CN202903950U

CN202903950U - 电力隧道在线式高压电缆局部放电监测系统

Info

Publication number: CN202903950U
Application number: CN 201220279161
Authority: CN
Inventors: 马宝国; 李少辉; 张明广; 付怀珍; 杨震威
Original assignee: Shandong Conwell Communication Technology Co Ltd
Current assignee: Conway Communication Technology Co Ltd
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2022-06-14

Abstract

本实用新型涉及一种电力隧道在线式高压电缆局部放电监测系统，主要由监控平台、监控主机、若干局部放电监测终端和若干电流互感器组成，所述局部放电监测终端和电流互感器分布安装于高压电缆沿线各直接接地点，各局部放电监测终端挂接在同一线路上，由监控主机发送同步采样命令，采样完成后，各局部放电监测终端分时将放电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终端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。本实用新型具有针对性强，可靠性好，系统功能完善优点。

Description

电力隧道在线式高压电缆局部放电监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种电缆局部放电监测系统，尤其涉及一种电力隧道在线式高压电缆局部放电监测系统。

背景技术

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。

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。

目前市场上已经实现的高压电缆局部放电监测装置，对于故障局部放电采样单元，存下如下问题：1）采用计算机或DSP处理器，功耗较大，需要安装于有市电供电场合，不能实现对隧道高压电缆沿线各接地点局部放电的监测；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

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系统，它针对隧道电缆在线运行特点，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，局部放电监测终端沿电缆走线分布安装，即高压电缆各直接接地点均可安装，供电采用低压直流安全电压，与通信采用共线传输。本实用新型具有针对性强，可靠性好，系统功能完善优点。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种电力隧道在线式高压电缆局部放电监测系统，它主要由监控平台、监控主机、若干局部放电监测终端和若干电流互感器组成，所述局部放电监测终端和电流互感器分布安装于高压电缆沿线各直接接地点，各局部放电监测终端挂接在同一线路上，各局部放电监测终端与监控主机连接，监控主机与监控平台连接。

所述监控平台为Real-time实时监控平台，包括：应用服务器，应用服务器分别与资源管理服务器，前端控制服务器，监控管理服务器，语音处理服务器，短信处理服务器和数据分析服务器连接。

所述监控主机采用热插拔式积木结构设计，部署在电缆通道就近的分控变电站内，通过通信电缆连接电缆隧道内的局部放电监测终端，实现远程供电和载波通讯信号共缆传输，监控主机利用TCP/IP以太网接口的方式通信；所述监控主机包括电源转换及通信脉冲产生插板，数据采集及通信插板，串口通信插板，底板，所述电源转换及通信脉冲产生插板，数据采集及通信插板，串口通信插板与底板连接；监控主机具备全工模式和半工模式两种工作模式。

所述监控主机采用白发蓝LED对其功能、运行及故障进行明确指示。

所述数据采集及通信插板支持插接数据采集及通信插板8块，每块插板具备8个通信端口，最大具备64通信端口。

所述每个通信端口挂载1～16个局部放电监测终端。

所述监控主机和局部放电监测终端之间的通信距离是0KM～10KM。

所述局部放电监测终端采用壁挂式外壳结构，在外壳内设有高速处理单元，前端信号调理模块经A/D转换模块与高速处理单元连接；通信模块通过嵌入式处理单元与高速处理单元连接；高速处理单元还与数据存储单元连接。

所述电流互感器耦合局部放电所产生的高频脉冲信号，同时对工频及其谐波等的低频信号予以抑制。

所述通信模块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。

本实用新型的有益效果：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，数据分时上传到监控平台，监控平台根据各局部放电监测终端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。本系统针对性强，可靠性好，系统功能完善。

附图说明

图1为电力隧道在线式高压电缆局部放电监测系统组成示意图；

图2为Real-time实时监控平台示意图；

图3为监控主机组成结构示意图；

图4为局部放电监测终端组成示意图；

图5为局部放电监测终端和电流互感器连接示意图。

其中，1.监控平台，2.监控主机，3.局部放电监测终端，4.应用服务器，5.资源管理服务器，6.前端控制服务器，7.监控管理服务器，8.语音处理服务器，9.短信处理服务器，10.数据分析服务器，11.底板，12.电源转换及通信脉冲产生插板，13.数据采集及通信插板，14.串口通信插板，15.高速处理单元，16.嵌入式处理单元，17.通信模块，18.数据存储单元，19.前端信号调理模块，20.A/D转换模块，21.电流互感器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1，电力隧道在线式高压电缆局部放电监测系统，它包含监控平台1，监控平台1为Real-time监控平台，还包括与Real-time监控平台依次连接的监控主机2和局部放电监测终端3。

如图2，Real-time实时监控平台，它包括应用服务器4，应用服务器4分别与资源管理服务器5，前端控制服务器6，监控管理服务器7，语音处理服务器8，短信处理服务器9和数据分析服务器10连接；前端控制服务器6至少与一台监控主机2连接，监控主机2与一个局部放电监测终端3连接。

监控平台1对各局部放电监测终端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.

其中应用服务器4为全部装置提供网络连接、通信及数据库操作。资源管理服务器5是数据配置管理模块，配置其他装置与应用服务器4连接、通信，其他各装置只有在资源管理服务器5配置了相应的数据后，才能成为有效工作装置。前端控制服务器6将数据传递给应用服务器4，同时将接收的应用服务器4及监控管理服务器7发送过来的控制指令转发给监控主机2，让监控主机2被动工作。监控管理服务器7是直接面向用户的装置，它为用户提供人机界面。语音处理服务器8是语音处理模块，它为系统提供电话语音告警服务。短信处理服务器9是短信处理模块，它为系统提供手机短信的收发服务。数据分析服务器10是系统的基础数据及历史数据统计，查询装置，根据用户需求将数据生成excel报表。

Real-time实时监控平台的核心模块为应用服务器4，应用服务器4能够接受注册申请，然后为提供采集数据、上报数据、数据分析、数据整合等多种功能。针对监控系统中设备的不同，根据接收数据类型的不同，系统支持多套前端机模块，可以接收数据、语音、短信、视频等多种数据格式，并实现监控设备控制、校准等功能。语音处理服务器提供电话的语音形式主动报警、电话认证、电话控制监控设备的功能。短信处理服务器9提供短信形式的主动报警、短信控制监控设备的功能。告警中心模块与语音、短信模块相互联动，提供告警的消息来源。联动控制模块根据用户配置的联动信息，对监控设备出现的状态变化进行分析，达到设定的条件之后，联动控制多个设备，实现了系统的警报状态的自动处理，极大节省了工作人员的工作量。这些模块通过资源管理模块进行集中管理与配置。

监控管理服务器7是展现给用户的显示平台，分为B/S、C/S两种形式，通过使用浏览器与客户端软件的形式为用户提供直观的数据、图表、仿真GIS地图展示界面，并响应用户对于监控设备的控制操作。监控管理服务器7通过组态设备的概念来组织逻辑上关联的设备，通过表格列表、组态卡片图、仿真Gis地图等形式来表示数据。报警产生的时候，能够实时地显示报警发生的设备，根据报警级别的不同显示为不同颜色，允许用户查看告警的详细信息，并进行告警确认。根据数据类型的不同，监控管理服务器7还能以曲线的形式显示历史数据，便于进行统计分析。对应于每一个组态设备，模块通过图形、动画、仪表盘、标尺等直观形式显示设备当前的状态。这些直观性的展现方式，提高了用户体验，能在展示、维护系统的时候给人留下很深的印象监控管理服务器7

图3，监控主机2包括电源转换及通信脉冲产生插板12，数据采集及通信插板13，串口通信插板14，底板11。所述电源转换及通信脉冲产生插板12，数据采集及通信插板13，串口通信插板14与底板11连接。

电源转换及通信脉冲产生插板12完成电源转换和通信脉冲信号产生；数据采集及通信插板13完成数据传输和串口通信插板14的通信；串口通信插板14完成数据采集及通信插板13与监控平台1间的通信，数据采集及通信插板13与串口通信插板14间为串口通信，通过串口通信插板14转化成网口与监控平台1连接；串口通信插板14为标准的多串口服务器，并将串口转换成网口，与实时监控平台1连接；底板11完成与电源转换及通信脉冲产生插板12、串口通信插板14和数据采集及通信插板13间的数据交互和电源供电。

监控主机2采用6U机架式模块化设计，相邻的数据采集及通信插板13采用冗余备份，实现智换切换，保证可靠性；监控主机2最多支持插接数据采集及通信插板13的数量为8块，每块插板具备8个通信端口，每个通信端口可以挂载1～16个局部放电监测终端3，这样监控主机2具备最大64端口。监控主机2和局部放电监测终端3之间的通信距离是0KM～10KM。

监控主机2具备全工模式和半工模式两种工作模式，用户可根据实际需求选用，以求达到最佳使用要求和经济成本。当处于半工工作模式时，若主用数据采集及通信插板故障，可切换到备用数据采集及通信插板，增强了工作的稳定性和可靠性，故障时可不断电维护，方便可靠。

图4，局部放电监测终端3，采用高集成度及超低功耗设计，由高速处理单元15、嵌入式处理单元16，通信模块17、数据处理单元18、前端信号调理模块19、A/D转换模块20组成。

高速处理单元15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，对采集结果进行分析，将放电数据发送至嵌入式处理单元16。

嵌入式处理单元16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16负责与监控主机2通信，同时负责高速处理单元15的电源控制。

通信模块17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2的传输。

数据存储单元18采用RAM存储器，容量为1024X16K,低电压供电2.4-3.6V,功耗低，负责暂存局放采集数据。

前端信号调理模块19对电流互感器21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20。

A/D转换模块20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,A/D转换模块20对前端信号调理模块19送来的信号进行模数转换后送入嵌入式处理单元16。

图5为电流互感器21和局部放电监测终端3的连接示意图，电流互感器21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。

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

1.一种电力隧道在线式高压电缆局部放电监测系统，它主要由监控平台、监控主机、若干局部放电监测终端和若干电流互感器组成，其特征是，所述局部放电监测终端和电流互感器分布安装于高压电缆沿线各直接接地点，各局部放电监测终端挂接在同一线路上，各局部放电监测终端与监控主机连接，监控主机与监控平台连接。

2.如权利要求1所述的电力隧道在线式高压电缆局部放电监测系统，其特征是，所述监控平台为Real-time实时监控平台，包括：应用服务器，应用服务器分别与资源管理服务器，前端控制服务器，监控管理服务器，语音处理服务器，短信处理服务器和数据分析服务器连接。

3.如权利要求1所述的电力隧道在线式高压电缆局部放电监测系统，其特征是，所述监控主机采用热插拔式积木结构设计，部署在电缆通道就近的分控变电站内，通过通信电缆连接电缆隧道内的局部放电监测终端，实现远程供电和载波通讯信号共缆传输，监控主机利用TCP/IP以太网接口的方式通信；所述监控主机包括电源转换及通信脉冲产生插板，数据采集及通信插板，串口通信插板，底板，所述电源转换及通信脉冲产生插板，数据采集及通信插板，串口通信插板与底板连接；监控主机具备全工模式和半工模式两种工作模式。

4.如权利要求1或3所述的电力隧道在线式高压电缆局部放电监测系统，其特征是，所述监控主机采用白发蓝LED对其功能、运行及故障进行明确指示。

5.如权利要求3所述的电力隧道在线式高压电缆局部放电监测系统，其特征是，所述数据采集及通信插板支持插接数据采集及通信插板8块，每块插板具备8个通信端口，最大具备64通信端口。

6.如权利要求5所述的电力隧道在线式高压电缆局部放电监测系统，其特征是，所述每个通信端口挂载1～16个局部放电监测终端。

7.如权利要求1所述的电力隧道在线式高压电缆局部放电监测系统，其特征是，所述监控主机和局部放电监测终端之间的通信距离是0KM～10KM。

8.如权利要求1所述的电力隧道在线式高压电缆局部放电监测系统，其特征是，所述局部放电监测终端采用壁挂式外壳结构，在外壳内设有高速处理单元，前端信号调理模块经A/D转换模块与高速处理单元连接；通信模块通过嵌入式处理单元与高速处理单元连接；高速处理单元还与数据存储单元连接。

9.如权利要求1所述的电力隧道在线式高压电缆局部放电监测系统，其特征是，所述电流互感器耦合局部放电所产生的高频脉冲信号，同时对工频及其谐波等的低频信号予以抑制。

10.如权利要求8所述的电力隧道在线式高压电缆局部放电监测系统，其特征是，所述通信模块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。