种内置式高压电缆局部放电检测装置，包括电极、光纤传感器、引出光纤、光电转换模块、放大器、滤波器和信号检测模块，其中电极固定设置在电缆主体的半导电层上，光纤传感器的一端与电极连接，光纤传感器的另一端通过引出光纤与光电转换模块的输入端连接，光电转换模块的输出端依次与所述放大器、滤波器、信号检测模块电连接。本发明还提出了其安装方法。其中，光纤传感器通过电极对电缆的放电信号进行采集，并将所采集的电信号转换成光信号进行传输，通过引出光纤将光信号传输到光电转换模块中将光信号再次转换为电信号，然后依次通过放大器、滤波器对电信号进行放大、滤波处理，最后输入信号检测模块中进行局部放电信号检测处理。

Description

一种内置式高压电缆局部放电检测装置及其安装方法
技术领域
本发明涉及电力电缆检测技术领域，更具体地，涉及一种内置式高压电缆局部放电检测装置及其安装方法。
背景技术
随着经济的发展，电力电缆在电力系统中应用广泛，因此电力电缆的绝缘检测和故障诊断是保持电力系统安全稳定运行的重要举措。其中，高压电缆局部放电检测是电缆绝缘检测和故障诊断关键技术之一。由于高压电缆在环境、安装工艺等因素的影响下，其绝缘层容易发生劣化，导致高压电缆绝缘故障，从而威胁电力系统的安全稳定运行。
目前国内外广泛采用的高压电缆局部放电检测方法包括超高频电感耦合法、外置式电容耦合法、超声波检测法等，但这些方法所使用的检测装置均设置在电缆主体外部，由于电力系统结构复杂，设置在电缆主体外部的检测装置容易受电力系统中其他设备的电磁信号干扰，导致高压电缆局部放电检测的准确度较低。
发明内容
本发明为克服上述现有技术容易受外部电磁信号干扰导致高压电缆局部放电检测的准确度较低的缺陷，提供一种内置式高压电缆局部放电检测装置，还提供了一种上述内置式高压电缆局部放电检测装置的安装方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种内置式高压电缆局部放电检测装置，包括电极、光纤传感器、引出光纤、光电转换模块、放大器、滤波器和信号检测模块，其中电极固定设置在电缆主体的半导电层上，光纤传感器的一端与电极连接，光纤传感器的另一端通过引出光纤与光电转换模块的输入端连接，光电转换模块的输出端依次与所述放大器、滤波器、信号检测模块电连接。
本技术方案中，光纤传感器通过电极对电缆的放电信号进行采集，并将所采集的电信号转换成光信号进行传输，通过引出光纤将光信号传输到光电转换模块中将光信号再次转换为电信号，然后依次通过放大器、滤波器对电信号进行放大、滤波处理，最后输入信号检测模块中进行局部放电信号检测处理。其中，用于采集电缆的电压信号的电极和光纤传感器设置在电缆主体内部的半导电层，然后通过引出光纤将所采集的信号传输到设置在电缆主体外部的放大器、滤波器和信号检测模块中进行检测处理。通过将电极和光纤传感器设置在电缆主体内部，装置在对电缆主体进行采集的过程中能够避免电缆主体外部的其他设备发射的电磁信号对电缆电压信号的采集造成干扰，从而提高电缆局部放电检测的准确度。
优选地，电极为圆弧状铜箔电极。
优选地，电极的厚度为0.1mm，圆弧半径为33mm，且圆弧状电极展开为3cm*3cm的正方形。
优选地，放大器的频率范围为1kHz～10MHz，增益为20dB，用于对光电转换模块中输出的电信号进行放大处理。
优选地，滤波器为高通滤波器，其截止频率设置为1kHz，用于滤除电信号中的低频信号。
优选地，光纤传感器为MEMS微机电传感器。
优选地，装置还包括保护器，其中保护器的输入端与光电转换模块的输出端连接，保护器的输出端与放大器的输入端连接，所述保护器用于在电信号强度超过保护器预设的阈值时，对整个局部放电检测装置起熔断保护作用，避免烧坏装置内部电路。
本发明还提出一种内置式高压电缆局部放电检测装置的安装方法，包括以下步骤：
S1：在电缆主体的PVC外护套和铝制铠装层上分别切开一个窗口，并在所述切除的窗体中心处开设一个圆孔；
S2：将所述电极的一侧与光纤传感器的一侧粘结，所述电极的另一侧经过S1步骤开设的窗口与电缆的半导电层连接；
S3：在一个与所述窗口等大的半导电材料上的中心处开设一个的圆孔，然后将其紧密覆盖设置在所述光纤传感器的另一侧；
S4：所述引出光纤的一端与光纤传感器的输出端连接，引出光纤的另一端依次经过半导电材料上开设的圆孔、所切除的铝制铠装层窗体上所开设的圆孔、所切除的PVC外护套窗体上所开设的圆孔后，与设置在电缆外的光电转换模块、放大器、滤波器和信号检测模块连接；
S5：通过所切除的铝制铠装层窗体、PVC外护套窗体对电缆进行密封处理，即完成内置式高压电缆局部放电检测装置的安装。
优选地，S1步骤中，电缆主体的PVC外护套和铝制铠装层上开设的窗口的大小为10cm*10cm。
优选地，S1步骤中的圆孔的半径大小为0.5cm，S3步骤中的圆孔的半径大小为0.5cm。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：通过设置在电缆主体内部的电极和光纤传感器对电缆的电压信号进行采集，实现了光电隔离，能够增强抗电磁干扰能力，提高局部放电检测的准确度；通过将电极、光纤传感器密封内置与电缆中，通过引出光纤将感应得到的光信号引出，能够保证局部放电检测装置的安全性。
附图说明
图1为本发明的内置式高压电缆局部放电检测装置的结构示意图。
图2为本发明的内置式高压电缆局部放电检测装置安装方法的流程图。
其中，1-电极，2-光纤传感器，3-引出光纤，4-光电转换模块，5-保护器，6-放大器，7-滤波器，8-信号检测模块，901-PVC外护套，902-铝制铠装层，903-半导电层。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，为本实施例的内置式高压电缆局部放电检测装置。
本实施例的内置式高压电缆局部放电检测装置包括电极1、光纤传感器2、引出光纤3、光电转换模块4、保护器5、放大器6、滤波器7和信号检测模块8，其中电极1固定设置在电缆主体的半导电层903上，光纤传感器2的一端与电极1连接，光纤传感器2的另一端通过引出光纤3与光电转换模块4的输入端连接，光电转换模块4的输出端与保护器5的输入端电连接，保护器5的输出端与放大器6的输入端电连接，放大器6的输出端与滤波器7的输入端电连接，滤波器7的输出端与信号检测模块8的输入端电连接。
本实施例的内置式高压电缆局部放电检测装置所设置的电缆主体中，由外到内依次设置有PVC外护套901、铝制铠装层902、半导电层903。
本实施例中，电极1为圆弧状铜箔电极，其厚度为0.1mm，圆弧曲率半径为33mm，且电极1展开为3cm*3cm大小的正方形电极。
本实施例中，采用MEMS微机电传感器作为光纤传感器2。
本实施例中，保护器5用于在电信号强度超过保护器预设的阈值时，对整个局部放电检测装置起熔断保护作用，避免烧坏装置内部电路；放大器6的频率范围为1kHz～10MHz，增益为20dB，用于对光电转换模块中输出的电信号进行放大处理；滤波器7为高通滤波器，其截止频率设置为1kHz，用于滤除电信号中的低频信号。
在具体实施过程中，光纤传感器2通过电极1对电缆的放电信号进行采集，并将所采集的电压信号转换成光信号进行传输，从而避免通过引出光纤将光信号传输到光电转换模块中将光信号再次转换为电信号，然后依次通过放大器、滤波器对电信号进行放大、滤波处理，最后输入信号检测模块中进行局部放电信号检测处理。
本实施例中，通过采用MEMS微机电传感器对电缆的电压信号进行采集并转换为光信号进行传输，通过其光电隔离作用增强检测装置的抗电磁干扰能力，从而提高局部放电检测的精度。此外，装置中用于采集电压信号的电极、MEMS微机电传感器通过密封内置设置在电缆中，然后通过引出光纤将光信号引出后再转换为电信号进行检测，从而保证局部放电检测装置的安全性和稳定性。
实施例2
本实施例提出一种内置式高压电缆局部放电检测装置的安装方法，应用于本发明的内置式高压电缆局部放电检测装置。
其中，本实施例的内置式高压电缆局部放电检测装置所设置的电缆主体中，由外到内依次设置有PVC外护套901、铝制铠装层902、半导电层903。
如图2所示，为本实施例的流程图。本实施例的内置式高压电缆局部放电检测装置的安装方法包括以下步骤：
S1：在电缆主体的PVC外护套901和铝制铠装层902上分别切开一个窗口，并在所述切除的窗体中心处开设一个圆孔，其中，所述开设的窗口的大小为10cm*10cm，所述开设的圆孔的半径大小为0.5cm；
S2：将所述电极1的一侧与光纤传感器2的一侧粘结，所述电极1的另一侧经过S1步骤开设的窗口与电缆的半导电层903连接；
S3：在一个与所述窗口等大的半导电材料上的中心处开设一个的圆孔，然后将其紧密覆盖设置在所述光纤传感器2的另一侧，其中，所述开设的圆孔的半径大小为0.5cm；
S4：所述引出光纤3的一端与光纤传感器2的输出端连接，引出光纤3的另一端依次经过半导电材料上开设的圆孔、所切除的铝制铠装层窗体上所开设的圆孔、所切除的PVC外护套窗体上所开设的圆孔后，与设置在电缆外的光电转换模块4、保护器5、放大器6、滤波器7和信号检测模块8连接；
S5：通过所切除的铝制铠装层窗体、PVC外护套窗体对电缆进行密封处理，即完成内置式高压电缆局部放电检测装置的安装。
本实施例的内置式高压电缆局部放电检测装置的安装方法，应用于一种内置式高压电缆局部放电检测装置，包括电极1、光纤传感器2、引出光纤3、光电转换模块4、保护器5、放大器6、滤波器7和信号检测模块8，其中电极1固定设置在电缆主体的半导电层上，光纤传感器2的一端与电极1连接，光纤传感器2的另一端通过引出光纤3与光电转换模块4的输入端连接，光电转换模块4的输出端与保护器5的输入端电连接，保护器5的输出端与放大器6的输入端电连接，放大器6的输出端与滤波器7的输入端电连接，滤波器7的输出端与信号检测模块8的输入端电连接。
本实施例中，电极1为圆弧状铜箔电极，其厚度为0.1mm，圆弧曲率半径为33mm，且电极1展开为3cm*3cm大小的正方形电极。
本实施例中，采用MEMS微机电传感器作为光纤传感器2。
在具体实施过程中，通过将电机1和光纤传感器2粘结设置在电缆主体的半导电层上，使其形成一个传感单元整体，用于对电缆的电压信号进行采集，然后通过引出光纤穿过开设的圆孔引出到电缆主体的外部，再通过光电转换模块4将感应的光信号转换为电信号，经过保护器5对后续电路的熔断保护，并依次经过放大器6、滤波器7对电信号进行放大、去噪处理，最后输入信号检测模块8中进行局部放电检测。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种内置式高压电缆局部放电检测装置，其特征在于：包括电极、光纤传感器、引出光纤、光电转换模块、放大器、滤波器和信号检测模块，其中所述电极固定设置在电缆主体的半导电层上，所述光纤传感器的一端与电极连接，所述光纤传感器的另一端通过引出光纤与所述光电转换模块的输入端连接，所述光电转换模块的输出端依次与所述放大器、滤波器、信号检测模块电连接。
2.根据权利要求1所述的内置式高压电缆局部放电检测装置，其特征在于：所述电极为圆弧状铜箔电极。
3.根据权利要求2所述的内置式高压电缆局部放电检测装置，其特征在于：所述电极的厚度为0.1mm，圆弧半径为33mm，且所述圆弧状电极展开为3cm*3cm的正方形。
4.根据权利要求1所述的内置式高压电缆局部放电检测装置，其特征在于：所述放大器的频率范围设置为1kHz～10MHz，增益为20dB。
5.根据权利要求1所述的内置式高压电缆局部放电检测装置，其特征在于：所述滤波器为高通滤波器，其截止频率设置为1kHz。
6.根据权利要求1所述的内置式高压电缆局部放电检测装置，其特征在于：所述光纤传感器为MEMS微机电传感器。
7.根据权利要求1～6任一项所述的内置式高压电缆局部放电检测装置，其特征在于：所述装置还包括保护器，所述保护器的输入端与光电转换模块的输出端连接，所述保护器的输出端与放大器的输入端连接。
8.一种内置式高压电缆局部放电检测装置的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在电缆主体的PVC外护套和铝制铠装层上分别切开一个窗口，并在所述切除的窗体中心处开设一个圆孔；
S2：将所述电极的一侧与光纤传感器的一侧粘结，所述电极的另一侧经过S1步骤开设的窗口与电缆的半导电层连接；
S3：在一个与所述窗口等大的半导电材料上的中心处开设一个的圆孔，然后将其紧密覆盖设置在所述光纤传感器的另一侧；
S4：所述引出光纤的一端与光纤传感器的输出端连接，引出光纤的另一端依次经过半导电材料上开设的圆孔、所切除的铝制铠装层窗体上所开设的圆孔、所切除的PVC外护套窗体上所开设的圆孔后，与设置在电缆外的光电转换模块、放大器、滤波器和信号检测模块连接；
S5：通过所切除的铝制铠装层窗体、PVC外护套窗体对电缆进行密封处理，即完成内置式高压电缆局部放电检测装置的安装。
9.根据权利要求8所述的内置式高压电缆局部放电检测装置的安装方法，其特征在于：所述S1步骤中，电缆主体的PVC外护套和铝制铠装层上开设的窗口的大小为10cm*10cm。
10.根据权利要求8所述的内置式高压电缆局部放电检测装置的安装方法，其特征在于：所述S1步骤中的圆孔的半径大小为0.5cm，所述S3步骤中的圆孔的半径大小为0.5cm。
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