CN206773134U - 架空线路局部放电在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种架空线路局部放电在线监测系统，包括信号放大与处理装置、4G无线通信装置、多通道数据处理装置、数据分析服务器以及采集架空线路中产生的局部放电信号的高频电流传感器；所述信号放大与处理装置的输入端与所述高频电流传感器的输出端连接，所述信号放大与处理装置的输出端与所述4G无线通信装置的输入端连接；所述多通道数据处理装置的输入端与所述4G无线通信装置无线连接，所述多通道数据处理装置的输出端连接至所述数据分析服务器。本实用新型实现了架空线路局部放电的在线监测，有助于提高配电线路的运行和管理水平。

Description

架空线路局部放电在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及放电监测领域，特别是涉及一种架空线路局部放电在线监测系统。

背景技术

在我国城市郊区及广大农村地区，配电网中的架空线路穿行于城市道路旁或树林农田间。线路电杆上的绝缘子劣化、线路与树枝的摩擦和接触等原因将导致架空线路中会逐渐产生异常放电或局部放电，这些放电点会降低线路的绝缘水平，最终导致相间短路、相间对地短路，造成供电中断。如何及时发现并排除线路上的这类隐患，提高配电线路的运行和管理水平，多年来一直是线路运行维护方面的难题。

实用新型内容

基于此，本实用新型提供一种架空线路局部放电在线监测系统，能够及时发现架空线路的局部放电现象，识别局部放电类型，实现架空线路局部放电的在线监测。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用以下技术方案：

一种架空线路局部放电在线监测系统，包括信号放大与处理装置、4G无线通信装置、多通道数据处理装置、数据分析服务器以及采集架空线路中产生的局部放电信号的高频电流传感器；

所述信号放大与处理装置的输入端与所述高频电流传感器的输出端连接，所述信号放大与处理装置的输出端与所述4G无线通信装置的输入端连接；

所述多通道数据处理装置的输入端与所述4G无线通信装置无线连接，所述多通道数据处理装置的输出端连接至所述数据分析服务器。

在其中一个实施例中，架空线路局部放电在线监测系统还包括采集所述架空线路导体温度的第一温度传感器和采集所述架空线路接头温度的第二温度传感器；

所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的输出端均与所述信号放大与处理装置的输入端连接。

通过第一温度传感器和第二温度传感器可以采集架空线路的温度数据，温度数据经信号放大与处理装置、4G无线通信装置进行传输。

在其中一个实施例中，所述高频电流传感器的输出端还与所述4G无线通信装置连接，这样4G无线通信装置可以直接获得高频电流传感器采集到的原始的局部放电信号。

在其中一个实施例中，所述高频电流传感器包括第一高频电流传感器、第二高频电流传感器以及第三高频电流传感器；

所述第一高频电流传感器设置于所述架空线路A相线芯的对应位置处，所述第二高频电流传感器设置于所述架空线路B相线芯的对应位置处，所述第三高频电流传感器设置于所述架空线路C相线芯的对应位置处，且所述第一高频电流传感器、所述第二高频电流传感器以及所述第三高频电流传感器的输出端均与所述信号放大与处理装置的输入端连接。

通过第一高频电流传感器、第二高频电流传感器以及第三高频电流传感器，可以采集架空线路A、B、C三相线芯的局部放电信号。

在其中一个实施例中，所述信号放大与处理装置的输出端与所述4G无线通信装置的输入端通过总线接口连接。

在其中一个实施例中，所述多通道数据处理装置与所述数据分析服务器通过USB接口连接。

在其中一个实施例中，所述高频电流传感器是带宽为0.5MHz至50MHz的高频电流传感器。

在其中一个实施例中，所述高频电流传感器包括环氧树脂绝缘壳体，以及设置在所述环氧树脂绝缘壳体内部的高频电流传感器本体。通过环氧树脂绝缘壳体的绝缘作用，可以有效保护高频电流传感器本体，提高架空线路局部放电在线监测系统的可靠性

可选的，所述环氧树脂绝缘壳体为绝缘电压等级大于或等于35kV的环氧树脂绝缘壳体。

在其中一个实施例中，架空线路局部放电在线监测系统还包括多个计算机终端，各个所述计算机终端均与所述数据分析服务器连接，且各个所述计算机终端相互之间连接以构成计算机局域网。

本实用新型提供的架空线路局部放电在线监测系统，可通过在架空线路上安装高频电流传感器来采集架空线路中产生的局部放电信号，并经信号放大与处理装置实现数据的滤波、放大、脉冲提取以及数据加密功能。4G无线通信装置将信号放大与处理装置处理后的数据通过4G无线网络传输至多通道数据处理装置，多通道数据处理装置完成数据中转，将相应数据传输至数据分析服务器，数据分析服务器完成数据解密、数据分析、特征判断、图谱分析、专家库算法、数据存储功能，判断局部放电类型，从而实现了架空线路局部放电的在线监测，有助于提高配电线路的运行和管理水平。

附图说明

图1是本实用新型的架空线路局部放电在线监测系统在一个实施例中的结构示意图；

图2为本实用新型的架空线路局部放电在线监测系统的另一结构示意图。

附图标记说明：

10-高频电流传感器，20-信号放大与处理装置，30-4G无线通信装置，40-多通道数据处理装置，50-数据分析服务器，101-第一高频电流传感器，102-第二高频电流传感器，103-第三高频电流传感器。

具体实施方式

下面将结合较佳实施例及附图对本实用新型的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解的是，尽管在下文中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

图1是本实用新型的架空线路局部放电在线监测系统在一个实施例中的结构示意图，本实施例中的架空线路局部放电在线监测系统，包括高频电流传感器10、信号放大与处理装置20、4G无线通信装置30、多通道数据处理装置40以及数据分析服务器50。其中，高频电流传感器10用于采集架空线路900中产生的局部放电信号，架空线路900连接有架空线路终端800。

信号放大与处理装置20的输入端与高频电流传感器10的输出端连接，信号放大与处理装置20的输出端与4G无线通信装置30的输入端连接。

多通道数据处理装置40的输入端与4G无线通信装置30无线连接，多通道数据处理装置40的输出端连接至数据分析服务器50。

可选的，本实施例中高频电流传感器的带宽可以是0.5MHz至50MHz。高频电流传感器10采集到架空线路900的局部放电信号后，将该局部放电信号输出至信号放大与处理装置20。可选的，信号放大与处理装置20用于实现数据的滤波、放大、脉冲提取以及数据加密功能。

4G无线通信装置30将信号放大与处理装置20处理后的信号通过4G无线网络传输至多通道数据处理装置40。可选的，信号放大与处理装置20的输出端与4G无线通信装置30的输入端可通过总线接口连接。

在局部放电监测领域，传统的做法是通过光纤或3G通信模块来进行数据传输。而经研究发现，这两种传输方式均存在不足。其中，光纤传输的方式有以下缺点：

(1)抗拉强度低，光纤的理论抗拉强度大于钢的抗拉强度，但是，由于光纤在生产过程中表面存在(或产生)微裂痕，光纤受拉时应力全都加于此，从而使光纤的实际抗拉强度非常低，这就是裸光纤很容易折断的原因。

(2)光纤连接困难。要使光纤的连接损耗小，两根光纤的纤芯必须严格对准。由于光纤的纤芯很细，加之石英的熔点很高，因此连接很困难，需要有昂贵的专业工具。

(3)光纤怕水。水进入光纤后主要会产生三个方面的问题：第一，水进入光纤后，会增加光纤的OH吸收损耗，使信道总损耗增大，甚至使通信中断；第二，水进入光纤后，会造成光纤中的金属构件氧化，使金属构件腐蚀，导致光纤强度降低；第三，进入光纤中的水遇冷后，水结冰体积增大，有可能压坏光纤。因此，为了保持光纤的特性不致劣化，在光纤和光缆的结构设计、生产、运输、施工、维护中应采取针对性的防水措施。

而3G通信模块则存在着传输速率低、容量受限、设施难以更新以及标准难以统一等缺点。

基于此，本实施例并未使用光纤或3G通信模块进行数据传输，而是采用了4G无线通信装置30。在本实施例中，4G无线通信装置30的传输终端是基于GPRS的通信网络平台设计的，提供标准的接口，可以直接与各种工业现场的下位机设备连接，可以将串口信号立即转换为GPRS无线网络信号。该模块拥有高速、永远在线、透明数据传输的虚拟专用数据通道网络，适合长距离的通信或控制。

多通道数据处理装置40用于完成数据的中转，用于获取4G无线通信装置30传输的数据，并将数据传输至数据分析服务器50。可选的，多通道数据处理装置40与数据分析服务器50可通过USB接口连接。数据分析服务器50用于完成数据解密、数据分析、特征判断、图谱分析、专家库算法、数据存储等功能。通过数据分析服务器50可以识别出架空线路900的局部放电类型、

进一步的，本实施例中的架空线路局部放电在线监测系统，还包括第一温度传感器和第二温度传感器。其中，第一温度传感器用于采集架空线路导体温度，第二温度传感器用于采集架空线路接头温度。第一温度传感器和第二温度传感器的输出端均与信号放大与处理装置20的输入端连接。

第一温度传感器和第二温度传感器将采集到得温度数据传输给信号放大与处理装置20。信号放大装置20再将该温度数据、高频电流传感器10采集的原始的局部放电信号以及经信号放大装置20处理后的数据(例如局部放电信号波形谱图)传输至4G无线通信装置30，4G无线通信装置30将这些数据通过4G无线网络传输至多通道数据处理装置40，并经多通道数据处理装置40转发至数据分析服务器50，数据分析服务器50根据这些温度数据(包含架空线路导体温度和架空线路接头温度)、高频电流传感器10采集的原始的局部放电信号以及经信号放大装置20处理后的数据进行处理分析，例如提取出特征值，并将特征值与预先建立的知识库中的典型参数相对比，从而实现局部放电模式的识别，判断架空线路的局部放电类型。

可选的，信号放大与处理装置20内置有数据处理芯片，第一温度传感器和第二温度传感器均可通过同轴电缆与信号放大与处理装置20内置的数据处理芯片进行通信。

进一步的，还可以将高频电流传感器10的输出端连接至4G无线通信装置30。当4G无线通信装置30需要传输高频电流传感器10采集的原始的局部放电信号时，便可以直接从高频电流传感器10处获得，而无需经信号放大与处理装置20的转发。

进一步的，针对于10kV架空线路，参照图2所示，本实施例中的高频电流传感器10包括第一高频电流传感器101、第二高频电流传感器102以及第三高频电流传感器103。

第一高频电流传感器101设置于架空线路A相线芯的对应位置处，第二高频电流传感器102设置于架空线路B相线芯的对应位置处，第三高频电流传感器102设置于架空线路C相线芯的对应位置处，且第一高频电流传感器101、第二高频电流传感器102以及第三高频电流传感器103的输出端均与信号放大与处理装置20的输入端连接。

通过设置的第一高频电流传感器101、第二高频电流传感器102以及第三高频电流传感器103，可以获得架空线路A、B、C三相线芯的局部放电信号。

可选的，本实施例种的高频电流传感器包括环氧树脂绝缘壳体，以及设置在环氧树脂绝缘壳体内部的高频电流传感器本体。通过环氧树脂绝缘壳体的绝缘作用，可以有效保护高频电流传感器本体，提高架空线路局部放电在线监测系统的可靠性。较佳的，环氧树脂绝缘壳体的绝缘电压等级大于或等于35kV。

进一步的，本实施例中的架空线路局部放电在线监测系统还可包括多个计算机终端，各个计算机终端均与数据分析服务器连接，且各个计算机终端相互之间连接以构成计算机局域网。通过各个计算机终端可以实现遥测、遥信、遥控、遥调、报警显示、数据存储、统计报表和优化运行控制等功能。另外，各个计算机终端和数据分析服务器均可由不间断电源进行供电，以保证系统工作的稳定性。

本实施例中的架空线路局部放电在线监测系统，通过在架空线路上安装高频电流传感器来采集架空线路中产生的局部放电信号，并经信号放大与处理装置实现数据的滤波、放大、脉冲提取以及数据加密功能。4G无线通信装置将信号放大与处理装置处理后的数据通过4G无线网络传输至多通道数据处理装置，多通道数据处理装置完成数据中转，将相应数据传输至数据分析服务器，数据分析服务器完成数据解密、数据分析、特征判断、图谱分析、专家库算法、数据存储功能，判断局部放电类型。本实用新型通过在架空线路上探测局部放电信号来监测架空线路的绝缘状态，创新性地解决了在检测现场一直存在的不能识别内部局部放电和外部噪声的问题，提高了监测效果和工作效率。另外，高频电流传感器其重量较轻，既可固定安装用于长期监测，也可移动巡回监测，具有使用灵活、轻便、安全的特点。同时本实用新型的架空线路局部放电在线监测系统使用4G无线通信装置进行数据传输，具有永远在线、透明传输等优点。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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)

1.一种架空线路局部放电在线监测系统，其特征在于，包括信号放大与处理装置、4G无线通信装置、多通道数据处理装置、数据分析服务器以及采集架空线路中产生的局部放电信号的高频电流传感器；

所述信号放大与处理装置的输入端与所述高频电流传感器的输出端连接，所述信号放大与处理装置的输出端与所述4G无线通信装置的输入端连接；

所述多通道数据处理装置的输入端与所述4G无线通信装置无线连接，所述多通道数据处理装置的输出端连接至所述数据分析服务器。

2.根据权利要求1所述的架空线路局部放电在线监测系统，其特征在于，还包括采集所述架空线路导体温度的第一温度传感器和采集所述架空线路接头温度的第二温度传感器；

所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的输出端均与所述信号放大与处理装置的输入端连接。

3.根据权利要求1或2所述的架空线路局部放电在线监测系统，其特征在于，所述高频电流传感器的输出端还与所述4G无线通信装置连接。

4.根据权利要求1或2所述的架空线路局部放电在线监测系统，其特征在于，所述高频电流传感器包括第一高频电流传感器、第二高频电流传感器以及第三高频电流传感器；

所述第一高频电流传感器设置于所述架空线路A相线芯的对应位置处，所述第二高频电流传感器设置于所述架空线路B相线芯的对应位置处，所述第三高频电流传感器设置于所述架空线路C相线芯的对应位置处，且所述第一高频电流传感器、所述第二高频电流传感器以及所述第三高频电流传感器的输出端均与所述信号放大与处理装置的输入端连接。

5.根据权利要求1或2所述的架空线路局部放电在线监测系统，其特征在于，所述信号放大与处理装置的输出端与所述4G无线通信装置的输入端通过总线接口连接。

6.根据权利要求1所述的架空线路局部放电在线监测系统，其特征在于，所述多通道数据处理装置与所述数据分析服务器通过USB接口连接。

7.根据权利要求1或2所述的架空线路局部放电在线监测系统，其特征在于，所述高频电流传感器是带宽为0.5MHz至50MHz的高频电流传感器。

8.根据权利要求1或2所述的架空线路局部放电在线监测系统，其特征在于，所述高频电流传感器包括环氧树脂绝缘壳体，以及设置在所述环氧树脂绝缘壳体内部的高频电流传感器本体。

9.根据权利要求8所述的架空线路局部放电在线监测系统，其特征在于，所述环氧树脂绝缘壳体为绝缘电压等级大于或等于35kV的环氧树脂绝缘壳体。

10.根据权利要求1或2所述的架空线路局部放电在线监测系统，其特征在于，还包括多个计算机终端，各个所述计算机终端均与所述数据分析服务器连接，且各个所述计算机终端相互之间连接以构成计算机局域网。