CN202066935U - 基于双传感器定向耦合抗干扰的电缆局部放电检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于双传感器定向耦合抗干扰的电缆局部放电检测装置，它包括两个电流互感器，各电流互感器的输出端与信号处理模块连接，所述信号处理模块的输出端与单片机连接，单片机与上位机通信，信号处理模块及单片机均设在铝制箱体内。所述信号处理模块包括依次连接的积分电路，线性放大电路和滤波电路。所述单片机采用MCS196KC。本实用新型利用双感器定向耦合抗干扰的原理，该原理操作简单灵活，可以根据实际情况设定判据，实用性强，具有较高的准确性，同时有效剔除了干扰信号，能更有效的对电缆及其附件局部放电的检测,提高结果的可靠性和局放检测的效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于双传感器定向耦合抗干扰的电缆局部放电检测装置。
背景技术
局部放电（PD）是绝缘故障（击穿）最普遍最灵敏的先兆信息，无论是实验室中样品的老化试验，还是发生绝缘故障的电力设备检测都普遍观察到在击穿前出现PD。同时PD 能反映绝缘系统中的弱点而不依赖整体状态，能反映瞬态变化而不依赖累积时间，因此能灵敏地预测突发性故障。经试验发现XLPE电缆绝缘介质中的气泡、杂质、导体表面的毛刺等在高电压下会发生局部放电，导致绝缘材料逐渐老化，甚至击穿。由此可见电缆局部放电在线监测是发现和定位电缆局部缺陷引起的局部隐患的重要手段。大量实验表明, 由于电缆终端及中间接头连接盒都是现场人工制作安装的, 其绝缘品质往往低于工厂制作的电缆本体, 因而局部放电引起的电缆故障大多发生在电缆接头, 而在电缆中间接头位置采集对电缆本体直接采集信号灵敏度高,故在电缆接头部位实行局部放电在线检测更为合理。
PD 是一种复杂的物理过程，有电、光、声、热等效应，还会产生各种生成物。与之对应的各种测量方法也得到了不同程度的应用。而检测局部放电的最大困难是各种电磁干扰会沿测试回路进入测量系统，如何剔除这些干扰成为测量准确与否的关键。尽管常规抗干扰措施可以有效抑制各种电磁脉冲干扰, 但现场干扰抑制后经常难以达到背景噪声水平应低于允许放电幅值50%的规定。实际试验时经常出现诸如幅值较大的放电脉冲、多种脉冲波形迭加、整个检测谱图发生旋转等各种问题。
实用新型内容
为了更有效对电缆及其附件局部放电的检测, 剔除干扰信号，提高结果的可靠性和局放检测的效率, 本实用新型提供一种基于双传感器定向耦合抗干扰的电缆局部放电检测装置。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
基于双传感器定向耦合抗干扰的电缆局部放电检测装置，它包括两个电流互感器，各电流互感器的输出端与信号处理模块连接，所述信号处理模块的输出端与单片机连接，单片机与上位机通信。
所述信号处理模块包括依次连接的积分电路，线性放大电路和滤波电路。
所述单片机采用MCS196KC。
原理：当电缆中存在局部放电时, 金属屏蔽层中将感应出脉冲电流, 当其流经传感器时会在二次绕组上感应出信号,这样便可获取局部放电信息。采用双传感器定向耦合的抗干扰技术原理如图1所示。图中为一条电缆的结构简图，T1、T2分别为套接在A端和B端的电流互感器，二者的极性方向相同。若此时有来自电网或电缆接头外部的干扰信号i（见图a），则在T1与T2中将产生同向的感应电势，此时可在两互感器中检测到相同的感应信号；若此时内部放电产生脉冲信号l（见图b），则在T1与T2中产生反方向的感应电势，此时两互感器内的耦合信号l1与l2互为反向。通过判定两互感器中信号的方向就能初步判定信号的来源。
双传感器法还可根据这一特点来滤除内部局放和外部脉冲干扰信号。当电缆接头外侧的局部放电信号或干扰信号沿电缆两侧传播经过传感器时，在2 个传感器中感应出极性相同的2 个信号，经叠加后得到一更大幅值的输出信号；相反，当发生来自电缆中间接头内的局部放电信号，将在2 个传感器中感应出极性相反的信号，经叠加后则会被削弱。
所得电流信号若为干扰信号，则在两传感器中感应出同向信号，且信号叠加后幅值变化较大，通过积分电路和滤波电路将尖峰量滤除，消减干扰信号；若此为局部放电信号，则在两传感器中信号为反向且叠加信号变化平稳，通过积分电路后交由滤波电路处理可得到所需信号；滤波电路将信号输入单片机，单片机通过对数据整合处理，传输至上位机。上位机根据相应的信号特征，辨别检测信号的来源。
有益效果：本实用新型利用双感器定向耦合抗干扰的原理，该原理操作简单灵活，可以根据实际情况设定判据，实用性强，具有较高的准确性，同时有效剔除了干扰信号，能更有效的对电缆及其附件局部放电的检测,提高结果的可靠性和局放检测的效率。
附图说明
图1基于双传感器定向耦合的中高压电缆局部放电检测抗干扰原理图；
图2为本实用新型结构示意图；
其中: 1模拟信号处理电路，2积分电路，3线性放大电路，4滤波电路，5单片机，6上位机，7铝制箱体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
如图2所示，基于双传感器定向耦合的电缆局部放电检测抗干扰装置，它包括两个电流互感器，各电流互感器的输出端与信号处理模块连接，所述信号处理模块的输出端与单片机5连接，单片机5与上位机6通信，信号处理模块及单片机5均设在铝制箱体7内。
所述信号处理模块包括依次连接的积分电路2，线性放大电路3和滤波电路4。积分电路2实现波形的变换，消减采样信号中的干扰量，突出不变化的电流量；线性放大电路3，放大采样信号，滤波电路滤除采样信号中的干扰信号，提高测量精度。
所述单片机5采用MCS196KC。
电力系统一次电流通过互感器线圈的耦合以后,从互感器线圈上取到电流信号,经过模拟信号处理电路1加工进入单片机5输入端，经A/D 转换后, 由单片机5计算分析,最后通讯接口与上位机6通讯。通讯接口可以是RS-485。 模拟信号处理电路1包括积分电路2、线性放大3和滤波电路4。检测信号通过硬件电路的处理,可以提高测量精度,满足系统各环节的连接需要,并且缓解对单片机5运算速度的压力,达到对系统实时性的要求。
单片机5采用MCS196KC,该芯片自带8 个A/ D 通道,A/ D 转换精度为10 位,对模拟信号进行模数转换后输出到上位机6，由上位机6判断该点电缆局部放电情况，提出相关检修或运行策略。
所采用的抗干扰措施除了测量部分采用双传感器定向耦合技术识别外部脉冲干扰信号外，硬件上还附加滤波电路4,同时还对电流互感器线圈以及电子部分进行电磁屏蔽，单片机5监测部分以及模拟信号处理部分都被置于铝制箱体7内,从线圈引出的信号传输线屏蔽层需要接地。
Claims (3)
1.基于双传感器定向耦合抗干扰的电缆局部放电检测装置，其特征是，它包括两个电流互感器，各电流互感器的输出端与信号处理模块连接，所述信号处理模块的输出端与单片机连接，单片机与上位机通信。
2.如权利要求1所述的基于双传感器定向耦合抗干扰的电缆局部放电检测装置，其特征是，所述信号处理模块包括依次连接的积分电路，线性放大电路和滤波电路。
3.如权利要求1所述的基于双传感器定向耦合抗干扰的电缆局部放电检测装置，其特征是，所述单片机采用MCS196KC。
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