CN111880058A - 一种车载移动式局放检测系统及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力技术领域，更具体地，涉及一种车载移动式局放检测系统及其检测方法，包括顺次无线通信连接的用于预处理的现场处理单元、用于管理和查看的数据管理及可视化预警单元、用于局放分析诊断的车载移动诊断单元，所述车载移动诊断单元安装于车上，所述现场处理单元上电连接有用于与待测电缆接触连接的现场采集单元。本发明能够在现场准确、快速获取局放数据，并对局放数据进行处理和快速上传，实现电缆局放远距离、高精度监测。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，更具体地，涉及一种车载移动式局放检测系统及其检测方法。
背景技术
交联聚乙烯(XLPE)电力电缆由于具有敷设容易、运行维护简单等优点，已成为未来电缆发展的主流，尤其在110kV及以上电压等级中，交联聚乙烯电力电缆的应用发展十分迅猛。但交联聚乙烯电力电缆可能会出现因原材料不纯而存在气隙或半导电体向绝缘层突出、并在这些气隙和杂质尖端处产生局部放电的问题。除此之外，在电缆的安装和运行过程中也可能产生各种绝缘缺陷而导致产生局部放电。在局部放电的作用下，会产生电-热老化以及附件材料老化加剧，经过积累发展成电树，最终导致主绝缘的击穿。
公开号为CN102866334A的中国专利文献，公开了一种车载式变电站局部放电定位系统及其定位方法，能对变电站内所有高压设备进行局部放电检测和定位，大大降低了设备局部放电检测的成本，有助于巡检变电站设备时及早发现缺陷，减少事故的发生和停电检修的时间，从而提高变电站运行的可靠性和智能化水平。
但上述方案将局放信号采集、局放信号调理、局放信号处理与分析均集中于车上，且频射检测方法易受外界干扰，使得所采集的局放信号不够准确，容易造成误判断；除此之外，频射检测方法不适用于三相电力电缆，导致其适用范围较小。
发明内容
本发明的目的在于克服局放易发生误判的不足，提供一种车载移动式局放检测系统及其检测方法，能够在现场准确、快速获取局放数据，并对局放数据进行处理和快速上传，实现电缆局放远距离、高精度监测。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
提供一种车载移动式局放检测系统，包括顺次无线通信连接的用于预处理的现场处理单元、用于管理和查看的数据管理及可视化预警单元、用于局放分析诊断的车载移动诊断单元，所述车载移动诊断单元安装于车上，所述现场处理单元上电连接有用于与待测电缆接触连接的现场采集单元。
本发明包括一种车载移动式局放检测系统，现场采集单元通过与待测电缆接触连接进行信号采集，并通过现场处理单元在电缆现场对采集到的信号进行预处理，再通过车载移动诊断单元进行局放诊断分析，然后在数据管理及可视化预警单元处进行显示及相关预警。车载移动诊断单元安装于车上，具有灵活便捷的移动性和高机动性，通过无线通讯获取相关信号数据进行诊断分析，再通过无线通讯发送处理结果给数据管理及可视化预警单元进行显示，必要时还可进行局放预警。
优选地，所述车载移动诊断单元包括KVM切换器和与KVM切换器电连接的车载应用服务器、车载数据服务器，还包括与所述车载应用服务器、车载数据服务器电连接的路由器；所述路由器与数据管理及可视化预警单元无线通信连接。
优选地，所述数据管理及可视化预警单元包括用于提供可视化和预警的应用服务器、用于数据中转的中间服务器，所述中间服务器与应用服务器电连接；所述中间服务器与现场处理单元、路由器无线通信连接。
优选地，所述车载移动诊断单元还包括与所述KVM切换器电连接的显示器、与所述路由器电连接的IP固定器；还包括第二供电模块，所述车载应用服务器、车载数据服务器、路由器、显示器、IP固定器均与第二供电模块电连接。
优选地，所述现场处理单元包括用于信号检测的电路板和与电路板电连接的第一供电模块、无线通讯模块；所述无线通讯模块与第一供电模块电连接，所述无线通讯模块与中间服务器无线通信连接。
优选地，所述现场采集单元包括相位同步传感模块和局放监测传感模块，所述相位同步传感模块、局放监测传感模块均与电路板电连接。
优选地，所述相位同步传感模块为相位同步传感器，所述局放监测传感模块包括高频电流传感器、金属箔电容传感器、光纤传感器中的任意一种或几种。
本发明还提供一种车载移动式局放检测系统的检测方法，包括以下步骤：
S1.采集阶段：将所述现场采集单元安装于待测电缆上，通过现场采集单元采集原始数据；
S2.预处理阶段：将所述原始数据通过现场处理单元进行预处理，得到过程数据；
S3.诊断阶段：所述过程数据通过数据管理及可视化预警单元传输至所述车载移动诊断单元，通过车载移动诊断单元对所述过程数据进行诊断分析，得到结果数据；
S4.预警阶段：所述车载移动诊断单元将所述结果数据回传至所述数据管理及可视化预警单元，当诊断所述待测电缆发生局放时，则进行预警提示。
进一步地，在步骤S3中，所述过程数据通过中间服务器、路由器传输至所述车载应用服务器中作局放诊断分析，得到所述结果数据，并将所述结果数据存入所述车载数据服务器中。
进一步地，在步骤S4中，所述结果数据依次通过路由器、中间服务器传输至所述应用服务器上进行显示，当诊断所述待测电缆发生局放时，则进行预警提示。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明包括一种车载移动式局放检测系统，现场采集单元通过与待测电缆接触连接进行信号采集，并通过现场处理单元在电缆现场对采集到的信号进行预处理，再通过车载移动诊断单元进行局放诊断分析，然后在数据管理及可视化预警单元处进行显示及相关预警。车载移动诊断单元安装于车上，具有灵活便捷的移动性和高机动性，通过无线通讯获取相关信号数据进行诊断分析，再通过无线通讯发送处理结果给数据管理及可视化预警单元进行显示，必要时还可进行局放预警。
本发明还包括一种车载移动式局放检测系统的检测方法，通过现场采集单元采集原始数据，原始数据通过现场处理单元进行预处理，得到过程数据；然后通过车载移动诊断单元对过程数据进行诊断分析，得到结果数据；结果数据通过数据管理及可视化预警单元进行显示及预警。
附图说明
图1为本发明一种车载移动式局放检测系统的结构示意图。
图2为本发明一种车载移动式局放检测系统的检测方法的流程图。
图示标记说明如下：
1-现场采集单元，11-相位同步传感器，12-高频电流传感器，13-金属箔电容传感器，2-现场处理单元，21-电路板，211-信号预调理模块，212-信号采集模块，213-同步触发模块，214-数据预处理模块，22-第一供电模块，23-无线通讯模块，3-数据管理及可视化预警单元，31-中间服务器，32-应用服务器，4-车载移动诊断单元，41-车载应用服务器，42-车载数据服务器，43-KVM切换器，44-路由器，45-显示器，46-第二供电模块，47-IP固定器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，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。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此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，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
如图1所示为本发明一种车载移动式局放检测系统的实施例，包括顺次无线通信连接的用于预处理的现场处理单元2、用于管理和查看的数据管理及可视化预警单元3、用于局放分析诊断的车载移动诊断单元4，车载移动诊断单元4安装于车上，现场处理单元2上电连接有用于与待测电缆接触连接的现场采集单元1。
现场采集单元1通过与待测电缆接触连接进行信号采集，并通过现场处理单元2在电缆现场对采集到的信号进行预处理，再通过车载移动诊断单元4进行局放诊断分析，然后在数据管理及可视化预警单元3处进行显示及相关预警。车载移动诊断单元4安装于车上，具有灵活便捷的移动性和高机动性，通过无线通讯获取相关信号数据进行诊断分析，再通过无线通讯发送处理结果给数据管理及可视化预警单元3进行显示，必要时还可进行局放预警。
另外，车载移动诊断单元4包括KVM切换器43和与KVM切换器43电连接的车载应用服务器41、车载数据服务器42、显示器45，还包括与车载应用服务器41、车载数据服务器42电连接的路由器44，路由器44上电连接有IP固定器47。车载移动诊断单元4还包括第二供电模块46，车载应用服务器41、车载数据服务器42、路由器44、显示器45、IP固定器47均与第二供电模块46电连接。本实施例中KVM切换器43为一托二KVM切换器，能够方便用户在车内快速对车载应用服务器41、车载数据服务器42进行操作和管理。路由器44为工业级4G路由器。显示器45上电连接有键盘鼠标，能够便于用户进行操作。第二供电模块46可以为UPS不间断电源、发电机、汽车电池中的任意一种。
还有，数据管理及可视化预警单元3包括用于提供可视化和预警的应用服务器32、用于数据中转的中间服务器31，中间服务器31与应用服务器32电连接。本实施例中数据管理及可视化预警单元3安装于运维中心。
还有，现场处理单元2包括用于信号检测的电路板21和与电路板21电连接的第一供电模块22、无线通讯模块23；无线通讯模块23与第一供电模块22电连接。其中，电路板21上集成有依次电连接的信号预调理模块211、信号采集模块212、数据预处理模块214、同步触发模块213；无线通讯模块23还与数据预处理模块214电连接。本实施例中信号采集模块212为FPGA高速采集芯片。第一供电模块22为电池模组。无线通讯模块23为4G无线远程通讯模块。
还有，现场采集单元1包括相位同步传感模块和局放监测传感模块。其中，相位同步传感模块为相位同步传感器11，局放监测传感模块包括高频电流传感器12、金属箔电容传感器13、光纤传感器中的任意一种或几种。
其中，各传感器与信号采集模块212通过BNC接口电气连接；无线通讯模块23与中间服务器31通过4G无线通信连接；中间服务器31与路由器44通过4G无线通信连接。
实施例2
如图1所示为本发明一种车载移动式局放检测系统的检测方法的实施例，包括以下步骤：
S1.采集阶段：将现场采集单元1安装于待测电缆上，通过现场采集单元1采集原始数据。
具体地，可根据待测电缆结构好监测精度需求来选择使用高频电流传感器12、金属箔电容传感器13、光纤传感器中的任意一种或几种，以及设置的数量、布置的位置。其中，高频电流传感器12需安装在电缆接头引出的接电线上或电缆的中间接头处，金属箔电容传感器13需安装在电缆内部，光纤传感器需安装于电缆表面或内部。
S2.预处理阶段：将原始数据通过现场处理单元2进行预处理，得到过程数据。
步骤S2具体包括以下步骤：
S21.信号预调理模块211接收原始数据并进行预调理，得到预调理后的原始数据；
S22.同步触发模块213为数据预处理模块214提供数据同步采集触发时序信号；
S23.数据预处理模块214根据同步触发模块213的同步采集信号，控制信号采集模块212以正确的时序采集经过信号预调理模块211预调理后的原始数据；
S24.信号采集模块212将预调理后的原始数据进行转换，得到标准传输存储格式的数据，然后传输给数据预处理模块214；
S25.数据预处理模块214对接收到的数据进行分析计算得到后续诊断分析所需要的过程数据。
具体地，信号预调理模块211由多参数带通滤波器、窄带高频放大电路等构成，能够针对不同传感器的信号特点，对各自采集的信号进行滤波、放大和对数放大、脉冲展宽、检波等信号处理，提取放电脉冲，使之满足数据预处理模块214的处理要求。需要说明的是，过程数据指将原始数据转化为标准传输存储格式后、再进行分析计算过程中产生的中间过渡数据。
S3.诊断阶段：无线通讯模块23通过Socket协议(接口协议)将过程数据传输给中间服务器31，Socket协议采用Winsock通信机制，应用TCP/IP协议实现双向、有序、无重复且无记录边界的数据流服务，其通信可靠、数据有校验和重发的机制，适合大量数据传输。中间服务器31作为数据中转站，一方面从现场处理单元2获取过程数据，以提供给车载应用服务器41作局放诊断分析；另一方面从车载数据服务器42获取结果数据，以提供给应用服务器32，作可视化及预警应用。过程数据通过中间服务器31、路由器44传输至车载应用服务器41中作局放诊断分析，得到结果数据，并将结果数据存入车载数据服务器42中。需要说明的是，结果数据包括电缆是否发生局放、局放类型及局放定位数据。
车载数据服务器42基于Oracle数据库为车载应用服务器41提供数据服务以及数据的管理、查询与维护服务。通过在车载数据服务器42上建立电缆信息数据库、局部放电特征数据库、干扰信号样本数据库、局放测试历史记录数据库，实现对数据的高效可靠管理。
其中，局部放电特征数据库包括高压端针尖放电类、悬浮电极放电类、内部气隙放电类、沿面放电类、划伤放电类、其他放电类等局部放电类型。车载应用服务器41提取局部放电特征，通过比对模型缺陷的局部放电特征，进行局放类型的判定。局放定位是通过安装在电缆上不同部位的传感器，检测局放信号接收时间的先后顺序，来判断定位。
具体地，对于是否发生局放的判定：
当选用高频电流传感器12时，局放缺陷在运行电压激励作用下，会激发高频脉冲电流信号，沿着电缆金属套向两端传播，在金属套周围空间产生瞬变磁场，变化磁场在高频电流传感器12中产生感应电动势，积分后的波形即可重现真实的局放脉冲电流信号，从而判定是否发生局放；
当选用金属箔电容传感器13时，通过半导体层放置的金属箔电极进行局部放电信号的采集。当电缆发生局部放电时，导体、绝缘层、半导体层可充当电容，将局部放电脉冲耦合至高阻抗，形成的电压波经过放大后输入至车载移动诊断单元4进行分析处理，从而判定是否发生局放；
当选用光纤传感器时，其主体结构是一个法布里-珀罗(F-P)干涉腔，通过半导体层放置的两个电极可以分别连接到F-P腔的两端，因此两个电极间的电压可以对F-P腔的腔长进行调制，通过测量出射光纤中的干涉波长来确定局放的电压，从而判定是否发生局放。
S4.预警阶段：结果数据依次通过路由器44、中间服务器31传输至应用服务器32上进行显示，当诊断待测电缆发生局放时，则通过应用服务器32进行预警提示。
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)
1.一种车载移动式局放检测系统，其特征在于，包括顺次无线通信连接的用于预处理的现场处理单元(2)、用于管理和查看的数据管理及可视化预警单元(3)、用于局放分析诊断的车载移动诊断单元(4)，所述车载移动诊断单元(4)安装于车上，所述现场处理单元(2)上电连接有用于与待测电缆接触连接的现场采集单元(1)。
2.根据权利要求1所述的一种车载移动式局放检测系统，其特征在于，所述车载移动诊断单元(4)包括KVM切换器(43)和与KVM切换器(43)电连接的车载应用服务器(41)、车载数据服务器(42)，还包括与所述车载应用服务器(41)、车载数据服务器(42)电连接的路由器(44)；所述路由器(44)与数据管理及可视化预警单元(3)无线通信连接。
3.根据权利要求2所述的一种车载移动式局放检测系统，其特征在于，所述数据管理及可视化预警单元(3)包括用于提供可视化和预警的应用服务器(32)、用于数据中转的中间服务器(31)，所述中间服务器(31)与应用服务器(32)电连接；所述中间服务器(31)与现场处理单元(2)、路由器(44)无线通信连接。
4.根据权利要求3所述的一种车载移动式局放检测系统，其特征在于，所述车载移动诊断单元(4)还包括与所述KVM切换器(43)电连接的显示器(45)、与所述路由器(44)电连接的IP固定器(47)；还包括第二供电模块(46)，所述车载应用服务器(41)、车载数据服务器(42)、路由器(44)、显示器(45)、IP固定器(47)均与第二供电模块(46)电连接。
5.根据权利要求3所述的一种车载移动式局放检测系统，其特征在于，所述现场处理单元(2)包括用于信号检测的电路板(21)和与电路板(21)电连接的第一供电模块(22)、无线通讯模块(23)；所述无线通讯模块(23)与第一供电模块(22)电连接、与中间服务器(31)无线通信连接。
6.根据权利要求5所述的一种车载移动式局放检测系统，其特征在于，所述现场采集单元(1)包括相位同步传感模块和局放监测传感模块，所述相位同步传感模块、局放监测传感模块均与电路板(21)电连接。
7.根据权利要求6所述的一种车载移动式局放检测系统，其特征在于，所述相位同步传感模块为相位同步传感器(11)，所述局放监测传感模块包括高频电流传感器(12)、金属箔电容传感器(13)、光纤传感器中的任意一种或几种。
8.一种应用于权利要求3至7任一项所述的车载移动式局放检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.采集阶段：将所述现场采集单元(1)安装于待测电缆上，通过现场采集单元(1)采集原始数据；
S2.预处理阶段：将所述原始数据通过现场处理单元(2)进行预处理，得到过程数据；
S3.诊断阶段：所述过程数据通过数据管理及可视化预警单元(3)传输至所述车载移动诊断单元(4)，通过车载移动诊断单元(4)对所述过程数据进行诊断分析，得到结果数据；
S4.预警阶段：所述车载移动诊断单元(4)将所述结果数据回传至所述数据管理及可视化预警单元(3)，当诊断所述待测电缆发生局放时，则进行预警提示。
9.根据权利要求8所述的车载移动式局放检测系统的检测方法，其特征在于，在步骤S3中，所述过程数据通过中间服务器(31)、路由器(44)传输至所述车载应用服务器(41)中作局放诊断分析，得到所述结果数据，并将所述结果数据存入所述车载数据服务器(42)中。
10.根据权利要求9所述的车载移动式局放检测系统的检测方法，其特征在于，在步骤S4中，所述结果数据依次通过路由器(44)、中间服务器(31)传输至所述应用服务器(32)上进行显示，当诊断所述待测电缆发生局放时，则进行预警提示。
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