CN205562734U - 用于超高压电力电缆绝缘诊断的带电检测及在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于超高压电力电缆绝缘诊断的带电检测及在线监测装置，包括分别设置在被测电缆首端和末端的A端系统和B端系统，在A端系统和B端系统内部，电流比较器套设在待测电缆本体上，中心控制子系统的一个输入端连接电流比较器的输出端，另一个输入端通过标准电容器连接待测电压，中心控制子系统的输出端通过压控电流源与电流比较器的输入端相连；A端系统的中心控制子系统还与数据处理终端连接，A、B端系统的中心控制子系统通过GPRS无线网络相连并进行通讯。本实用新型设计合理，结构简单，能够实现在运超高压电缆绝缘带电检测和在线监测，使设备的整体利用率有效提高，同时提高了生产效率，降低了生产成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于超高压电力电缆绝缘诊断的带电检测及在线监测装置，属于高压内绝缘技术领域。
背景技术
随城市化进程的不断加快及全社会用电量的不断增加，220kV及以上超高压XLPE电缆由于具有良好的工艺结构、优良的电气性能和安全可靠的运行特点，几乎全面替代了传统形式的电力电缆，因而对其运行状态的准确诊断成为保证输电网络可靠运行的重要环节。
一般认为，局部放电、电树枝、水树枝的发生是造成XLPE电缆及其附件老化、绝缘性能下降的原因。超高压电缆及附件经常因地下水位的影响存在浸水运行现象，即使增加金属护套及外护套等防护措施，电缆仍然存在进水受潮及水树产生的风险，严重影响超高压电力电缆输电网络的安全稳定运行。因此，对超高压XLPE电缆水树老化程度的现场检测方法的应用研究就显得尤为迫切，及时、准确的掌控在运超高压电缆绝缘状况，采取必要的应对措施减少突发性停电事故的发生具有十分重要的现实意义。
XLPE电缆水树老化测试技术研究较早，主要是针对测试方法的研究理论，包括：耐压试验、局部放电试验等，鉴于实际问题复杂性，目前被广泛接受的研究成果很少。近年来，国内外专家针对含水树XLPE电缆的整流效应、极性效应、谐波效应、超低频响应等特性进行研究，推动了XLPE电缆水树诊断技术理论的进一步发展，包括：直流分量法、损耗因数法、损耗电流谐波分量法、超低频响应法等。其中，损耗因数法和损耗电流谐波分量法已应用在电力电缆停电检测领域，但尚未实现在运电缆状态评估领域的应用。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于，克服现有技术的缺陷，提供一种用于超高压电力电缆绝缘诊断的带电检测及在线监测装置，能够实现损耗电流谐波分量测试和损耗因数测量，实现在运超高压电力电缆绝缘状态的在线检测，提升超高压电力电缆的输电可靠性。
为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
用于超高压电力电缆绝缘诊断的带电检测及在线监测系统，其特征在于，包括分别设置在被测电缆首端和末端的A端系统和B端系统，所述A端系统与B端系统通过GPRS无线网络连接，所述A端系统与B端系统均包括电流比较器、压控电流源、标准电容器、中心控制子系统，所述A端系统还包括数据处理终端；
在A端系统和B端系统内部，所述电流比较器套设在待测电缆本体上，所述中心控制子系统的一个输入端连接电流比较器的输出端，另一个输入端通过标准电容器连接待测电压，所述中心控制子系统的输出端通过压控电流源与电流比较器的输入端相连；A端系统中的中心控制子系统还与数据处理终端连接，A端系统的中心控制子系统和B端系统的中心控制子系统通过GPRS无线网络相连并进行通讯；
所述电流比较器包括依次紧密贴合的磁屏蔽、微调线圈、粗调线圈、调整线圈、铜屏蔽、检测线圈和环形铁芯；
所述中心控制子系统包括保护电路、信号处理电路、放大器、FPAG、上位机、控制器和滤波电路；所述保护电路一端接地，另一端与信号处理电路的输入端相连，所述信号处理电路的输出端连接控制器的一个输入端，所述控制器的另一个输入端连接放大器的输出端，所述控制器的输出端连接滤波电路的输入端，所述FPAG和上位机分别与控制器相连；所述信号处理电路的输入端作为中心控制子系统的一个输入端还与标准电容相连，所述放大器的输入端作为中心控制子系统的另一个输入端与电流比较器的输出端相连，所述滤波电路的输出端作为中心控制子系统的一个输出端与压控电流源相连；A端系统的控制器和B端系统的控制器通过GPRS无线网络相连并进行通讯；所述中心控制子系统实现电压测量、差动式电流测量、信号处理、控制信号发出和传输数据处理。
前述的用于超高压电力电缆绝缘诊断的带电检测及在线监测系统，其特征在于，所述磁屏蔽为双“U”形镶套结构，材料为1mm厚坡莫合金1j79。
前述的用于超高压电力电缆绝缘诊断的带电检测及在线监测系统，其特征在于，所述环形铁芯外径250～3000mm，内径220～270mm，高度20～38mm，截面积为3～8cm2；所述环形铁芯材料为0.1mm厚坡莫合金1j85带材。
前述的用于超高压电力电缆绝缘诊断的带电检测及在线监测系统，其特征在于，所述微调线圈匝数为2～10；所述粗调线圈匝数为50～150。
前述的用于超高压电力电缆绝缘诊断的带电检测及在线监测系统，其特征在于，所述检测线圈绕包一层后引线沿环形铁芯圆周反向转一圈引出；所述检测线圈在线监测用匝数为1800～2300匝，带电检测用匝数为8600～9400匝。
前述的用于超高压电力电缆绝缘诊断的带电检测及在线监测系统，其特征在于，所述中心控制子系统与数据处理终端通过无线或有线方式连接。
本实用新型具有以下有益效果：本实用新型实现以损耗电流三次谐波比为判据的XLPE电缆主绝缘水树老化状态检测，被测电缆首端和末端的设置两套测量系统，可通过测量线路两端的负荷电流实现差动式比较测量，进而实现电缆绝缘泄漏电流的测量，进行电缆水树老化准确预判。分别采用可拆卸式、固定式差动电流比较器获得超高压电缆线芯绝缘泄漏电流信息，实现电缆损耗因数和损耗电流谐波分量带电检测、在线监测。本实用新型设计合理，结构简单，能够实现在运超高压电缆绝缘带电检测和在线监测，使设备的整体利用率有效提高，同时提高了生产效率，降低了生产成本。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图。
图2为本实用新型的电流比较器结构示意图。
图3为利用本实用新型进行电压测量的电路原理图。
图4为利用本实用新型进行差动式电流测量的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
一种用于超高压电力电缆绝缘诊断的带电检测及在线监测系统，整体结构如图1所示，包括A端系统和B端系统，分别设置在被测电缆首端和末端，两者之间通过GPRS无线网络连接，A端系统与B端系统均包括电流比较器、压控电流源、标准电容器、中心控制子系统。在A端系统和B端系统内部，电流比较器套设在待测电缆本体上，中心控制子系统的一个输入端连接电流比较器的输出端，另一个输入端通过标准电容器连接待测电压，中心控制子系统的输出端通过压控电流源与电流比较器的输入端相连。A端系统中的中心控制子系统还与数据处理终端连接，A端系统的中心控制子系统和B端系统的中心控制子系统通过GPRS无线网络相连并进行通讯。
电流比较器采用可拆卸式或固定式差动电流比较器，可拆卸式差动电流比较器用于带电检测，固定式差动电流比较器用于在线监测，电流比较器结构如图2所示，包括依次紧密贴合的磁屏蔽11、微调线圈12、粗调线圈13、调整线圈14、铜屏蔽15、检测线圈16和环形铁芯17。磁屏蔽11为双“U”形镶套结构，材料为1mm厚坡莫合金1j79。环形铁芯17外径250～3000mm，内径220～270mm，高度20～38mm，截面积为3～8cm2；环形铁芯17材料为0.1mm厚坡莫合金1j85带材；微调线圈12匝数为2～10。粗调线圈13匝数为50～150。检测线圈16绕包一层后引线沿环形铁芯17圆周反向转一圈引出；检测线圈16在线监测用匝数为1800～2300匝，带电检测用匝数为8600～9400匝。
中心控制子系统包括保护电路、信号处理电路、放大器、FPAG、上位机、控制器和滤波电路；保护电路一端接地，另一端与信号处理电路的输入端相连，所述信号处理电路的输出端连接控制器的一个输入端，所述控制器的另一个输入端连接放大器的输出端，所述控制器的输出端连接滤波电路的输入端；FPAG和上位机分别与控制器相连。所述信号处理电路的输入端作为中心控制子系统的一个输入端与标准电容相连，所述放大器的输入端作为中心控制子系统的另一个输入端与电流比较器的输出端相连，所述滤波电路的输出端作为中心控制子系统的一个输出端与压控电流源相连；A端系统的控制器和B端系统的控制器通过GPRS无线网络相连并进行通讯。所述中心控制子系统实现电压测量、差动式电流测量、信号处理、控制信号发出和传输数据处理。
利用本实用新型进行电压测量时，原理如图3所示，中心控制子系统的保护电路和信号处理电路与标准电容器一起构成电压测量分系统，完成电压测量。中心控制子系统的信号处理电路的输入端通过标准电容器连接待测电压，信号处理电路的输入端还通过中心控制子系统的保护电路接地，信号处理电路的输出端与中心控制子系统的控制器输入端相连，使得中心控制系统可以实时采集待测电压数值。
利用本实用新型进行差动式电流测量时，原理如图4所示，电流比较器、标准电容器、压控电流源和中心控制子系统的保护电路、信号处理电路、放大器、控制器和滤波电路一起构成差动式电流测量分系统，完成差动式电流测量。将电流比较器固定在待测电缆上，电流比较器将采集到的电缆负荷电流信号经过中心控制子系统的放大器放大后，与电压测量的结果一起送入控制器，控制器经过运算输出控制信号，控制信号经过滤波电路滤波后送入压控电流源，压控电流源向电流比较器输入补偿电流。
B端的中心控制子系统通过GPRS无线网络与A端的中心控制子系统进行点对点传输，将数据存入A端的中心控制子系统。
数据处理终端，具有损耗参数数据处理功能和诊断报告生成功能，根据中心控制子系统提供的数据，实现损耗电流三次谐波分量提取，进行损耗电流三次谐波、损耗因数判定，综合水树诊断判据评估超高压电缆绝缘状态。
工作过程，两端电压测量分系统的输出信号及电流比较器的输出信号作为差动式电流测量系统输入量，送入控制器，控制器输出信号控制压控电流源输出补偿电流，补偿电流比较器的输出，实现差动式电流测量系统的损耗电流的测量。GPRS无线传输系统将两端电压电流的测量结果传送到A端的控制器上，控制器综合两者数据传送至数据处理终端，数据处理终端以损耗电流三次谐波比为判据，评价XLPE电缆主绝缘水树老化状态，评估结果并生成诊断报告。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.用于超高压电力电缆绝缘诊断的带电检测及在线监测系统，其特征在于，包括分别设置在被测电缆首端和末端的A端系统和B端系统，所述A端系统与B端系统通过GPRS无线网络连接，所述A端系统与B端系统均包括电流比较器、压控电流源、标准电容器、中心控制子系统，所述A端系统还包括数据处理终端；
在A端系统和B端系统内部，所述电流比较器套设在待测电缆本体上，所述中心控制子系统的一个输入端连接电流比较器的输出端，另一个输入端通过标准电容器连接待测电压，所述中心控制子系统的输出端通过压控电流源与电流比较器的输入端相连；A端系统中的中心控制子系统还与数据处理终端连接，A端系统的中心控制子系统和B端系统的中心控制子系统通过GPRS无线网络相连并进行通讯；
所述电流比较器包括依次紧密贴合的磁屏蔽、微调线圈、粗调线圈、调整线圈、铜屏蔽、检测线圈和环形铁芯；
所述中心控制子系统包括保护电路、信号处理电路、放大器、FPAG、上位机、控制器和滤波电路；所述保护电路一端接地，另一端与信号处理电路的输入端相连，所述信号处理电路的输出端连接控制器的一个输入端，所述控制器的另一个输入端连接放大器的输出端，所述控制器的输出端连接滤波电路的输入端，所述FPAG和上位机分别与控制器相连；所述信号处理电路的输入端作为中心控制子系统的一个输入端还与标准电容相连，所述放大器的输入端作为中心控制子系统的另一个输入端与电流比较器的输出端相连，所述滤波电路的输出端作为中心控制子系统的一个输出端与压控电流源相连；A端系统的控制器和B端系统的控制器通过GPRS无线网络相连并进行通讯；所述中心控制子系统实现电压测量、差动式电流测量、信号处理、控制信号发出和传输数据处理。
2.根据权利要求1所述的用于超高压电力电缆绝缘诊断的带电检测及在线监测系统，其特征在于，所述磁屏蔽为双“U”形镶套结构，材料为1mm厚坡莫合金1j79。
3.根据权利要求1所述的用于超高压电力电缆绝缘诊断的带电检测及在线监测系统，其特征在于，所述环形铁芯外径250～3000mm，内径220～270mm，高度20～38mm，截面积为3～8cm2；所述环形铁芯材料为0.1mm厚坡莫合金1j85带材。
4.根据权利要求1所述的用于超高压电力电缆绝缘诊断的带电检测及在线监测系统，其特征在于，所述微调线圈匝数为2～10；所述粗调线圈匝数为50～150。
5.根据权利要求1所述的用于超高压电力电缆绝缘诊断的带电检测及在线监测系统，其特征在于，所述检测线圈绕包一层后引线沿环形铁芯圆周反向转一圈引出；所述检测线圈在线监测用匝数为1800～2300匝，带电检测用匝数为8600～9400匝。
6.根据权利要求1所述的用于超高压电力电缆绝缘诊断的带电检测及在线监测系统，其特征在于，所述中心控制子系统与数据处理终端通过无线或有线方式连接。
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