CN206114827U - 一种电力电缆绝缘性能在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电力电缆绝缘性能在线监测装置，包括直流分量模块、局部放电分量模块、谐波分量模块、数据采集卡和监控系统，所述直流分量模块与数据采集卡连接，所述局部放电分量模块与数据采集卡连接，所述谐波分量模块与数据采集卡连接，所述数据采集卡与监控系统连接，本实用新型综合分析电缆钢铠的直流分量信号、局部放电信号和谐波信号等3个分量从而全面表征电缆的绝缘性能，可靠性强，检测结果准确。

Description

一种电力电缆绝缘性能在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及电气设备检测领域，尤其涉及一种电力电缆绝缘性能在线监测装置。

背景技术

目前，在电力系统配电网中，电力电缆的运用越来越广泛。电缆在配电网的运行中，常常会受到电场、磁场、潮湿环境、光热等因素影响，同时电缆长时间的运行，导致电缆老化加快，从而引起电缆绝缘性下降，引发一系列电缆故障问题。为了使得电缆安全、连续性的实用，对电缆的绝缘状况在线监测研究就显得至关重要了。

根据国内外学者的研究，目前对电力电缆的绝缘性能的检测主要有直流分量法、直流叠加法、局部放电法、谐波分量法、交流叠加法等。另外根据对不同物理量的检测，还可以分为局部放电量法、脉冲电流检测法、电磁波法等。为了更好地对电缆绝缘状况进行判断、检测，需要对电缆的各个分量进行综合性的分析。目前现有技术中的电缆绝缘性能监测装置有很多种，但是检测结果均有不足之处，每种都很难对电缆的多个分量进行综合性的分析从而不能全面表征电缆的绝缘性能，检测结果存在误差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种电力电缆绝缘性能在线监测装置，本电力电缆绝缘性能在线监测装置综合分析电缆钢铠的直流分量信号、局部放电信号和谐波信号等3个分量从而全面表征电缆的绝缘性能，可靠性强，检测结果准确。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种电力电缆绝缘性能在线监测装置，包括直流分量模块、局部放电分量模块、谐波分量模块、数据采集卡和监控系统，所述直流分量模块与数据采集卡连接，所述局部放电分量模块与数据采集卡连接，所述谐波分量模块与数据采集卡连接，所述数据采集卡与监控系统连接；

所述直流分量模块用于采集电缆钢铠的电压信号并发送电压信号到所述数据采集卡；所述局部放电分量模块用于采集电缆钢铠接地线位置的局部放电信号并发送局部放电信号到所述数据采集卡；所述谐波分量模块用于采集电缆钢铠接地线位置的谐波信号并发送谐波信号到所述数据采集卡；所述数据采集卡用于分别采集电压信号中的直流分量信号、局部放电信号和谐波信号并发送直流分量信号、局部放电信号和谐波信号到监控系统，所述监控系统用于分析和处理直流分量信号、局部放电信号和谐波信号从而监测电缆的绝缘状态。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述直流分量模块包括采样电阻、电流接触器开关、浪涌保护电路、放大电路和滤波电路，所述采样电阻的一端连接有电缆钢铠，所述采样电阻的另一端连接有地线，所述采样电阻与电流接触器开关并联，所述电流接触器开关与浪涌保护电路并联，所述浪涌保护电路与放大电路连接，所述放大电路与滤波电路连接，所述滤波电路与数据采集卡连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述局部放电分量模块包括局部放电传感器、浪涌保护电路、放大电路和高通滤波电路，所述局部放电传感器环绕在电缆钢铠接地线的位置，所述局部放电传感器与浪涌保护电路连接，所述浪涌保护电路与放大电路连接，所述放大电路与高通滤波电路连接，所述高通滤波电路与数据采集卡连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述局部放电传感器为高宽带非接触式局部放电传感器。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述谐波分量模块包括谐波传感器、浪涌保护电路、放大电路和低通滤波电路，所述谐波传感器环绕在电缆钢铠接地线的位置，所述谐波传感器与浪涌保护电路连接，所述浪涌保护电路与放大电路连接，所述放大电路与低通滤波电路连接，所述低通滤波电路与数据采集卡连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述谐波传感器为高宽带非接触式谐波传感器。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述监控系统包括工控机、专家系统和专家系统数据库，所述工控机与数据采集卡连接，所述工控机用于将数据采集卡采集的直流分量信号、局部放电信号和谐波信号进行分析处理并将分析处理的数据存储到专家系统数据库中，所述专家系统用于根据专家系统数据库存储的数据进行监测电缆的绝缘状态。

本实用新型综合分析电缆钢铠的直流分量信号、局部放电信号和谐波信号等3个分量，进而通过监控系统进行监测电缆的绝缘状态，分析更加全面，能全面表征电缆的绝缘性能，可靠性强，检测结果准确；本实用新型经济性高、安装方便，安全可靠、实用和安全快速，而且具有产业上的利用价值；本实用新型实现了对电缆绝缘性能的监测，达到了工程上的经济要求，减少了因电缆老化等绝缘性能下降的情况，使得电缆可以安全、连续可靠地运行，符合以后以及未来的发展趋势。

附图说明

图1为本实用新型总体结构示意图；

图2为本实用新型直流分量模块结构示意图；

图3为本实用新型局部放电分量模块结构示意图；

图4为本实用新型谐波分量模块结构示意图。

具体实施方式

下面根据图1至图4对本实用新型的具体实施方式作出进一步说明：

参见图1， 一种电力电缆绝缘性能在线监测装置，包括直流分量模块、局部放电分量模块、谐波分量模块、数据采集卡和监控系统，所述直流分量模块与数据采集卡连接，所述局部放电分量模块与数据采集卡连接，所述谐波分量模块与数据采集卡连接，所述数据采集卡与监控系统连接；所述直流分量模块用于采集电缆钢铠的电压信号并发送电压信号到所述数据采集卡；所述局部放电分量模块用于采集电缆钢铠接地线位置的局部放电信号并发送局部放电信号到所述数据采集卡；所述谐波分量模块用于采集电缆钢铠接地线位置的谐波信号并发送谐波信号到所述数据采集卡；所述数据采集卡用于分别采集电压信号中的直流分量信号、局部放电信号和谐波信号并发送直流分量信号、局部放电信号和谐波信号到监控系统，所述监控系统用于分析和处理直流分量信号、局部放电信号和谐波信号从而监测电缆的绝缘状态。该监测系统进行绝缘性能监测分为3个部分，分别为直流分量部分、局部放电分量部分以及谐波分量部分。

进一步地，参见图2，所述直流分量模块包括采样电阻、电流接触器开关、浪涌保护电路、放大电路和滤波电路，所述采样电阻的一端连接有电缆钢铠，所述采样电阻的另一端连接有地线，所述采样电阻与电流接触器开关并联，所述电流接触器开关与浪涌保护电路并联，所述浪涌保护电路与放大电路连接，所述放大电路与滤波电路连接，所述滤波电路与数据采集卡连接。

通常情况下交流接触器开关处于闭合状态，此状态下采样电阻被短接，当需要进行直流分量采集时，将交流接触器开关断开，电缆钢铠经过采样电阻接地，电流流过采样电阻，电流信号转化为电压信号，采样电阻采集电压信号并发送电压信号到浪涌保护电路，浪涌保护电路避免浪涌对回路中其他电路的损害，电压信号再通过放大电路及滤波电路处理后，数据采集卡对电压信号中的直流分量信号进行采集，将直流分量信号的信息反馈给监测系统，监测系统再进行进一步处理。

进一步地，参见图3，所述局部放电分量模块包括局部放电传感器、浪涌保护电路、放大电路和高通滤波电路，所述局部放电传感器环绕在电缆钢铠接地线的位置，所述局部放电传感器与浪涌保护电路连接，所述浪涌保护电路与放大电路连接，所述放大电路与高通滤波电路连接，所述高通滤波电路与数据采集卡连接。

电缆在长时间运行时，会发生局部放电现象，会对电缆的绝缘性受影响，当电缆发生局部放电现象时，会产生放电信号，局部放电传感器环绕在电缆钢铠接地线的位置来检测电缆局部放电并采集局部放电信号。其中局部放电最直接的现象即引起电极间的电荷移动，每一次局部放电都伴有一定数量的电荷通过电介质，引起电缆外部电极上的电压变化，局部放电传感器检测电缆外部电极上的电压变化从而采集局部放电信号，局部放电传感器将局部放电信号发送到浪涌保护电路，浪涌保护电路避免浪涌对回路中其他电路的损害，浪涌保护电路发送局部放电信号到放大电路，放大电路进行信号放大并将局部放电信号发送到高通滤波电路，局部放电信号往往是高频的，高通滤波电路对局部放电信号进行过滤后，数据采集卡再采集过滤后的局部放电信号，采集的数据准确性更高，数据采集卡将局部放电信号的信息反馈到监测系统，监测系统再进行进一步处理。

进一步地，所述局部放电传感器为高宽带非接触式局部放电传感器。

进一步地，参见图4，所述谐波分量模块包括谐波传感器、浪涌保护电路、放大电路和低通滤波电路，所述谐波传感器环绕在电缆钢铠接地线的位置，所述谐波传感器与浪涌保护电路连接，所述浪涌保护电路与放大电路连接，所述放大电路与低通滤波电路连接，所述低通滤波电路与数据采集卡连接。

电缆钢铠接地线进行放电时，谐波传感器环绕在电缆钢铠接地线的位置，谐波传感器检测钢铠接地线里面流过的电流信号中的3次谐波，谐波传感器将检测到的谐波信号依次通过浪涌保护电路、放大电路和低通滤波电路，低通滤波电路过滤谐波信号中的高频信号，数据采集卡再采集过滤后的谐波信号，过滤后采集的数据准确性更高，数据采集卡将谐波信号的信息反馈到监测系统，监测系统再进行进一步处理。

进一步地，所述谐波传感器为高宽带非接触式谐波传感器。

进一步地，所述监控系统包括工控机、专家系统和专家系统数据库，所述工控机与数据采集卡连接，所述工控机用于将数据采集卡采集的直流分量信号、局部放电信号和谐波信号进行分析处理并将分析处理的数据存储到专家系统数据库中，所述专家系统用于根据专家系统数据库存储的数据进行监测电缆的绝缘状态。

监控系统具体工作原理为：所述的数据采集卡将采集的直流分量信号的信息、局部放电信号的信息和谐波信号的信息发送到监控系统的工控机中，工控机对数据采集卡采集的信息进行分析处理，提取信号特征值，工控机将分析处理的信号特征值存储到专家系统数据库中，专家系统根据专家系统数据库存储的信号特征值进行判断电缆的绝缘性能，有效检测电缆的绝缘状态，为电缆的绝缘性能的检测和判断提供了支撑，帮助用户及时发现电缆的潜在绝缘的缺陷，用户因此可以及时安排检修和维护，从而使供电运行安全并可靠，使电气设备得到及时的维护，减少损失，降低生产成本。

本实用新型综合直流分量模块、局部放电分量模块和谐波分量模块分析电缆钢铠的直流分量信号、局部放电信号和谐波信号等3个分量，进而通过监控系统进行监测电缆的绝缘状态，分析更加全面，能全面表征电缆的绝缘性能，可靠性强，检测结果准确；本实用新型经济性高、安装方便，安全可靠、实用和安全快速，而且具有产业上的利用价值；本实用新型实现了对电缆绝缘性能的监测，达到了工程上的经济要求，减少了因电缆老化等绝缘性能下降的情况，使得电缆可以安全、连续可靠地运行，符合以后以及未来的发展趋势。

本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种电力电缆绝缘性能在线监测装置，其特征在于：包括直流分量模块、局部放电分量模块、谐波分量模块、数据采集卡和监控系统，所述直流分量模块与数据采集卡连接，所述局部放电分量模块与数据采集卡连接，所述谐波分量模块与数据采集卡连接，所述数据采集卡与监控系统连接；

所述直流分量模块用于采集电缆钢铠的电压信号并发送电压信号到所述数据采集卡；所述局部放电分量模块用于采集电缆钢铠接地线位置的局部放电信号并发送局部放电信号到所述数据采集卡；所述谐波分量模块用于采集电缆钢铠接地线位置的谐波信号并发送谐波信号到所述数据采集卡；所述数据采集卡用于分别采集电压信号中的直流分量信号、局部放电信号和谐波信号并发送直流分量信号、局部放电信号和谐波信号到监控系统，所述监控系统用于分析和处理直流分量信号、局部放电信号和谐波信号从而监测电缆的绝缘状态。

2.根据权利要求1所述的电力电缆绝缘性能在线监测装置，其特征在于：所述直流分量模块包括采样电阻、电流接触器开关、浪涌保护电路、放大电路和滤波电路，所述采样电阻的一端连接有电缆钢铠，所述采样电阻的另一端连接有地线，所述采样电阻与电流接触器开关并联，所述电流接触器开关与浪涌保护电路并联，所述浪涌保护电路与放大电路连接，所述放大电路与滤波电路连接，所述滤波电路与数据采集卡连接。

3.根据权利要求2所述的电力电缆绝缘性能在线监测装置，其特征在于：所述局部放电分量模块包括局部放电传感器、浪涌保护电路、放大电路和高通滤波电路，所述局部放电传感器环绕在电缆钢铠接地线的位置，所述局部放电传感器与浪涌保护电路连接，所述浪涌保护电路与放大电路连接，所述放大电路与高通滤波电路连接，所述高通滤波电路与数据采集卡连接。

4.根据权利要求3所述的电力电缆绝缘性能在线监测装置，其特征在于：所述局部放电传感器为高宽带非接触式局部放电传感器。

5.根据权利要求4所述的电力电缆绝缘性能在线监测装置，其特征在于：所述谐波分量模块包括谐波传感器、浪涌保护电路、放大电路和低通滤波电路，所述谐波传感器环绕在电缆钢铠接地线的位置，所述谐波传感器与浪涌保护电路连接，所述浪涌保护电路与放大电路连接，所述放大电路与低通滤波电路连接，所述低通滤波电路与数据采集卡连接。

6.根据权利要求5所述的电力电缆绝缘性能在线监测装置，其特征在于：所述谐波传感器为高宽带非接触式谐波传感器。

7.根据权利要求6所述的电力电缆绝缘性能在线监测装置，其特征在于：所述监控系统包括工控机、专家系统和专家系统数据库，所述工控机与数据采集卡连接，所述工控机用于将数据采集卡采集的直流分量信号、局部放电信号和谐波信号进行分析处理并将分析处理的数据存储到专家系统数据库中，所述专家系统用于根据专家系统数据库存储的数据进行监测电缆的绝缘状态。