CN111025101A - 一种电力电缆局部放电传感及检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力电缆局部放电传感及检测装置，包括铜箔电极、连接导线、传感器、引出光纤、包裹模具、光电转换模块，信号放大模块、滤波模块和数据采集存储模块，铜箔双电极与传感器连接；两块铜箔电极检测到的电信号后传递给传感器将电信号转换成光信号，并通过引出光纤引出；引出光纤将经过传感器的光信号传输给光电转换模块；光电转换模块将光纤传输的光信号转换为电信号；信号放大模块将信号强度较弱的电信号进行放大；滤波模块滤除电信号中的低频信号；数据采集存储模块将处理后的局放数据进行采集存储。本发明具有安全、抗干扰能力强、精度高等优点。

Description

一种电力电缆局部放电传感及检测装置

技术领域

本发明涉及电气设备绝缘故障检测领域，更具体地，涉及一种电力电缆局部放电传感及检测装置。

背景技术

随着我国经济和城市建设的飞速发展，城市电网规模不断扩大，电力电缆因其供电可靠、安装维护方便等优点在城市电网建设中应用广泛。为保持电力系统安全稳定运行，电力电缆的状态监测和绝缘监测显示出突出作用。局部放电是引起电力电缆绝缘破坏的主要原因之一，因此高压电缆局部放电检测受到电力部门和电力工业的广泛关注。

局部损坏导致局部放电若长期存在，在一定条件下会导致绝缘劣化甚至击穿。对电力设备进行局部放电检测不但能够了解设备的绝缘状况，还能及时发现许多有关制造与安装方面的问题确定绝缘故障的原因及其严重程度。

目前国内外采用的局部放电检测方法多种多样，包括超高频检测法、脉冲电流法、电磁耦合法、超声波检测法、光测法等。外部信号干扰、信号在电缆中衰减严重、检测灵敏度不高等因素都严重制约了现有的局部放电检测方法。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的局部放电检测灵敏度不高的缺陷，提供一种电力电缆局部放电传感及检测装置。

所述装置包括：铜箔电极、连接导线、传感器、引出光纤、光电转换模块、信号放大模块、滤波模块、数据采集存储模块；

所述光电转换模块为高速光电转换模块；

所述铜箔电极设有两个；铜箔电极通过连接导线与传感器连接；引出光纤与传感器连接。

铜箔电极将检测到的电信号通过连接导线；传递给传感器；传感器将铜箔电极传递来的电信号转换为光信号，并通过引出光纤引出至光电转换模块。

所述光电转换模块将引出光纤中的光信号实时转换为电信号；并将电信号发送给信号放大模块；

所述信号放大模块对光电转换模块发送来的电信号进行放大后传输到滤波模块；

所述滤波模块特性为高通滤波，根据电缆需求过滤与局放信号无关的低频信号；

所述采集存储模块，能够实时对处理后的局放信号数据进行采集存储。

本发明公开了一种电力电缆局部放电传感及检测装置，包括铜箔双电极、连接导线、传感器、引出光纤、包裹模具、光电转换模块，信号放大模块、滤波模块和数据采集存储模块，铜箔双电极通过连接导线与传感器连接，形成整个内置式传感器整体；连接导线将两块铜箔电极检测到的电信号传递给传感器；光电转换器将连接导线传递的电信号转换成光信号，并通过所述引出光纤引出；包裹模具为半导体材料，将铜箔双电极、连接导线、传感器完全包裹住，并固定在高压电缆外半导电层上；引出光纤从包裹模具中引出，材料为耐高温材料，将经过传感器的光信号传输给光电转换模块；光电转换模块将引出光纤传输的光信号转换为电信号；信号放大模块将信号强度较弱的电信号进行放大；滤波模块滤除电信号中的低频信号；数据采集存储模块将处理后的局放数据进行采集存储。与现有技术相比，本发明具有安全、抗干扰能力强、精度高等优点。

优选地，铜箔电极贴合于电缆上，，铜箔电极贴合于电缆上时铜箔电极呈弧面状，弧面的弧度与其贴合的电缆一致，铜箔电极完全展开时呈正方形。

优选地，铜箔电极的厚度为0.1mm，展开后为3cm×3cm的正方形。

优选地，所述传感器还设有包裹模具；所述包裹模具为半导体模具；

所述包裹模具底部为弧面，可与电缆贴合；包裹模具顶部设有一通孔，用于穿插引出光纤；

所述包裹模具将所述铜箔电极、所述连接导线、所述传感器完全包裹住。

优选地，铜箔电极设于包裹模具内的底部的弧面上。

优选地，所述的引出光纤，为耐高温光纤。

优选地，所述的传感器为MEMS(Microelectro Mechanical Systems)传感器。

电力电缆局部放电传感及检测装置的安装方法包括以下步骤：

S1：用专业切割工具在高压电缆的PVC外护套和铝制铠装层切开一个窗口；

S2：通过所述连接导线分别将所述铜箔双电极与所述传感器连接起来；

S3：根据所述铜箔双电极、所述传感器、所述引出光纤与高压电缆外半导电层的外部形态，使用半导电材料设计所述包裹模具形状，实现内置式铜箔电极传感器的完全包裹和所述光纤的引出；

S4：根据模具包裹后的电缆情况，制作高压电缆局放检测舱，实现局放检测舱的放置和密封；

S5：局部放电光信号经所述光纤引出后，经所述光电转换模块，信号放大模块，滤波模块处理后，实时传输到数据采集存储模块。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明实现了把电信号转换成光信号进行传输，实现了光电隔离，保证了局部放电检测装置的安全性，增强了装置抗电磁干扰的能力，提高了局部放电检测的精度。

附图说明

图1为电力电缆局部放电传感及检测装置使用状态示意图。

图2为包裹模具外形结构示意图。

图3为电力电缆局部放电传感及检测装置的安装流程图。

图中，1-铜箔电极、2-连接导线、3-传感器、4-引出光纤、5-包裹模具、6-光电转换模块、7-信号放大模块、8-滤波模块、9-数据采集存储模块、10-电缆。

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：

本实施例提供一种电力电缆局部放电传感及检测装置。如图1和图2所示，所述装置包括铜箔电极1、连接导线2、传感器3、引出光纤4、包裹模具5、光电转换模块6、信号放大模块7、滤波模块8、数据采集存储模块9；

所述光电转换模块6为高速光电转换模块；所述铜箔电极1设有两个；所述的传感器为MEMS传感器。

传感器铜箔电极1呈弧面状，厚度为0.1mm，铜箔电极1弧面状的圆弧的半径为29mm，完全展开为3cm×3cm的正方形，铜箔电极1通过连接导线2与传感器3连接，形成整个内置式传感器；

连接导线2将两个铜箔电极1检测到的电信号传递给传感器3；

传感器3将连接导线2传递的电信号转换成光信号，并通过引出光纤4引出；

引出光纤4为耐高温材料，将经过传感器3的光信号传输给光电转换模块6；

所述光电转换模块6，输出噪声电压不超过5mV，转换增益不低于2*10³V/W，响应频段为DC-50MHz，将引出光纤中的光信号实时转换为电信号；并将电信号发送给信号放大模块7；

所述信号放大模块7，频率范围为1kHz-10MHz，增益为25dB，对光电转换模块6发送来的电信号进行放大后传输到滤波模块8；

所述滤波模块8特性为高通滤波，根据电缆需求过滤与局放信号无关的低频信号；

所述采集存储模块9，采集率超过100MS/s，能够实时对处理后的局放信号数据进行采集存储。

包裹模具5为半导体材料，所述包裹模具5的底部为弧面，可与电缆10贴合，包裹模具5的上半部分呈阶梯状，其中顶部有一圆孔将引出光纤4引出，包裹模具5将铜箔电极1、连接导线2、传感器3完全包裹住，并固定在高压电缆外半导电层上。

电力电缆局部放电传感及检测装置，通过电缆切割、传感器安装、模具包裹、局放检测舱密封等步骤，实现电力电缆局部放电传感及检测装置的安装，实现局部放电信号的获取，具体为：

S1：用专业切割工具在高压电缆的PVC外护套和铝制铠装层切开一个10cm*20cm的窗口；

S2：通过所述连接导线2分别将所述铜箔双电极1与所述传感器3连接起来；

S3：根据所述铜箔双电极1、所述传感器3、所述引出光纤4与高压电缆外半导电层的外部形态，使用半导电材料设计所述包裹模具形状，实现内置式铜箔电极传感器的完全包裹和所述光纤4的引出；

S4：根据模具包裹后的电缆情况，制作高压电缆局放检测舱，实现局放检测舱的放置和密封。

S5：局部放电光信号经所述光纤4引出后，经所述光电转换模块6，信号放大模块7，滤波模块8处理后，实时传输到数据采集存储模块9。

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 (7)

1.一种电力电缆局部放电传感及检测装置，其特征在于，所述铜箔电极传感器包括：铜箔电极(1)、连接导线(2)、传感器(3)、引出光纤(4)、光电转换模块(6)、信号放大模块(7)、滤波模块(8)、数据采集存储模块(9)；

所述铜箔电极(1)设有两个；铜箔电极(1)通过连接导线(2)与传感器(3)连接；引出光纤(4)与传感器(3)连接。

铜箔电极(1)将检测到的电信号通过连接导线(2)；传递给传感器(3)；传感器(3)将铜箔电极(1)传递来的电信号转换为光信号，并通过引出光纤(4)引出至光电转换模块(6)；

所述光电转换模块(6)将引出光纤(4)中的光信号实时转换为电信号；并将电信号发送给信号放大模块(7)；

所述信号放大模块(7)对光电转换模块(6)发送来的电信号进行放大后传输到滤波模块(8)；

所述滤波模块(8)特性为高通滤波，根据电缆需求过滤与局放信号无关的低频信号；

所述采集存储模块(9)，能够实时对处理后的局放信号数据进行采集存储。

2.根据权利要求1所述的电力电缆局部放电传感及检测装置，其特征在于，铜箔电极(1)贴合于电缆上，铜箔电极(1)完全展开时呈正方形。

3.根据权利要求2所述的电力电缆局部放电传感及检测装置，其特征在于，铜箔电极(1)的厚度为0.1mm，铜箔电极(1)完全展开时为3cm×3cm的正方形。

4.根据权利要求1所述的电力电缆局部放电传感及检测装置，其特征在于，所述传感器还设有包裹模具(5)；所述包裹模具(5)为半导体模具；

所述包裹模具(5)底部为弧面，可与电缆贴合；包裹模具(5)顶部设有一通孔，用于穿插引出光纤(4)；

所述包裹模具(5)将所述铜箔电极(1)、所述连接导线(2)、所述传感器(3)完全包裹住。

5.根据权利要求4所述的电力电缆局部放电传感及检测装置，其特征在于，铜箔电极(1)设于包裹模具(5)模具内的底部的弧面上。

6.根据权利要求1所述的电力电缆局部放电传感及检测装置，其特征在于，所述的引出光纤(4)，为耐高温光纤。

7.根据权利要求1所述的电力电缆局部放电传感及检测装置，其特征在于，所述的传感器为MEMS传感器。

Images