CN202735472U - 一种电力隧道在线式高压电缆局部放电监测装置 - Google Patents

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马宝国
张明广
杨震威
慕瑞嘉
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Abstract

本实用新型公开了一种电力隧道在线式高压电缆局部放电监测装置,它包括电流互感器,电流互感器将采集的高压电缆上的局部放电信号依次经前端信号调理模块和A/D转换模块处理后进入高速处理单元,高速处理单元将采集结果存入据存储单元,高速处理单元对采集结果进行分析,将放电数据送入嵌入式处理单元,嵌入式处理单元通过通信模块将放电数据上传给监控主机,所述高速处理单元还与超级电容连接,超级电容为高速处理单元提供工作所需的大电流。通过本实用新型的实施,可以实现对高压电缆沿线的所有直接接地点进行在线局部放电的监测,实现了采样数据的同时性,保证了传输数据的有效性以及最少,本实用新型针对性强,可靠性好,功能完善。

Description

—种电力隧道在线式高压电缆局部放电监测装置
技术领域
[0001 ] 本实用新型涉及一种高压电缆局部放电检测装置,尤其涉及一种电力隧道在
线式高压电缆局部放电监测装置。
背景技术
[0002] 高压电缆线路在城网中通常担负着重要的输电任务,是电力系统最基本的组成部分,对整个电力系统极其重要,我国66kV及以上电压等级的高压电缆主要采用带有金属护层的单芯电缆。
[0003] 高压电缆绝缘结构中往往会由于加工技术上的难度或原材料不纯而存在气隙和有害性杂质,或者由于工艺原因在绝缘与半导电屏蔽层之间存在间隙或半导电层向绝缘层·突出,在这些气隙和杂质尖端处极易产生局部放电(PD,Partial discharge)。局部放电作为高压电缆线路绝缘故障早期的主要表现形式,既是引起绝缘老化的主要原因,又是表征绝缘状况的主要特征参数。高压电缆线路局部放电量与电力电缆绝缘状况密切相关,局部放电量的变化预示着电缆绝缘中一定存在着可能危及电缆安全运行的缺陷。因此,准确测量局部放电是判断高压电缆绝缘品质的最直观、理想、有效的方法。对运行中的交联电缆线路实施局部放电在线监测,进而分析诊断运行线路中电缆及附件的绝缘缺陷状况,具有重大现实意义。
[0004] 国内外研制的局部放电装置很多,早期的方案一般采用传感器、调理模块、采集卡和计算机等部分组成,主要应用于GIS、发电机、变压器的局部放电监测。目前已经实现的高压电缆的在线式局部放电的监测方案,存在以下问题:1)采用计算机或DSP处理器,功耗较大,由于现场采集装置与监控中心的数据传输量太大,需要沿高压电缆敷设光缆和220V供电线路,施工难度大,不适于大范围推广,由于电力电缆隧道环境恶劣,常年高湿,经常进水,敷设220V供电线路也会给整个电缆带来安全隐患,影响电力安全。2)电缆全线的采样单元不能实现同步采样,无法实现全面了解电缆系统本体及每个附件绝缘运行状态,对电缆绝缘故障进行前期预警。
实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的就是为了解决上述问题,提供一种电力隧道在线式高压电缆局部放电监测装置,它具有针对性强,可靠性好,功能完善的优点。
[0006] 为了实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
[0007] 一种电力隧道在线式高压电缆局部放电监测装置,它包括电流互感器,电流互感器将采集的高压电缆上的局部放电信号依次经前端信号调理模块和A/D转换模块处理后进入高速处理单元,高速处理单元将采集结果存入数据存储单元,高速处理单元对采集结果进行分析,将放电数据送入嵌入式处理单元,嵌入式处理单元通过通信模块将放电数据上传给监控主机,所述高速处理单元还与超级电容连接,超级电容为高速处理单元提供工作所需的大电流,在高速处理单元和超级电容之间还接有控制电路,控制电路控制超级电容的充放电。
[0008] 所述高速处理单元采用高速DSP处理器,负责对局部放电的采集和A/D转换过程控制,将采集结果存储至数据存储单元 ,对采集结果进行分析,将放电数据发送至嵌入式处理单元。
[0009] 所述通信模块采用通信与电源共线传输,负责命令、波形数据与监控主机的传输。
[0010] 所述数据存储单元采用RAM存储器,暂存局部放电采集数据。
[0011] 所述前端信号调理模块对电流互感器采集的局部放电信号进行阻抗匹配,实现增益放大、峰值保持、抗干扰处理,送入A/D转换模块。
[0012] 所述A/D转换模块采用高速多通道AD芯片,具有4通道模拟信号接口,采样精度12位,采样频率最高6Msps,模拟电源采用单路5V供电。
[0013] 所述电流互感器安装于电缆接地线,用于耦合局部放电所产生的高频脉冲信号,对信号进行信号采集、转换和预处理,同时对工频及其谐波等的低频信号予以抑制。
[0014] 一种局部放电监测系统,它包括监控平台,监控平台与监控主机通信,监控主机与至少一个局部放电监测装置通信;各个局部放电监测装置挂接在同一线路上,由监控主机发送同步采样命令,采样完成后,各局部放电监测装置本地进行前期分析处理,然后分时将放电有效数据上传至监控主机;监控主机将收到的数据输到监控平台,由监控平台对各局部放电监测装置的波形数据形成局部放电谱图,对放电量的连续监测形成放电趋势图,从而掌握被监测电缆本体及每个附件绝缘运行状态,对电缆绝缘故障进行前期预警。
[0015] 本实用新型的有益效果:
[0016] 通过本实用新型的实施,可以实现对高压电缆沿线的所有直接接地点进行在线局部放电的监测。局部放电监测终端采用低功耗设计;高速采样部分采用采样时同时启动的工作模式,实现了采样数据的同时性;终端对采集的局放数据进行本地分析,只将有效数据分时上传到监控平台,保证了传输数据的有效性以及最少;监控平台根据各局部放电监测终端上报的连续监测数据进行相关分析,从而掌握电缆系统本体及每个附件绝缘运行状态,对电缆绝缘故障进行前期预警。本装置针对性强,可靠性好,系统功能完善。
附图说明
[0017] 图I为本实用新型的组成示意图;
[0018] 图2为本实用新型数据采集处理流程图;
[0019] 图3为本实用新型高速处理单元供电逻辑框图。
[0020] 其中,I.高速处理单元,2.嵌入式处理单元,3.通信模块,4.数据存储单元,5.前端信号调理模块,6. A/D转换模块,7.电流互感器,8.超级电容,9.供电线对,10.控制电路。
具体实施方式
[0021] 下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0022] 如图I所示,一种电力隧道在线式高压电缆局部放电监测装置,它包括电流互感器7,电流互感器7将采集的高压电缆上的局部放电信号依次经前端信号调理模块5和A/D转换模块6处理后进入高速处理单元1,高速处理单元I将采集结果存入数据存储单元4,高速处理单元I对采集结果进行分析,将放电数据送入嵌入式处理单元2,嵌入式处理单元2通过通信模块3将放电数据上传给监控主机,所述高速处理单元I还与超级电容8连接,超级电容8为高速处理单元I提供工作所需的大电流,在高速处理单元I和超级电容8之间还接有控制电路10,控制电路10控制超级电容8的充放电。
[0023] 高速处理单元I采用TI高速DSP处理器,负责局部放电AD采集过程控制,将采集结果存储至数据存储单元4,对采集结果进行分析,将放电数据发送至嵌入式处理单元2。
[0024] 嵌入式处理单元2采用TI公司低功耗芯片,具有4路UART接口,供电电压范围
2. 2-3. 6V,嵌入式处理单元2负责与监控主机通信,同时负责高速处理单元I的电源控制。
[0025] 通信模块3采用通信与电源共线传输技术,电源载波通信,通信速率为300-9600BPS,负责命令和波形数据与监控主机的传输。
[0026] 数据存储单元4采用RAM存储器,容量为1024X16K,低电压供电2. 4-3. 6V,功耗低,负责暂存局部放电采集数据。
[0027] 前端信号调理模块5对电流互感器7采集的局部放电信号进行阻抗匹配,实现增益放大、峰值保持、抗干扰处理,送入A/D转换模块6。
[0028] A/D转换模块6采用高速多通道AD芯片,具有4通道模拟信号接口,采样精度12位,采样频率最高6Msps,模拟电源采用单路5V供电。
[0029] 电流互感器7就近安装于电缆接地线,用于耦合局部放电所产生的高频脉冲信号,对信号进行信号采集、转换和预处理,同时对工频及其谐波等的低频信号予以抑制。
[0030] 超级电容8负责用来实现储能,在高速处理单元I工作时提供工作所需的大电流。
[0031] 如图2所示,同一条电缆线路上安装的局部放电监测装置接收到来自监控主机的同步采样命令,电流互感器7经过分析识别是同步采样命令以后,以收到命令时刻作为采样同步计时的,启动同步高速采样;每个装置的超级电容8给高速处理单元I提供能量,采样时长根据系统初始化设定进行,每个装置能同时完成3路数据的采集,采样完成,本地进行数据缓存;进入前期分析处理,电流互感器7采集数据完成后,经高速处理单元I将总放电个数、放电量按放电量大小排序,然后将放电量的数值和相位等相关数据通过通信和供电的电缆发送到监控主机,通过监控主机转发到监控平台进行展示;
[0032] 如图3,供电线对9来自监控主机,监控主机通过供电线对9给局部放电监测装置远程低压供电,一方面供给局部放电装置正常工作所需电压和电流,另一方面通过小电流给超级电容8 —直充电,超级电容8可以反复充放电数十万次,超级电容8可以快速充放电,峰值电流仅受其内阻限制,甚至短路也不是致命的,小单体超级电容8可放10A,大单体超级电容8可放1000A,所以通过超级电容8的储能能够满足高速处理单元I工作时所需的大电流,同时通过控制电路10可以实现对超级电容8的供电控制,当高速处理单元I工作时,使能超级电容8输出电压和电流,当高速处理单元I处理完成,关闭超级电容8供电,超级电容8处于正常的充电状态,储备下一次采样所需电量。
[0033] 上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述,但并非对本实用新型保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本实用新型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实用新型的保护范围以内。

Claims (6)

1. 一种电力隧道在线式高压电缆局部放电监测装置,其特征是,它包括电流互感器,电流互感器将采集的高压电缆上的局部放电信号依次经前端信号调理模块和A/D转换模块处理后进入高速处理单元,高速处理单元将采集结果存入数据存储单元,高速处理单元对采集结果进行分析,将放电数据送入嵌入式处理单元,嵌入式处理单元通过通信模块将放电数据上传给监控主机,所述高速处理单元还与超级电容连接,超级电容为高速处理单元提供工作所需的大电流,在高速处理单元和超级电容之间还接有控制电路,控制电路控制超级电容的充放电。
2.如权利要求I所述电力隧道在线式高压电缆局部放电监测装置,其特征是,所述高速处理单元采用高速DSP处理器。
3.如权利要求I所述电力隧道在线式高压电缆局部放电监测装置,其特征是,所述通信模块采用通信与电源共线传输。
4.如权利要求I所述电力隧道在线式高压电缆局部放电监测装置,其特征是,所述数据存储单元采用RAM存储器,暂存局部放电采集数据。
5.如权利要求I所述电力隧道在线式高压电缆局部放电监测装置,其特征是,所述A/D转换模块采用高速多通道AD芯片,具有4通道模拟信号接口。
6.如权利要求I所述电力隧道在线式高压电缆局部放电监测装置,其特征是,所述电流互感器安装于电缆接地线。
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