CN207123591U - 用于高压电缆局放与故障定位的在线监测系统 - Google Patents

用于高压电缆局放与故障定位的在线监测系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了用于高压电缆局放与故障定位的在线监测系统，包括：局放在线监测子系统：设于交叉互联接地线上的脉冲电流传感器；采集器，与脉冲电流传感器、控制单元、工控机相连，工控机与控制单元相连；故障定位在线监测子系统：分别设在电缆两端的采集终端A和采集终端B，采集终端A设有配套的第一光电转换器，采集终端B设有配套的第二光电转换器。与现有技术相比较，本实用新型适用于110KV及以上电压等级电缆局放在线及离线监测，可实时显示各个接头及各段电缆局放幅值、频次、确定放电点相对位置，必要时给出报警；故障定位测距精度基本不受线路故障位置、故障类型、线路长度、接地电阻等因素的影响，因而精度高，适应性好。

Description

用于高压电缆局放与故障定位的在线监测系统
技术领域
本实用新型属于电缆设备的检测技术领域，尤其涉及用于高压电缆局放与故障定位的在线监测系统。所述局放是局部放电的简称。
背景技术
XLPE电缆由外至内依次为屏蔽层、绝缘层、线芯，XLPE电缆(交联聚乙烯绝缘电缆)及接头(电缆接头)因为施工工艺问题，或达到一定年限以后，常常会发生绝缘被击穿而造成事故，因为电压高、容量大，每次事故都可能造成重大的经济损失。为确保输电网络的安全，对XLPE电缆的检测技术受到了国内外众多专家的注意，对XLPE电缆进行局放的在线监测是目前公认的有效预防电缆故障的方法。
局放检测一直是电缆绝缘(特别是塑料电缆)非破坏性电气检验的主要项目，越来越被看作是一种最有效的绝缘诊断方法，目的是观察和研究局放引起的绝缘老化问题。
电缆在运行时无法按IEC60270等常规局放试验方式进行检测，因此如何快速、准确地找出放电位置，避免局放加速绝缘劣化进而形成故障，是需要研究的问题。
常见局放定位传感器多采用超声探测模式，对放电信号的灵敏度较低，无法检测到微弱的放电信号；而少数采用电、声一体式的传感器能够检测到放电信号，但指向性较差，只能确定一个大致范围，指向性差，定位精度低，造成检修难度加大。
实用新型内容
有鉴于此，确有必要提供一种适用于110KV及以上电压等级电缆局放在线及离线监测，可实时显示各个接头及各段电缆局放幅值、频次、确定放电点相对位置，必要时给出报警；故障定位测距精度基本不受线路故障位置、故障类型、线路长度、接地电阻等因素的影响，因而精度高，适应性好的用于高压电缆局放与故障定位的在线监测系统。
为了克服现有技术存在的缺陷，本实用新型提供以下技术方案：
用于高压电缆局放与故障定位的在线监测系统，包括：
高压电缆局部放电在线监测子系统，具体包括：
设于交叉互联接地线上的脉冲电流传感器，所述交叉互联接地线为电缆接头接地线，所述脉冲电流传感器用来耦合电缆本体里的局放脉冲电流信号；
采集器，通过电缆与脉冲电流传感器相连，通过触发总线与控制单元相连，所述触发总线为工频触发总线，通过电缆或无线网络与工控机相连，
工控机通过电缆与控制单元相连；
高压电缆故障定位在线监测子系统，具体包括：
分别设在电缆两端的采集终端A和采集终端B，
采集终端A设有配套的第一光电转换器，
采集终端B设有配套的第二光电转换器，
第一、第二光电转换器之间通过光纤连接。
作为优选，所述采集器设置位置包括但不限于：变电站和/或终端厂和/或电缆隧道。
作为优选，采集器和脉冲电流传感器之间通过同轴电缆连接，
采集器作为前端监测装置，对局放脉冲电流信号进行放大、模拟数字转换后变成数字信号。
作为优选，工控机和采集器之间通过光纤相连。
作为优选，所述无线网络包括但不限于：GPRS无线网络，3G无线网络。
作为优选，所述工控机设有数据库，用于存储放电信号数据，
所述工控机设有谱图分析和数据报表模块，用于对数据库中的放电信号数据进行谱图分析并形成数据报表。
作为优选，所述采集终端A和采集终端B还设有配套的时钟同步装置。
作为优选，所述采集终端A和采集终端B分别和同端的行波电流传感器连接，
行波电流传感器安装在电缆线路两端的电缆本体上。
与现有技术相比较，本实用新型的技术方案适用于110KV及以上电压等级电缆局放在线及离线监测，可实时显示各个接头及各段电缆局放幅值、频次、确定放电点相对位置，必要时给出报警；故障定位测距精度基本不受线路故障位置、故障类型、线路长度、接地电阻等因素的影响，因而精度高，适应性好。
附图说明
图1为本实用新型的电缆局放的原理图。
图2为故障定位系统架构图。
图3为本实用新型的故障定位的原理图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1～3所示，用于高压电缆局放与故障定位的在线监测系统，包括：
高压电缆局部放电在线监测子系统，具体包括：
设于交叉互联接地线上的脉冲电流传感器，所述交叉互联接地线为电缆接头接地线，所述脉冲电流传感器用来耦合电缆本体里的局放脉冲电流信号；
采集器，通过电缆与脉冲电流传感器相连，通过触发总线与控制单元相连，所述触发总线为工频触发总线，通过电缆或无线网络与工控机相连，
工控机通过电缆与控制单元相连；工控机通过控制单元对采集器进行控制，使采集器获取来自脉冲电流传感器的局放脉冲电流信号；
高压电缆故障定位在线监测子系统，具体包括：
分别设在电缆两端的采集终端A和采集终端B，
采集终端A设有配套的第一光电转换器，
采集终端B设有配套的第二光电转换器，
第一、第二光电转换器之间通过光纤连接。
在上述技术方案的基础上，所述采集器设置位置包括但不限于：变电站和 /或终端厂和/或电缆隧道。
在上述技术方案的基础上，采集器和脉冲电流传感器之间通过同轴电缆连接，
采集器作为前端监测装置，对局放脉冲电流信号进行放大、模拟数字转换后变成数字信号。
在上述技术方案的基础上，工控机和采集器之间通过光纤相连。采集器设有光缆接口，通过光缆接口向数据接收设备传输数据。
在上述技术方案的基础上，所述无线网络包括但不限于：GPRS无线网络，3G无线网络。
在上述技术方案的基础上，所述工控机设有数据库，用于存储放电信号数据，
所述工控机设有谱图分析和数据报表模块，用于对数据库中的放电信号数据进行谱图分析并形成数据报表。
显然，数据可以存储谱图分析得到的测试谱图、放电趋势，从而及时发现电缆及接头的绝缘缺陷，并为评估其绝缘水平及老化程度提供判据，为电缆的检修工作提供依据。
在上述技术方案的基础上，所述采集终端A和采集终端B还设有配套的时钟同步装置。测量时间差时要保证两端装置同步。
在上述技术方案的基础上，所述采集终端A和采集终端B分别和同端的行波电流传感器连接，
行波电流传感器安装在电缆线路两端的电缆本体上。
本实用新型所述高压电缆局部放电在线监测子系统：
系统最小测量放电幅值：2mV(现场20PC)，脉冲电流传感器的频率范围为1MHz～30MHz，放电脉冲的时间分辨率为10μs，相位分辨率为0.18°。
系统提供工频周期放电图、二维(q-φ，N-φ，N-q)谱图、放电趋势图等。
系统采用模拟滤波、脉冲分组、周期脉冲剔除、设置动态阈值、开相位窗口等综合抗干扰措施，使测试数据真实可靠。
系统指标如下：
1)适用范围：10KV及以上电压等级电力电缆及中间接头
2)供电：太阳能电池(12V)或交流220V(输入范围：100-240VAC)
3)功耗：≤5W/台
4)通讯模式：光纤总线或3G/4G无线
5)采样分辨率：4096
6)监测通道：1-3通道
7)传感器工作频带：1M-30M
8)灵敏度：5PC(实验室条件下)，20PC(现场条件下)
10)环境温度：-20℃～70℃
11)海拔高度：≤4500m
12)耐雨耐湿：≤95％
13)防护等级：IP68
本实用新型所述高压电缆故障定位在线监测子系统：
其原理如图3所示，行波测距，就是通过测量暂态电压、电流的行波信号在故障点及电缆两端之间传播时间测距。具体说：本实用新型采用双端行波测距，通过计算故障产生的电流行波到达电缆两端的时间差来计算故障位置。即：
利用故障初始行波到达线路两端的时间计算故障距离：公式为：
Xs＝[(Ts-Tr).v+L]/2
图3中，S代表电缆左端，R代表电缆右端，Ts代表故障产生的电流行波到达电缆左端的时间，Tr代表故障产生的电流行波到达电缆右端的时间，L 表示电缆长度，v表示波速度，Xs为故障距离。
主要功能
1、电缆故障监测：电缆发生短路故障时，可以立即判断出故障电缆线路及相位；
2、双端行波故障定位功能；
3、时间同步功能：电缆两端的数据采集装置A和B采用光纤进行时间同步；
4、报警功能；
技术特点
1、操作简单：监测中心系统监测界面操作简洁、方便、一目了然；
2、实时性强：利用光线网络进行同步，具有极快的响应时间，时间精确到10ns；
3、维护性强：现场每个数据采集装置自身是一个子系统，与其他子系统通过光纤通信，可靠并方便维护和检修；
技术指标
与现有技术相比较，本实用新型的技术方案，适用于110kV及以上电压等级电缆局部放电局放在线及离线监测，能实时显示各个接头及各段电缆局部放电局放幅值、频次、确定放电点相对位置，必要时给出报警。并能存储测试谱图、放电趋势，从而及时发现电缆及接头的绝缘缺陷，并为评估其绝缘水平及老化程度提供判据，为电缆的检修工作提供依据。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。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原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.用于高压电缆局放与故障定位的在线监测系统，其特征在于，包括：
高压电缆局部放电在线监测子系统，具体包括：
设于交叉互联接地线上的脉冲电流传感器，所述交叉互联接地线为电缆接头接地线，所述脉冲电流传感器用来耦合电缆本体里的局放脉冲电流信号；
采集器，通过电缆与脉冲电流传感器相连，通过触发总线与控制单元相连，所述触发总线为工频触发总线，通过电缆或无线网络与工控机相连，
工控机通过电缆与控制单元相连；
高压电缆故障定位在线监测子系统，具体包括：
分别设在电缆两端的采集终端A和采集终端B，
采集终端A设有配套的第一光电转换器，
采集终端B设有配套的第二光电转换器，
第一、第二光电转换器之间通过光纤连接。
2.根据权利要求1所述的用于高压电缆局放与故障定位的在线监测系统，其特征在于，所述采集器设置位置包括但不限于：变电站和/或终端厂和/或电缆隧道。
3.根据权利要求1所述的用于高压电缆局放与故障定位的在线监测系统，其特征在于，采集器和脉冲电流传感器之间通过同轴电缆连接，
采集器作为前端监测装置，对局放脉冲电流信号进行放大、模拟数字转换后变成数字信号。
4.根据权利要求1所述的用于高压电缆局放与故障定位的在线监测系统，其特征在于，工控机和采集器之间通过光纤相连。
5.根据权利要求1所述的用于高压电缆局放与故障定位的在线监测系统，其特征在于，所述无线网络包括但不限于：GPRS无线网络，3G无线网络。
6.根据权利要求1所述的用于高压电缆局放与故障定位的在线监测系统，其特征在于，所述工控机设有数据库，用于存储放电信号数据，
所述工控机设有谱图分析和数据报表模块，用于对数据库中的放电信号数据进行谱图分析并形成数据报表。
7.根据权利要求1所述的用于高压电缆局放与故障定位的在线监测系统，其特征在于，所述采集终端A和采集终端B还设有配套的时钟同步装置。
8.根据权利要求1所述的用于高压电缆局放与故障定位的在线监测系统，其特征在于，所述采集终端A和采集终端B分别和同端的行波电流传感器连接，
行波电流传感器安装在电缆线路两端的电缆本体上。
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