CN205067668U - 电缆局部放电信号定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电缆局部放电信号定位装置，包括相互连接的信号采集装置和数据处理装置，数据处理装置内置有FPGA芯片，信号采集装置采集输入至电缆的入射波和电缆局部放电信号，数据处理装置提取入射波对应的特征参数和电缆局部放电信号对应的特征参数，比对两者的特征参数，当两者的特征参数匹配时，判定当前电缆局部放电信号为入射波对应的反射波，FPGA芯片计算入射波与反射波之间的时间差，并根据时间差，FPGA芯片计算电缆局部放电的位置。整个装置，采用简单紧凑的结构，FPGA芯片强大的处理能力，准确、高效检测电缆局部放电的位置。

Description

电缆局部放电信号定位装置

技术领域

本实用新型涉及电力系统技术领域，特别是涉及电缆局部放电信号定位装置。

背景技术

随着电力系统的高速持续发展，电力电缆的敷设回路长度稳步提高，在城市中得到了广泛应用。然而，电力负荷与电压等级日益增长，由电缆局部缺陷导致的绝缘问题对供电质量与社会经济等均构成了极大的威胁。为了监测电缆的绝缘状态并及时发现其局部缺陷，从而预防电缆运行事故的发生，保证电网运行的可靠性，有必要对电缆局部缺陷进行检测。

电缆局部放电作为电缆线路绝缘故障早期的主要表现形式，被国内外的专家学者以及IEEE、IEC、CIGRE等国际电力权威机构组织一致推荐的评价电缆绝缘状态的最佳试验指标。因此，对电缆局部放电信号进行监测能够有效判定电缆的局部缺陷。

然而，目前针对电缆局部放电信号的检测装置以计算机为主，大多体积庞大、检测效率较低，并且成本较高，在实际中难以广泛地对电缆的局部缺陷进行快速检查和定位。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有电缆局部放电信号定位装置检测效率低、结构复杂的问题，提供一种检测效率高且结构简单的电缆局部放电信号定位装置。

一种电缆局部放电信号定位装置，包括相互连接的信号采集装置和数据处理装置，其中，所述数据处理装置内置有FPGA芯片；

所述信号采集装置采集输入至电缆的入射波和电缆局部放电信号，所述数据处理装置提取所述入射波对应的特征参数和所述电缆局部放电信号对应的特征参数，比对所述入射波对应的特征参数和所述电缆局部放电信号对应的特征参数，当所述入射波对应的特征参数与所述电缆局部放电信号对应的特征参数匹配时，判定当前所述电缆局部放电信号为所述入射波对应的反射波，所述FPGA芯片计算所述入射波与所述入射波对应的反射波之间的时间差，并根据所述时间差，所述FPGA芯片计算电缆局部放电的位置。

本实用新型电缆局部放电信号定位装置，包括相互连接的信号采集装置和数据处理装置，数据处理装置内置有FPGA芯片，信号采集装置采集输入至电缆的入射波和电缆局部放电信号，数据处理装置提取入射波对应的特征参数和电缆局部放电信号对应的特征参数，比对两者的特征参数，当两者的特征参数匹配时，判定当前电缆局部放电信号为入射波对应的反射波，FPGA芯片计算入射波与反射波之间的时间差，并根据时间差，FPGA芯片计算电缆局部放电的位置。整个装置，采用简单紧凑的结构，FPGA芯片强大的处理能力，准确、高效检测电缆局部放电的位置。

附图说明

图1为本实用新型电缆局部放电信号定位装置第一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型电缆局部放电信号定位装置第二个实施例的结构示意图；

图3为本实用新型电缆局部放电信号定位装置其中一个具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种电缆局部放电信号定位装置，包括相互连接的信号采集装置100和数据处理装置200，其中，数据处理装置200内置有FPGA芯片；

信号采集装置100采集输入至电缆的入射波和电缆局部放电信号，数据处理装置200提取入射波对应的特征参数和电缆局部放电信号对应的特征参数，比对入射波对应的特征参数和电缆局部放电信号对应的特征参数，当入射波对应的特征参数与电缆局部放电信号对应的特征参数匹配时，判定当前电缆局部放电信号为入射波对应的反射波，FPGA芯片计算入射波与入射波对应的反射波之间的时间差，并根据时间差，FPGA芯片计算电缆局部放电的位置。

对电缆施加入射波，电缆将在出现故障的位置(断裂或局部绝缘性下降超出临界值)发生局部放电现象，电缆局部放电现象会产生相应的反射波，可以通过监测电缆入射波和产生的反射波准确计算电缆局部放电的位置。具体来说，入射波优选的为高压脉冲信号。

工作时，施加入射波(高压脉冲信号)至电缆，电缆在故障位置发生局部放电现象，生成电缆局部放电信号，信号采集装置100采集施加至电缆的入射波和电缆发生局部放电现象生成的电缆局部放电信号，信号采集装置100将这些采集到的数据存储并输出至数据处理装置200，数据处理装置200对入射波和电缆局部放电信号进行特征参数提取，比对入射波的特征参数和电缆局部放电信号的特征参数，当两者匹配时，即判定当前电缆局部放电信号为入射波对应的反射波，FPGA计算入射波与反射波的时间差，具体来说，是入射波和反射波到达检测端口的时间差，FPGA芯片，根据时间差计算电缆局部放电的位置。优选的，可以根据时间差采用行波法和峰值匹配法计算电缆局部放电的位置。需要指出的是，信号采集装置100和数据处理装置200均为硬件装置，数据处理装置200中内置有FPGA芯片，FPGA芯片进行运算处理，其处理功能是基于芯片本身，其功能的实现无需依赖计算机软件技术的改进。

本实用新型电缆局部放电信号定位装置，包括相互连接的信号采集装置100和数据处理装置200，数据处理装置200内置有FPGA芯片，信号采集装置100采集输入至电缆的入射波和电缆局部放电信号，数据处理装置200提取入射波对应的特征参数和电缆局部放电信号对应的特征参数，比对两者的特征参数，当两者的特征参数匹配时，判定当前电缆局部放电信号为入射波对应的反射波，FPGA芯片计算入射波与反射波之间的时间差，并根据时间差，FPGA芯片计算电缆局部放电的位置。整个装置，采用简单紧凑的结构，FPGA芯片强大的处理能力，准确、高效检测电缆局部放电的位置。

如图2所示，在其中一个实施例中，信号采集装置100包括相互的连接的探针120和数据采集卡140，数据采集卡140与数据处理装置200连接。

探针120用于感应、采集信号，数据采集卡用于将感应、采集到的信号收集、汇总以及存储备份。在实际操作中，探头120能够满足10kV及以上电压等级的振荡波电压与局部放电信号的测量，数据采集卡140采样率为100MHz，能够保证局部放电信号特征的完整性。

如图2所示，在其中一个实施例中，电缆局部放电信号定位装置还包括信号预处理装置300，信号采集装置100通过信号预处理装置与数据处理装置200连接；

信号预处理装置300用于对电缆局部放电信号进行滤波处理。

电缆局部放电信号在实际操作中可能夹杂了部分噪音信号，这些噪音信号会严重影响定位精度，为此，在这里增设信号预处理装置300，对电缆局部放电信号进行滤波处理，消除噪音，提高整个电缆局部放电信号定位装置的定位准确度。

如图2所示，在其中一个实施例中，电缆局部放电信号定位装置还包括键盘输入装置400，键盘输入装置400与信号采集装置100连接。

键盘输入装置400用于输入一些操作指令或者数据，以控制信号采集装置100工作状态和采样周期。例如可以控制信号采集装置100进入工作或休眠状态。键盘输入装置可以理解为多个开关按钮。

如图2所示，在其中一个实施例中，电缆局部放电信号定位装置还包括显示装置500，显示装置500与数据处理装置200连接。

在其中一个实施例中，显示装置500为数码管。

显示装置500用于显示数据处理装置200的计算结果，即显示电缆局部放电的位置，便于用户直观、便捷了解情况。

在其中一个实施例中，电缆局部放电信号定位装置还包括复位装置，复位装置与数据处理装置200连接。

复位装置可以发出控制指令清除数据处理装置200和信号采集装置100中存储的历史数据，以使数据处理装置200和信号采集装置100复位，这样本实用新型电缆局部放电信号定位装置检测在检测不同电缆时不会受到历史数据的干扰。

在其中一个实施例中，电缆局部放电信号定位装置还包括电源输入接口。

电源输入接口用于连接外部电源，以使外部电源为整个电缆局部放电信号定位装置提供电能。

在其中一个实施例中，电缆局部放电信号定位装置还包括电源，所述电源分别与所述信号采集装置100以及所述数据处理装置200连接。

电源可以选用蓄电池，优选的可以选用锂电池。

在其中一个实施例中，所述数据处理装置200内置有寄存器，所述寄存器与所述FPGA芯片连接。

寄存器可以将电缆局部放电信号定位装置针对相同电缆多次测量的数据进行存储，之后FPGA芯片计算多次测量数据的平均值。采用平均值计算最终获得电缆局部放电的位置平均值，可以减少数据处理过程中异常数据对计算结果影响，提高定位的准确度。

如图3所示，在其中一个具体实例中，本实用新型电缆局部放电信号定位装置中，键盘输入装置的按键、数码管、复位装置的按键以及各种接口均可集中设置在一起。

如图3所示，在其中一个具体实例中，本实用新型电缆局部放电信号定位装置工作过程如下：

当对待测电缆施加振荡波电压时，用所述装置“电源输入”端口连接电源，按下“电源”按钮进入工作状态，将其“信号输入”端口通过所述探头连接至电缆前端进行检测，通过“检测”按钮控制所述装置使其进入检测状态，此时FPGA芯片对信号不断进行分析，提取特征参数并匹配入射波与反射波，同时对电缆局部放电信号的发生位置进行运算，每计算得到一组定位数据即存储在寄存器中(最多存储128个定位数据)，对存储的定位数据进行选择，排除奇异点后计算均值，通过“显示”按钮控制所述装置使其进入显示状态，此时所述显示部分的数码管将显示最终运算得到的电缆局部缺陷位置，单位为米。若要对另一电缆进行检测，或需重新检测，可通过“复位”按钮对寄存器清零实现复位。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电缆局部放电信号定位装置，其特征在于，包括相互连接的信号采集装置和数据处理装置，其中，所述数据处理装置内置有FPGA芯片；

所述信号采集装置采集输入至电缆的入射波和电缆局部放电信号，所述数据处理装置提取所述入射波对应的特征参数和所述电缆局部放电信号对应的特征参数，比对所述入射波对应的特征参数和所述电缆局部放电信号对应的特征参数，当所述入射波对应的特征参数与所述电缆局部放电信号对应的特征参数匹配时，判定当前所述电缆局部放电信号为所述入射波对应的反射波，所述FPGA芯片计算所述入射波与所述入射波对应的反射波之间的时间差，并根据所述时间差，所述FPGA芯片计算电缆局部放电的位置。

2.根据权利要求1所述的电缆局部放电信号定位装置，其特征在于，所述信号采集装置包括相互的连接的探针和数据采集卡，所述数据采集卡与所述数据处理装置连接。

3.根据权利要求1或2所述的电缆局部放电信号定位装置，其特征在于，还包括信号预处理装置，所述信号采集装置通过所述信号预处理装置与所述数据处理装置连接；

所述信号预处理装置对所述电缆局部放电信号进行滤波处理。

4.根据权利要求1或2所述的电缆局部放电信号定位装置，其特征在于，还包括键盘输入装置，所述键盘输入装置与所述信号采集装置连接。

5.根据权利要求1或2所述的电缆局部放电信号定位装置，其特征在于，还包括显示装置，所述显示装置与所述数据处理装置连接。

6.根据权利要求5所述的电缆局部放电信号定位装置，其特征在于，所述显示装置为数码管。

7.根据权利要求1或2所述的电缆局部放电信号定位装置，其特征在于，还包括复位装置，所述复位装置与所述数据处理装置连接。

8.根据权利要求1或2所述的电缆局部放电信号定位装置，其特征在于，还包括电源输入接口。

9.根据权利要求1或2所述的电缆局部放电信号定位装置，其特征在于，还包括电源，所述电源分别与所述信号采集装置以及所述数据处理装置连接。

10.根据权利要求1或2所述的电缆局部放电信号定位装置，其特征在于，所述数据处理装置内置有寄存器，所述寄存器与所述FPGA芯片连接。