專利名稱：基于電磁波及高頻ct的電力電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供電網(wǎng)在線監(jiān)測技術(shù)，更詳細地講是關(guān)于供電網(wǎng)絡(luò)中對電力電纜進行實時監(jiān)測的基于電磁波及高頻CT的電力電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著我國城市電網(wǎng)改造和升級步伐的進一步加快，電力電纜越來越多的應(yīng)用于各種電壓等級的輸電線路和配電網(wǎng)中。投入運行后，由于在電纜生產(chǎn)、運輸、安裝及運行過程中引入雜質(zhì)、氣泡、毛刺、凸起等缺陷，或長期受到水分、潮氣、化學(xué)物質(zhì)的侵蝕滲透，引發(fā)電纜絕緣老化，影響電纜運行壽命。目前，國內(nèi)對高壓XLPE電纜絕緣檢測多進行周期性的耐壓試驗，該方法對明顯缺陷較有效，而對于那些需發(fā)展數(shù)年才逐步顯現(xiàn)老化跡象的絕緣薄弱點卻無能為力。局部放電指發(fā)生在電纜本體絕緣或附件中的非貫穿性放電現(xiàn)象。在局部放電過程中，絕緣材料高分子的化學(xué)鍵產(chǎn)生解列，在放電點上的發(fā)熱可達到很高的溫度，使絕緣材料在放電點被燒焦或融化；溫度升高還會產(chǎn)生熱裂解，使介質(zhì)電導(dǎo)及損耗增加，加速絕緣老化；局部放電過程還會產(chǎn)生許多活性生成物，腐蝕絕緣體，使介質(zhì)性能劣化；連續(xù)爆破性的放電及放電產(chǎn)生的高壓氣體都會使絕緣體產(chǎn)生微裂，形成電樹枝老化。研究證明，電纜局部放電量與其絕緣狀況密切相關(guān)，放電量增大預(yù)示著電纜絕緣可能存在危害電纜安全運行的缺陷。因此，準確測量電纜局部放電量是判斷電纜絕緣品質(zhì)最直觀、有效的方法。國外雖在六十年代起開展了關(guān)于電纜絕緣局部放電檢測方法的研究，并進行了長期的實踐摸索，但對XLPE電纜絕緣老化及其檢測技術(shù)的研究仍不完善。此外，由于110 kV 與220 kV級XLPE電纜在世界上開發(fā)應(yīng)用至今不過30余年，不像充油電纜有50年以上成熟的使用經(jīng)驗并且具備完善的絕緣老化檢測方法。因此，深入研究XLPE電纜局部放電的測量方法，對正確評估電纜絕緣安全狀態(tài)、保障電力系統(tǒng)的可靠供電具有重要的理論意義和實用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能消除上述缺點，具有結(jié)構(gòu)合理、操作簡單、安全可靠、監(jiān)測及時、判斷準確、成本低廉等特點的基于電磁波及高頻CT的電力電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，它結(jié)合光纖通信系統(tǒng)和專家識別系統(tǒng)，對電力電纜的絕緣狀況進行實時準確判斷，驗證配電電纜局放在線監(jiān)測系統(tǒng)的有效性。大大地提高了供電網(wǎng)絡(luò)的安全性，避免了網(wǎng)線的事故發(fā)生，減低了網(wǎng)線的使用成本，是理想的供電網(wǎng)絡(luò)中對電力電纜進行實時監(jiān)測的局部放電在線監(jiān)測專用配套裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種基于電磁波及高頻CT的電力電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，它包括分布于電纜各個監(jiān)測位置的寬頻帶Rogowski線圈電流互感器，寬頻帶Rogowski線圈電流互感器與相應(yīng)的信號放大模塊連接，信號放大模塊通過傳輸光纖與數(shù)據(jù)采集卡連接，數(shù)據(jù)采集卡與裝有后臺專家分析系統(tǒng)的計算機連接。所述寬頻帶Rogowski線圈電流互感器安裝在電纜接頭、本體或者接地線處，感應(yīng)局放脈沖信號。所述數(shù)據(jù)采集卡為多通道高速數(shù)據(jù)采集卡。所述信號放大模塊為寬帶信號放大模塊。所述寬頻帶Rogowski線圈電流互感器采用錳鋅鐵氧體材料的矩形截面環(huán)形骨架，外、內(nèi)徑和高度分別為120、50和50mm，線圈的積分電阻R =50 Ω，匝數(shù)N=IO，線圈的理論靈敏度為5V/A。所述寬頻帶Rogowski線圈電流互感器設(shè)有上下蓋可拆鋁殼環(huán)狀屏蔽盒，厚度為 5mm ο本發(fā)明設(shè)計了一種基于高頻傳感器的電力電纜局放在線監(jiān)測系統(tǒng)，應(yīng)用于10 kV 電纜運行，對電纜局部放電進行監(jiān)測和預(yù)警。電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由分布于電纜各個監(jiān)測位置的寬頻帶Rogowski線圈電流互感器、信號放大模塊、傳輸光纖、數(shù)據(jù)采集卡及后臺專家分析系統(tǒng)構(gòu)成，實現(xiàn)局放信號的采集、處理、轉(zhuǎn)換、傳輸以及顯示報警等功能。Rogowski線圈(簡稱羅氏線圈)由鐵氧體材料制成，根據(jù)電磁場耦合原理測量局部放電脈沖電流信號。如圖2所示，羅氏線圈是1 :N的電流互感器，環(huán)形鐵氧體材料充當原邊，為單匝線圈；其副邊線圈是一個窗口面積較大而截面較小的N匝環(huán)形繞組，其結(jié)構(gòu)與等效電路如圖3所示。圖2、圖3中，M為羅氏線圈的互感；Rs為線圈的等效電阻；Ls為線圈的自感；Cs 為線圈的等效雜散電容；R為線圈積分電阻。線圈副邊繞組與原邊被測電流I (t)所產(chǎn)生的磁通相交鏈，線圈輸出的感應(yīng)電壓UO(t)與被測電流I(t)之間有如下關(guān)系[13]:
式中，M為線圈與載流導(dǎo)體間的互感系數(shù)。由于XLPE電力電纜局部放電脈沖持續(xù)時間短，信號幅值小，根據(jù)電流傳感器等效電路，適合采用高頻小信號并聯(lián)諧振回路理論對電纜局部放電信號進行分析[1°]。選取不同的線圈負載，羅氏線圈又可分為外積分式和自積分式。外積分式羅氏線圈的負載包括積分電容和積分電阻，但因受積分器頻率性能的影響，其測量的頻率響應(yīng)受到限制，在納秒級電流信號測量中很難應(yīng)用。而自積分式羅氏線圈直接采用積分電阻，頻率響應(yīng)高，是測量納秒級脈沖電流信號的理想手段，本文所研究的羅氏線圈采用自積分式。不考慮雜散電容Cs，根據(jù)

圖1所示等效電路，其傳遞函數(shù)為
式中，R為積分電阻，N為線圈匝數(shù)。
由式⑵可以看出，羅式線圈的傳遞函數(shù)是常數(shù)，與頻率無關(guān)；響應(yīng)靈敏度與R成正比，與N成反比。
但是在高頻下，雜散電容的影響很大，不能被忽略，傳遞函數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種基于電磁波及高頻CT的電力電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于它包括分布于電纜各個監(jiān)測位置的寬頻帶Rogowski線圈電流互感器，寬頻帶Rogowski線圈電流互感器與相應(yīng)的信號放大模塊連接，信號放大模塊通過傳輸光纖與數(shù)據(jù)采集卡連接，數(shù)據(jù)采集卡與裝有后臺專家分析系統(tǒng)的計算機連接。
2.如權(quán)利要求1所述的基于電磁波及高頻CT的電力電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的寬頻帶Rogowski線圈電流互感器安裝在電纜接頭、本體或者接地線處，感應(yīng)局放脈沖信號。
3.如權(quán)利要求1所述的基于電磁波及高頻CT的電力電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集卡為多通道高速數(shù)據(jù)采集卡。
4.如權(quán)利要求1所述的基于電磁波及高頻CT的電力電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述信號放大模塊為寬帶信號放大模塊。
5.如權(quán)利要求1所述的基于電磁波及高頻CT的電力電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述寬頻帶Rogowski線圈電流互感器采用錳鋅鐵氧體材料的矩形截面環(huán)形骨架， 外、內(nèi)徑和高度分別為120、50和50mm，線圈的積分電阻R =50 Ω，匝數(shù)Ν=10，線圈的理論靈敏度為5V/A。
6.如權(quán)利要求1或2或5所述的基于電磁波及高頻CT的電力電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述寬頻帶Rogowski線圈電流互感器設(shè)有上下蓋可拆鋁殼環(huán)狀屏蔽盒， 厚度為5mm。
全文摘要
一種基于電磁波及高頻CT的電力電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)包括分布于電纜各個監(jiān)測位置的寬頻帶Rogowski線圈電流互感器，寬頻帶Rogowski線圈電流互感器與相應(yīng)的信號放大模塊連接，信號放大模塊通過傳輸光纖與數(shù)據(jù)采集卡連接，數(shù)據(jù)采集卡與裝有后臺專家分析系統(tǒng)的計算機連接。它結(jié)合光纖通信系統(tǒng)和專家識別系統(tǒng)，對電力電纜的絕緣狀況進行實時準確判斷，驗證配電電纜局放在線監(jiān)測系統(tǒng)的有效性。提高了供電網(wǎng)絡(luò)的安全性，避免了網(wǎng)線的事故發(fā)生，減低了網(wǎng)線的使用成本，是理想的供電網(wǎng)絡(luò)中對電力電纜進行實時監(jiān)測的局部放電在線監(jiān)測專用配套裝置。
文檔編號G01R31/12GK102495340SQ20111040001
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者蘭顯明, 孫曉斌, 莊立生, 張利群, 張永強, 徐強, 時翔, 江川, 王華廣, 董嘯, 蔡健, 趙生傳, 郝代濤, 郭英雷, 陳志勇, 齊蔚海 申請人:山東電力集團公司青島供電公司