CN110133457A - 电力电缆局部放电带电检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力电缆局部放电带电检测装置及方法，保证电力运输安全、稳定。该装置包括检测单元、采集单元、通信终端和信号处理主机；所述检测单元，用于对电缆内部局放信号进行检测；所述采集单元，用于对检测单元检测到的局放信号进行采集，并将其转换成光信号，通过光纤传输至通信终端；所述通信终端，用于将所有采集单元采集的信号上传至信号处理主机。

Description

电力电缆局部放电带电检测装置及方法

技术领域

本公开涉及电缆局部放电监测技术领域，具体涉及一种电力电缆局部放电带电检测装置及方法。

背景技术

近年来，随着我国电网的改造升级，高压电力电缆由于其自身的优点，逐渐成为城市电网的重要组成部分。同时，电缆故障数量也在逐年增加，影响了电网的安全运行。随着电缆投运时间增长，会受到环境影响而发生局部绝缘退化等“老化”现象。与传统架空输电线路不同，电力电缆故障后的故障定位工作困难，即便及时找到故障点，电缆的抢修工作量也非常大。因此，一旦主要电力传输通道电力电缆发生故障，势必引起长时间的停电，供电可靠性和电网安全性均得不到保障。

局部放电现象普遍存在，当它的放电水平和放电频次达到一定程度时，会促使绝缘状况进一步恶化，直到将绝缘击穿。很多电缆故障都是由局部放电导致的。通过测量电缆局部放电量沿电缆长度的分布，就可以对电缆的绝缘有1个直观的判断。一般来说，所施加的电压越高、频率越大，就越容易激发局部放电。局部放电是电缆发生故障的前期征兆，在局部放电易发期，检测电缆绝缘局部放电的程度，根据检测结果判断电缆的绝缘健康状况，同时，利用电缆局部放电信号，结合行波测距方法，对放电位置进行精确测定，并采取相应的解决措施，对电缆乃至电网的安全运行有着重要的意义。

电力电缆局部放电带电检测技术有很多种，目前比较常见的主要有超声法、特高频法、高频电流法、电缆红外检测法。

(1)超声法

超声法是利用超声传感器来进行电力电缆的局部放电带电检测。超声法可以有效的降低外界环境对于监测的干扰，提高电力电缆局部放电带电检测的精准度。但是超声法也存在一些局限性，因为超声信号的产生是有限的，一般来说比较小，在超声传感器性能不优的情况下不容易实现超声信号的采集与反映。

(2)特高频法

电力电缆在局部放电时会产生一定的电磁波信号，特高频法是根据这一特点进行局部放电带电检测的。特高频法的主要装置是超高频传感器，根据传感器安装位置的不一样，可以分为外置式以及内置式。外置式传感器一般比较常见的是天线传感器，具有安装简单的优点，可以有效的节省传感器的安装时间。外置式传感器具有较强的抗干扰能力，可以减少其他设备的干扰。但是外置传感器也具有一定缺点，即测量灵敏度需要提高。内置传感器通常以电容耦合传感器为主，与外置传感器相比，内置传感器的安装较为复杂，对于技术人员的技术要求较高。但是内置传感器具有较高的灵敏度，尺寸也比外置传感器要小。

(3)高频电流法

高频电流法属于非电接触式检测方法，这种方法的前身是传统的脉冲电流法，后来脉冲电流法经过延伸形成了高频电流法。这种方法以高频罗氏线圈取代测量阻抗，可以在耦合回路中实现局部放电脉冲信号的采集。但是高频电流法也具有一定的缺点。技术人员在现场实行高频电流法，耦合信号需要从接地线上进行，这种方式下，现场的一些外界干扰以及电磁的干扰会相对较大，对检测产生不利影响。高频电流法还会受到广播干扰的影响，相对于其他电力电缆局部放电带电检测技术来说，高频电流法的抗干扰性能较弱。高频电流法对于安装过程的要求也较高，因为一旦技术人员在安装时将传感器与高通滤波的放大器没有进行适当的匹配，测试的灵敏度就会受到严重影响。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种电力电缆局部放电带电检测装置及方法，保证电力运输安全、稳定。

本公开所采用的技术方案是：

一种电力电缆局部放电带电检测装置，该装置包括检测单元、采集单元、通信终端和信号处理主机；

所述检测单元，用于对电缆内部局放信号进行检测；

所述采集单元，用于对检测单元检测到的局放信号进行采集，并将其转换成光信号，通过光纤传输至通信终端；

所述通信终端，用于将所有采集单元采集的信号上传至信号处理主机。

进一步的，所述检测单元包括无局放变频谐振耐压系统、高频脉冲传感器和第一控制器，所述无局放变频谐振耐压系统的输出端与电缆的输入端连接，所述高频脉冲传感器与第一控制器连接，用于检测电缆内部局放信号，并将其传输至第一控制器，所述第一控制器将局放信号传输至采集单元。

进一步的，所述检测单元还包括取电环和电源管理模块，所述取电环和电源管理模块分别与第一控制器连接组成取电系统，用于给整个检测单元供电。

进一步的，所述取电环具有防震动缓冲结构。

进一步的，所述采集单元包括多个信号采集通道，每个信号采集传输通道包括放大器、宽频滤波器、第二控制器、频综器、窄带滤波器和光电转换器，检测单元输出的局放信号经过放大器放大后输出至宽频滤波器，第二控制器输出信号至频综器，所述频综器和宽频滤波器输出的信号相叠加后输出至窄带滤波器，所述窄带滤波器的输出端与光电转换器连接，所述光电转换器通过光纤与通信终端连接。

进一步的，所述信号采集通道还包括与第二控制器连接的无线通讯模块，用于接收远端信号处理主机发送的采集指令，控制第二控制器对检测单元检测的局放信号进行采集。

进一步的，多个采集单元之间通过光纤直联后与通信终端联接。

一种如上所述的电力电缆局部放电带电检测装置的工作方法，该方法包括以下步骤：

通过无局放变频谐振耐压系统给电缆一定的激励；

高频脉冲传感器检测电缆的局放信号，并传输至第一控制器，第一控制器将局放信号传输至采集单元；

局放信号经过采集单元的放大器放大后输入至宽频滤波器；第二控制器通过无线通讯模块接收到采集指令后，输出信号至频综器，频综器和宽频滤波器输出的信号相叠加后输出至窄带滤波器，经过窄带滤波器滤波后的信号输入至光电转换器，光电转换器将局放电信号转换为光信号后，传输至通信终端；

通信终端利用无线通信方式将数据传输至远端信号处理主机；信号处理主机对接收到的所有采集单元上的数据进行分析处理，实时显示局放信号的图谱。

通过上述技术方案，本公开的有益效果是：

(1)本公开实现了对电力电缆的局部放电精确检测，便于了解电网电缆的真实状态，对于没有绝缘隐患的电缆可避免过度维修，对潜在威胁的电缆及时查找出危险点，及时检修，确保了电缆“应修必修”，有效保障电网可靠供电。

(2)本公开通过信号采集传输通道进行信号传输，保证了电缆线路与检测系统的电气隔离，提高局放信号的检测准确率和现场试验人员的安全等级。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本公开的不当限定。

图1是实施例一电力电缆局部放电带电检测装置的结构图；

图2是实施例一检测单元的结构图；

图3是实施例一采集单元的结构图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本实施例提供一种电力电缆局部放电带电检测装置，请参阅附图1，该装置包括检测单元、采集单元、通信终端和信号处理主机。

所述检测单元，用于实现对电缆内部局放信号的检测。

请参阅附图2，所述检测单元布置在局放易发部位，包括无局放变频谐振耐压系统、高频脉冲传感器、取电环、第一控制器和电源管理模块，无局放变频谐振耐压系统的输出端与电缆的输入端连接，所述高频脉冲传感器放置于高压电缆接地线上，所述高频脉冲传感器与第一控制器连接，用于检测电缆内部局放信号，并将检测到的局放信号传输至第一控制器，所述第一控制器与采集单元连接，用于将局放信号传输至采集单元；所述取电环和电源管理模块分别与第一控制器连接组成取电系统，用于给整个检测单元供电。

在本实施例中，所述高频脉冲传感器的检测灵敏度为30kHz—300MHz，有效涵盖了高压电力电缆中局放电流中的100kHz-100MHz的高频成分。

高频局放信号沿电缆传播，随着距离的增加信号衰减十分明显，因此在局放易发部位(中间接头及终端头附近)布置检测单元能够使检测结果更加准确。

在本实施例中，所述无局放变频谐振耐压系统包括变频控制电源、励磁变压器、谐振电抗器、电容分压器、绝缘底垫、专用接地线。在无局放变频谐振耐压系统的激励下，若电缆中存在绝缘缺陷，必然会产生局部放电，会以放电脉冲的形式表现出来。

在本实施例中，所述取电环采用哈弗结构安装，取电环带有气隙，为开环结构，取电环具有防震动缓冲结构，不对电缆有破坏。

所述采集单元可同时采集3个检测单元的信号，对采集到的信号进行放大、滤波后，进行光电转换，输出光信号至信号处理主机。

所述采集单元包括多个信号采集通道，请参阅附图3，每个信号采集传输通道包括放大器、宽频滤波器、第二控制器、频综器、窄带滤波器、光电转换器和无线通讯模块，所述放大器的输入端与第二控制器连接，输出端与宽频滤波器连接，所述频综器的输入端与控制器连接，所述频综器和宽频滤波器输出的信号相叠加后输出至窄带滤波器，所述窄带滤波器的输出端与光电转换器连接，所述光电转换器通过光纤与通信终端连接；所述无线通讯模块与第二控制器连接，用于接收远端信号处理主机发送的采集指令，对检测单元检测的局放信号进行采集。

多个采集单元之间通过光纤直联后，再联接与通信终端，通信终端利用无线通信方式与远端信号处理主机进行数据传输。

在本实施例中，通信终端可为3G、4G通信终端。

所述信号处理主机可以实现20个采集单元，60个传感器的同步数据的分析处理，实时显示局放信号的图谱。

请参阅附图1，本实施例提出的电力电缆局部放电带电检测装置的工作原理为：

在无局放变频谐振耐压系统的激励下，若电缆中存在绝缘缺陷，必然会产生局部放电，会以放电脉冲的形式表现出来；通过高频脉冲传感器检测电缆的局放信号，并传输至第一控制器，所述第一控制器将局放信号传输至采集单元；局放信号经过放大器放大后输入至宽频滤波器；第二控制器通过无线通讯模块接收到采集指令后，输出信号至频综器，所述频综器和宽频滤波器输出的信号相叠加后输出至窄带滤波器，经过窄带滤波器滤波后的信号输入至光电转换器，光电转换器将局放电信号转换为光信号后，传输至通信终端；通信终端利用3G或4G通信方式将数据传输至远端信号处理主机；信号处理主机对接收到的所有采集单元上的数据进行分析处理，实时显示局放信号的图谱。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种电力电缆局部放电带电检测装置，其特征是，该装置包括检测单元、采集单元、通信终端和信号处理主机；

所述检测单元，用于对电缆内部局放信号进行检测；

所述采集单元，用于对检测单元检测到的局放信号进行采集，并将其转换成光信号，通过光纤传输至通信终端；

所述通信终端，用于将所有采集单元采集的信号上传至信号处理主机。

2.根据权利要求1所述的电力电缆局部放电带电检测装置，其特征是，所述检测单元包括无局放变频谐振耐压系统、高频脉冲传感器和第一控制器，所述无局放变频谐振耐压系统的输出端与电缆的输入端连接，所述高频脉冲传感器与第一控制器连接，用于检测电缆内部局放信号，并将其传输至第一控制器，所述第一控制器将局放信号传输至采集单元。

3.根据权利要求2所述的电力电缆局部放电带电检测装置，其特征是，所述检测单元还包括取电环和电源管理模块，所述取电环和电源管理模块分别与第一控制器连接组成取电系统，用于给整个检测单元供电。

4.根据权利要求2所述的电力电缆局部放电带电检测装置，其特征是，所述取电环具有防震动缓冲结构。

5.根据权利要求1所述的电力电缆局部放电带电检测装置，其特征是，所述采集单元包括多个信号采集通道，每个信号采集传输通道包括放大器、宽频滤波器、第二控制器、频综器、窄带滤波器和光电转换器，检测单元输出的局放信号经过放大器放大后输出至宽频滤波器，第二控制器输出信号至频综器，所述频综器和宽频滤波器输出的信号相叠加后输出至窄带滤波器，所述窄带滤波器的输出端与光电转换器连接，所述光电转换器通过光纤与通信终端连接。

6.根据权利要求5所述的电力电缆局部放电带电检测装置，其特征是，所述信号采集通道还包括与第二控制器连接的无线通讯模块，用于接收远端信号处理主机发送的采集指令，控制第二控制器对检测单元检测的局放信号进行采集。

7.根据权利要求1所述的电力电缆局部放电带电检测装置，其特征是，多个采集单元之间通过光纤直联后与通信终端联接。

8.一种如权利要求1至7中任一项所述的电力电缆局部放电带电检测装置的工作方法，其特征是，该方法包括以下步骤：

通过无局放变频谐振耐压系统给电缆一定的激励；

高频脉冲传感器检测电缆的局放信号，并传输至第一控制器，第一控制器将局放信号传输至采集单元；

局放信号经过采集单元的放大器放大后输入至宽频滤波器；第二控制器通过无线通讯模块接收到采集指令后，输出信号至频综器，频综器和宽频滤波器输出的信号相叠加后输出至窄带滤波器，经过窄带滤波器滤波后的信号输入至光电转换器，光电转换器将局放电信号转换为光信号后，传输至通信终端；

通信终端利用无线通信方式将数据传输至远端信号处理主机；信号处理主机对接收到的所有采集单元上的数据进行分析处理，实时显示局放信号的图谱。