CN202041614U - 一种超高压电缆线路绝缘缺陷局部放电信号识别装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种超高压电缆线路绝缘缺陷局部放电信号识别装置，按照信号与数据流从前到后的关系，依次包括：信号传感器、局部放电采集单元、上位机和上位机抗干扰处理单元，其特征在于：信号传感器安装于电缆附件接地线或交叉互联线上来耦合局部放电信号；局部放电采集单元包括数据采集卡，接地线上混杂信号通过数据采集卡进行高速数据采集，并将采集数据传输至上位机；上位机接收采集数据后，由上位机抗干扰处理单元的抗干扰处理芯片进行抗干扰处理，提取出属于该检测点的局部放电信号。本实用新型的装置通过抗干扰手段可获取完整的局部放电信号波形，去除外部干扰，为电缆设备的状态维修提供强有力的技术支撑。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电缆设备检测装置，尤其涉及一种超高压电缆设备绝缘缺陷局部放电类型识别装置。
背景技术
随着高压及超高压电缆线路的发展，交联聚乙烯(XLPE)电力电缆以其合理的工艺和结构、优良的电气性能、安装敷设简单、运行维护工作少、安全可靠的特点，在电力系统中得到了越来越广泛的应用。高压、超高压电缆系统作为城市供电和主网架的重要环节，在我国城市电网中已占据非常重要的地位。如何实现这些电缆设备的状态检测，保证电缆设备安全可靠运行，是目前国内外研究的热点。
局部放电是交联聚乙烯电缆绝缘劣化的表征和主要原因。电力电缆的局部放电量与其绝缘状况密切相关，局部放电量的变化预示着电缆绝缘可能存在危害电缆安全运行的缺陷。因此，国内外专家学者以及IEC、IEEE、CIGRE等国际电力权威机构组织一致推荐局部放电试验作为交联聚乙烯电缆绝缘状况评价的首选方法。
电缆附件例如中间接头都是在现场条件下人工制作安装的，其绝缘品质往往低于电缆本体绝缘品质，是电缆系统中绝缘薄弱环节。中间接头施工工艺不良形成的各种施工缺陷，使接头内电场分布不均匀，导致局部放电的产生。在工频电压下，局部放电将引起电缆绝缘中电树的产生和扩展，并加速绝缘的劣化，最终导致绝缘击穿。高压电缆绝缘缺陷局部放电检测是积极有效地预防电缆系统突发运行故障，实现电缆设备状态检修至关重要的技术手段。
目前许多高压电缆局部放电在线监测系统现场测量效果不理想，其主要原因有：(1)采集的局部放电信号微弱，幅值很小，极易被背景噪声淹没；(2)外界强电磁场干扰源很多，单纯依靠硬件技术实现剔除和防止外界电磁干扰难度很大，且许多软硬件结合的抗干扰方法对测量设置有所要求；(3)电缆局部放电信号识别技术不够成熟，缺乏现场测量的局部放电脉冲信号波形、频率及幅值的识别判断技术；(4)缺乏XLPE电缆绝缘劣化的评价基础理论的研究和运行状态判据等实际运行经验的积累。
上述各种因素的存在，大大降低了超高压电缆绝缘缺陷局部放电检测的灵敏度和准确度，容易造成误判错判。因此，如何运用现有的先进技术，最大限度抑制检测现场的干扰，准确提取出局放信号，更可靠、更灵敏地为后续的绝缘诊断提供信息，成为超高压电缆绝缘缺陷局部放电在线检测中的关键部分。
有鉴于此，有必要提供一种超高压电缆设备绝缘缺陷局部放电类型识别装置，以解决上述问题。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：为了解决目前电缆设备绝缘缺陷局部放电监测上述问题，本实用新型提出一种超高压电缆绝缘缺陷局部放电信号识别装置，能够准确的从强烈的现场干扰中提取出局部放电信号，进行后续的绝缘状态诊断。
本实用新型所采用的技术方案是：一种超高压电缆线路绝缘缺陷局部放电信号识别装置，按照信号与数据流从前到后的关系，依次包括：信号传感器、局部放电采集单元、上位机和上位机抗干扰处理单元，其特征在于：信号传感器安装于电缆附件接地线或交叉互联线上来耦合局部放电信号；局部放电采集单元包括数据采集卡，接地线上混杂信号通过数据采集卡进行高速数据采集，并将采集数据传输至上位机；上位机接收采集数据后，由上位机抗干扰处理单元的抗干扰处理芯片进行数学形态滤波器处理和多相态谱图聚类分析处理的抗干扰处理，提取出属于该检测点的局部放电信号。
如上所述的超高压电缆线路绝缘缺陷局部放电信号识别装置，其特征在于，所述信号传感器是高频宽带信号传感器，采用镍锌铁氧体，频率范围为20kHz-20MHz，所述信号传感器套接在电缆附件接地线或交叉互联线上组成传感器对。
如上权利要求1所述的超高压电缆线路绝缘缺陷局部放电信号识别装置，其特征在于，所述数据采集卡最高采样率为60MS/s，模拟带宽为30MHz，A/D分辨率为12位，所述数据采集卡通过光纤传输网络将采集数据传送至上位机。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的优点在于能够根据现场需要，通过对超高压电缆附件绝缘缺陷信息进行的高速采集，通过有效的局部放电信号识别手段提取出属于本检测点的局部放电信号，完成绝缘缺陷的诊断判断。本装置通过抗干扰手段可获取完整的局部放电信号波形，去除外部干扰，为电缆设备的状态维修提供强有力的技术支撑。
附图说明
图1为本实用新型实施例的超高压电缆线路绝缘缺陷局部放电信号识别装置的模块原理图。
图2为本实用新型实施例的装置功能框图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式，结合附图对本实用新型作进一步说明。
本实用新型的装置由信号传感器、局部放电采集单元、上位机和上位机抗干扰处理单元构成。高频宽带电流传感器安装于电缆附件接地线或交叉互联线上来耦合局部放电信号；接地线上混杂信号通过数据采集卡进行高速数据采集，并将采集数据传输至上位机；上位机接收采集数据后，由上位机抗干扰处理单元的抗干扰处理芯片进行数学形态滤波器处理和多相态谱图聚类分析处理的抗干扰处理，提取出属于该检测点的局部放电信号。
(一)高频宽带电磁耦合传感器
高频宽带信号传感器采用镍锌铁氧体，频率范围为20kHz-20MHz，测量时套接在三相附件接地线或交叉互联线上组成传感器对，耦合的信号包括局部放电信号、干扰、背景噪声。
(二)信号数据采集单元
所采用的数据采集卡最高采样率为60MS/s，模拟带宽为30MHz，A/D分辨率为12位，高速采集的信号传输至上位机硬件。用于完成三相电缆附件传感器信号的同步触发采样，并通过光纤传输网络将采集数据传送到上位机监控系统。
(三)上位机硬件
上位机通过光纤传输网络与信号数据采集单元相连，用于接收采集数据。
(四)上位机抗干扰处理单元
上位机抗干扰处理单元包括抗干扰处理芯片，该抗干扰处理芯片对采集到的单个工频周期波形进行数学形态滤波器处理，经过数学形态学进行消噪，小阈值处理，消噪能力的同时尽可能多地保留信号的形态特征。
同时，通过对采集的多个工频周期信号形成的q-φ(放电量-放电相位)谱图，采用多相态谱图聚类分析方法对放电信号进行比对，并根据典型绝缘缺陷放电指纹库，在时频空间内进行有效甄别，进一步取出外部的放电干扰，保留最终的该测量点的局部放电信号。
电缆线路绝缘缺陷的局部放电信号识别装置，可对绝缘劣化进行前期预报和评估，积极有效地预防电缆线路突发运行故障。
本实用新型的超高压电缆绝缘缺陷局部放电信号提取装置，采用所述装置对局部放电信号进行提取的方法包括以下步骤：
(1)在电缆线路每个电缆附件接地线或交叉互联线上套接高频宽带电磁耦合传感器，通过信号调理后接入高速数据采集卡的通道上，进行三相同步触发高速采样，并经光纤将采集数据传输至上位机。
(2)对采集到的单个工频周期波形进行数学形态滤波器处理，经过数学形态学进行消噪，小阈值处理，消噪能力的同时尽可能多地保留信号的形态特征。
(3)针对采集的多个工频周期信号形成的q-φ(放电量-放电相位)谱图，采用多相态谱图聚类分析方法对放电信号进行比对，并根据典型绝缘缺陷放电指纹库，在时频空间内进行有效甄别，进一步取出外部的放电干扰，保留最终的本次测量点的局部放电信号。
针对电缆运行现场强电磁场干扰源较多，单纯依赖硬件方法明显剔除和防止外界电磁场干扰的措施难度很大的特点，采用抗干扰技术，即构建非线性的狭义数学形态滤波器对采集到的放电信号进行处理，有效消除噪声并保留原始信号的必要形状特征，最大限度地滤除现场干扰；同时，针对局放信号发生具有很大随机性，属于非平稳信号，相邻两次放电时间间隔不固定的特性，基于信号多周期统计数据，采用多相态谱图聚类分析的方法，从多相态谱图中萃取放电特性，结合典型缺陷局放特征参量和现场干扰实测数据，依托综合特征指纹库，应用时频空间转化、模式分类等有效算法建立专家诊断系统，为现场局放在线监测提供直观依据和有效分析手段，从而提高现场测试效率和放电类型判断准确性。
Claims (3)
1.一种超高压电缆线路绝缘缺陷局部放电信号识别装置，按照信号与数据流从前到后的关系，依次包括：信号传感器、局部放电采集单元、上位机和上位机抗干扰处理单元，其特征在于：信号传感器安装于电缆附件接地线或交叉互联线上来耦合局部放电信号；局部放电采集单元包括数据采集卡，接地线上混杂信号通过数据采集卡进行高速数据采集，并将采集数据传输至上位机；上位机接收采集数据后，由上位机抗干扰处理单元的抗干扰处理芯片进行数学形态滤波器处理和多相态谱图聚类分析处理的抗干扰处理，提取出属于该检测点的局部放电信号。
2.根据权利要求1所述的超高压电缆线路绝缘缺陷局部放电信号识别装置，其特征在于，所述信号传感器是高频宽带信号传感器，采用镍锌铁氧体，频率范围为20kHz-20MHz，所述信号传感器套接在电缆附件接地线或交叉互联线上组成传感器对。
3.根据权利要求1所述的超高压电缆线路绝缘缺陷局部放电信号识别装置，其特征在于，所述数据采集卡最高采样率为60MS/s，模拟带宽为30MHz，A/D分辨率为12位，所述数据采集卡通过光纤传输网络将采集数据传送至上位机。
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