CN204631187U - 一种地埋式高压电缆局部放电在线监测及定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种地埋式高压电缆局部放电在线监测及定位系统，包括多个用于采集高压电缆不同位置放电信号的传感器、与传感器通过同轴电缆相连的监测终端、网络交换机以及与网络交换机通过光纤相连的放电监测集中器，所述监测终端为数个，每个监测终端与同一位置的多个传感器相连，各个监测终端之间通过光纤相连，所述监测终端包括低频电流传感器、高频电流传感器、超声波传感器、低频放大器、第一低噪放大器、第二低噪放大器、第一A/D转换器、第二A/D转换器、比较器、滤波器、寄存器、CPU、逻辑控制单元及通讯单元。该在线监测及定位系统结构简单，且具有较高的同步采用精度。

Description

一种地埋式高压电缆局部放电在线监测及定位系统

技术领域

本实用新型涉及一种地埋式高压电缆局部放电在线监测及定位系统。

背景技术

电力电缆在电力系统中的应用越来越广，保障电缆线路的安全运行是对电力系统运行的基本要求。随着社会的高速发展，土地资源日趋紧张，电力线路逐渐由以往占地多的明线方式改为地埋方式。特别是最近几年，随着我国城乡及国防现代化建设的发展和科技的不断进步，使电力电缆的应用更加广泛，其数量成倍增长。电缆线路的安全运行与人们的生产、生活息息相关，电缆线路的故障隐患严重地威胁着人民生命财产的安全，电缆故障对社会造成的影响也越来越大。突发的断电事故不仅会给人们的正常生产和生活造成严重混乱，也会给电力公司造成巨大的损失。人们己经不能接受因电缆线路故障造成工矿生产事故，或银行系统、铁路运输系统、机场调度系统和生活供电的中断。另一方面，电缆线路的故障检测比架空输电线路故障检测任务要艰巨很多，因为电缆线路不像架空线路那样具有直接可观测性。如果电缆故障点的检测结果与实际故障相差较大，那么也就失去了意义。所以，电缆故障检测要求精确度更高的方法。

分析与归纳电力电缆的故障原因和特点，大致如下：

1.机械损伤：机械损伤类故障比较常见，所占故障率接近百分之六十。一般造成机械损伤的原因有直接受外力损伤、施工损伤、自然损伤等几种。

2.绝缘受潮：绝缘受潮是电缆故障的又一主要因素。一般造成绝缘受潮的原因是电缆中间接头或终端头密封工艺不良或密封失效以及电缆护套被异物刺穿或腐蚀穿孔等。

3.绝缘老化：电缆绝缘长期在电作用下工作，要受到伴随电作用而来的化学、热和机械作用，从而使介质发生物理化学变化，使介质的绝缘下降。

4.过电压：过电压主要指大气过电压和内过电压。3倍的大气过电压或操作过电压对于绝缘良好的电缆不会有太大的影响，但实际上，电缆线路在遭受雷击时被击穿的情况并不罕见。

5.过热：引起电缆过热的原因主要是电缆长期过负荷工作、火灾或邻近电缆故障的烧伤、靠近其他热源，长期接受热辐射等。

6.传统的电力电缆离线故障测距装置需附加高压脉冲发生器，出于各种因素考虑，如人身安全，绝缘性能等，所加电压只有30-40kv，达不到测量110kV以上电压等级电力电缆故障点击穿的要求，无法实现110kv以上电压等级电力电缆故障测距。在线故障测距装置的引入，完全利用电力电缆故障瞬间产生的信息，能够克服这方面的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种地埋式高压电缆局部放电在线监测及定位系统。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种地埋式高压电缆局部放电在线监测及定位系统，包括多个用于采集高压电缆不同位置放电信号的传感器、与传感器通过同轴电缆相连的监测终端、与监测终端通过光纤相连的网络交换机以及与网络交换机通过光纤相连的放电监测集中器，所述监测终端为数个，每个监测终端与同一位置的多个传感器相连，各个监测终端之间通过光纤相连，所述监测终端包括低频电流传感器、高频电流传感器、超声波传感器、低频放大器、第一低噪放大器、第二低噪放大器、第一A/D 转换器、第二A/D 转换器、比较器、滤波器、寄存器、CPU、逻辑控制单元及通讯单元，所述低频电流传感器、低频放大器、第一A/D 转换器及寄存器依次相连，所述高频电流传感器、第一低噪放大器、滤波器及第一A/D 转换器依次相连，所述滤波器还通过所述比较器与逻辑控制单元相连，所述超声波传感器、第二低噪放大器、第二A/D 转换器及逻辑控制单元依次相连，所述逻辑控制单元还分别与所述CPU 及第一A/D 转换器相连，所述CPU 还分别与所述比较器、寄存器和通讯单元相连。

所述高频电流传感器的频带范围为1MHz 至30MHz。

所述逻辑控制单元为CPLD。

本实用新型的优点是：结构简单，具有较高的同步采用精度。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中的监测终端的架构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步阐述本实用新型的具体实施方式：

如图1-2所示的地埋式高压电缆局部放电在线监测及定位系统为本实用新型的一个实施例。该高压电缆局部放电在线监测及定位系统包括多个用于采集高压电缆200 不同位置放电信号的传感器110、与传感器110 通过同轴电缆相连的监测终端120、与监测终端120 通过光纤130 相连的网络交换机140 以及与网络交换机140 通过光纤130 相连的放电监测集中器150。该高压电缆局部放电在线监测及定位系统的监测终端120 的数量为多个。每个监测终端120 与同一位置的多个传感器110 相连，各个监测终端120之间通过光纤130 相连。在该实施例中，传感器110 为电磁感应式传感器。

监测终端包括低频电流传感器1202、高频电流传感器1203、超声波传感器1204、低频放大器1205、第一低噪放大器1206、第二低噪放大器1207、第一A/D 转换器1208、第二A/D 转换器1209、比较器1210、滤波器1211、寄存器1212、CPU 1213、逻辑控制单元1214 及通讯单元1215。低频电流传感器1202 、低频放大器1205、第一A/D 转换器1208 及寄存器1212 依次相连。高频电流传感器1203 、第一低噪放大器1206、滤波器1211 及第一A/D 转换器1208 依次相连。滤波器111 还通过比较器1210 与逻辑控制单元1214 相连。超声波传感器1204 、第二低噪放大器1207、第二A/D 转换器1209 及逻辑控制单元114 依次相连。逻辑控制单元1214 还分别与CPU 1213 及第一A/D 转换器108 相连，CPU 1213 还分别与比较器1210、寄存器1212 和通讯单元1215 相连。其中，低频电流传感器1202 和高频电流传感器1203 还与被测对象（如变压器、电缆等）的接地线相连，超声波传感器1204 通常被安装在被测对象的外壁上，高频电流传感器1203 的频带范围为1MHz 至30MHz，逻辑控制单元1214 可为FPGA 或CPLD。

本系统监测终端的工作过程如下：

首先，低频电流传感器1202采集工频信号，同时，高频电流传感器1203采集局部放电信号，超声波传感器1204监视超声波信号，其次，低频电流传感器1202将采集到的工频信号，经低频放大器1205放大后，由第一A/D 转换器1208转换成数字信号存入寄存器1212中。高频电流传感器1203采集到的局部放电信号经第一低噪放大器1206和滤波器1211放大，滤波后，送入比较器1210中，与CPU 1213发送至比较器1210中的预设阈值进行比较，当采集到的局部放电信号大于该预设阈值时，逻辑控制单元1214控制第一A/D 转换器1208将经过滤波1211的局部放电信号模数转换后存入寄存器1212中，并控制CPU 1213开始读取寄存器1212中的工频数字信号和局部放电数字信号，计算局部放电的特征参数，如局部放电信号的幅值、相位、等效时长以及等效带宽等。当局部放电信号大于预设阈值时，CPU 1213开始计时，直到超声波传感器1204采集到超声波信号，停止计时，计算超声波信号的传递时间。最后，CPU 1213将超声波信号的传递时间和局部放电的特征参数通过通讯单元1215发送至放电监测集中器150，由放电监测集中器150的监测软件分析局部放电的大小、类型、位置等信息。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种地埋式高压电缆局部放电在线监测及定位系统，包括多个用于采集高压电缆不同位置放电信号的传感器、与传感器通过同轴电缆相连的监测终端、与监测终端通过光纤相连的网络交换机以及与网络交换机通过光纤相连的放电监测集中器，所述监测终端为数个，每个监测终端与同一位置的多个传感器相连，各个监测终端之间通过光纤相连，其特征在于，所述监测终端包括低频电流传感器、高频电流传感器、超声波传感器、低频放大器、第一低噪放大器、第二低噪放大器、第一A/D 转换器、第二A/D 转换器、比较器、滤波器、寄存器、CPU、逻辑控制单元及通讯单元，所述低频电流传感器、低频放大器、第一A/D 转换器及寄存器依次相连，所述高频电流传感器、第一低噪放大器、滤波器及第一A/D 转换器依次相连，所述滤波器还通过所述比较器与所述逻辑控制单元相连，所述超声波传感器、第二低噪放大器、第二A/D 转换器及逻辑控制单元依次相连，所述逻辑控制单元还分别与所述CPU 及第一A/D 转换器相连，所述CPU 还分别与所述比较器、寄存器和通讯单元相连。

2.根据权利要求1 所述的地埋式高压电缆局部放电在线监测及定位系统，其特征在于，所述高频电流传感器的频带范围为1MHz 至30MHz。

3.根据权利要求1或2 所述的地埋式高压电缆局部放电在线监测及定位系统，其特征在于，所述逻辑控制单元为CPLD。