一種配網(wǎng)電纜局部放電在線監(jiān)測及放電位置定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種配網(wǎng)電纜局部放電在線監(jiān)測及放電位置定位系統(tǒng)，包括嵌套在電纜本體屏蔽層接地線上的高頻電流傳感器，采集器和工控機。通過安裝在環(huán)網(wǎng)柜電纜屏蔽層接地線上的高頻電流傳感器耦合電纜本體的局部放電脈沖電流信號，耦合到的脈沖電流信號通過同軸電纜傳送至采集器，對模擬信號經(jīng)過放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號，再以3G無線方式傳送至工控機。工控機對所有傳感器的信號分別進行分類識別分析、計算，并將這些通過計算獲得的放電信息數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)庫中，并顯示放電信息數(shù)據(jù)結(jié)果。實現(xiàn)對環(huán)網(wǎng)柜電纜接頭及本體產(chǎn)生的局部放電進行實時監(jiān)測和定位，無需現(xiàn)場取電，無需鋪設(shè)通訊線路，安裝方便。
【專利說明】—種配網(wǎng)電纜局部放電在線監(jiān)測及放電位置定位系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及電氣設(shè)備絕緣監(jiān)測技術(shù)，具體涉及一種配網(wǎng)電纜局部放電在線監(jiān)測及放電位置定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電力電纜作為電力主要的傳輸通道，是輸電中最為重要的設(shè)備。但是電纜運行末期，受電纜本體絕緣的樹枝老化，電-熱老化及附件老化的影響，電力電纜的故障率將大幅上升。一旦出現(xiàn)電纜事故，將會影響人民生活，對國家、企業(yè)、個人造成經(jīng)濟損失。
[0003]局部放電檢測一直是電纜絕緣(特別是塑料電纜)非破壞性電氣檢驗的主要項目，越來越被看作是一種最有效的絕緣診斷方法，目的是觀察和研究局部放電引起的絕緣老化問題。
[0004]國內(nèi)外運行經(jīng)驗和研究成果表明:XLPE電力電纜性能早期劣化或使用壽命很大程度上取決于其絕緣介質(zhì)的樹枝狀老化，而局部放電測量是定量分析樹枝狀劣化程度的有效方法之一。但是現(xiàn)在還沒有一套設(shè)備可以實現(xiàn)對配網(wǎng)電纜局部放電進行檢測。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型為了解決上述技術(shù)問題，提供了一種配網(wǎng)電纜局部放電在線監(jiān)測及放電位置定位系統(tǒng)，對配網(wǎng)電纜的局部放電進行在線監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)電纜及接頭的絕緣缺陷，并為評估其絕緣水平及老化程度提供判據(jù)，為電纜的檢修工作提供依據(jù)且成本低。
[0006]本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]一種配網(wǎng)電纜局部放電在線監(jiān)測及放電位置定位系統(tǒng)，包括高頻電流傳感器、采集器和工控機，所述的高頻電流傳感器嵌套在環(huán)網(wǎng)柜電纜本體屏蔽層接地線上，所述的高頻電流傳感器通過同軸電纜連接到采集器上的電纜采集通道上，所述的采集器里面設(shè)置有采集卡，所述的采集器上分別通過纜線連接有GPS授時模塊、3G無線模塊和鋰電池，所述的鋰電池上連接有太陽能電池板、3G無線模塊和實現(xiàn)不同地點的采集器同時觸發(fā)采集的GPS授時模塊，所述的采集卡，用于對接收到的經(jīng)同軸電纜傳輸?shù)讲杉髦械沫h(huán)網(wǎng)柜電纜本體局部放電脈沖電流信號進行高速采樣、存儲，并對采樣后的信號進行放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號，然后通過3G無線模塊將數(shù)字信號傳輸?shù)焦た貦C中；
[0008]所述的工控機，用于對接收到的數(shù)字信號分別進行分類識別分析、計算，并將這些通過計算獲得的局部放電信息數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)庫中，并顯示局部放電信息數(shù)據(jù)。
[0009]所述的采集卡采用可實現(xiàn)100Msps、12Bit分辨率的高速采樣、存儲，每次分析可連續(xù)采樣50個工頻周期以上數(shù)據(jù)的高性能FPGA處理器。
[0010]所述的工控機中數(shù)據(jù)庫獲得的局部放電信息通過網(wǎng)線傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)。
[0011]電纜兩端接頭的環(huán)網(wǎng)柜電纜本體屏蔽層接地線上分別設(shè)置高頻電流傳感器，兩個高頻電流傳感器分別通過同軸電纜連接到各自的采集器上的電纜采集通道上，所述的采集器里面設(shè)置有采集卡，所述的采集器上分別通過纜線連接有GPS授時模塊、3G無線模塊和鋰電池，所述的鋰電池上連接有太陽能電池板、3G無線模塊和GPS授時模塊，所述的采集卡，用于對接收到的經(jīng)同軸電纜傳輸?shù)讲杉髦械沫h(huán)網(wǎng)柜電纜本體局部放電脈沖電流信號進行高速采樣、存儲，并對采樣后的信號進行放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號，然后通過3G無線模塊將數(shù)字信號傳輸?shù)焦た貦C中；
[0012]所述的工控機，用于對接收到的數(shù)字信號分別進行分類識別分析、計算，并將這些通過計算獲得的局部放電信息數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)庫中，并顯示局部放電信息數(shù)據(jù)。
[0013]所述的高頻電流傳感器為監(jiān)測頻段為50KHZ-30MHZ的高頻電流傳感器。
[0014]所述的高頻電流傳感器為開合式鉗形結(jié)構(gòu)的高頻電流傳感器。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益的技術(shù)效果:
[0016]本實用新型提供的配網(wǎng)電纜局部放電在線監(jiān)測及放電位置定位系統(tǒng)，通過在環(huán)網(wǎng)柜電纜本體屏蔽層接地線上嵌套高頻電流傳感器，使高頻電流傳感器耦合環(huán)網(wǎng)柜電纜本體的局部放電脈沖電流信號，并通過同軸電纜傳送到采集器的采集卡中，采集器的采集卡將局部放電脈沖電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后再通過3G無線模塊進行遠程傳輸與工控機進行通信，實現(xiàn)了對環(huán)網(wǎng)柜電纜接頭及本體產(chǎn)生的局部放電進行實時監(jiān)測和定位，無需現(xiàn)場取電，無需鋪設(shè)通訊線路，安裝方便，可實現(xiàn)無死角監(jiān)測，能夠有效地解決現(xiàn)有配網(wǎng)電纜在線監(jiān)測的缺陷和不足。
[0017]所述的采集器采用GPS授時模塊通過衛(wèi)星授時，實現(xiàn)不同地點的采集器同時觸發(fā)采集，同步精度高。
[0018]所述系統(tǒng)采用太陽能加鋰電池聯(lián)合供電，無需外接電源，無需鋪設(shè)電源線。
[0019]此外，所述電纜局部放電監(jiān)測采用雙端定位法，可實現(xiàn)對電纜本體產(chǎn)生的局部放電進行實時定位，定位精度可達正/負3米。
[0020]進一步地,所述的高頻電流傳感器采用開合式鉗形結(jié)構(gòu),拆卸安裝方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型提供的配網(wǎng)電纜局部放電在線監(jiān)測及放電位置定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本實用新型對局放信號定位演示圖。
[0023]其中:1、A相母線；2、B相母線；3、C相母線；4、環(huán)網(wǎng)柜分支箱；5、電纜；6、高頻電流傳感器；7、環(huán)網(wǎng)柜電纜本體屏蔽層接地線；8、同軸電纜；9、采集器；9-1、采集卡；9-2、電纜采集通道；10、雙絞線；11、五芯線；12、網(wǎng)線；13、太陽能電池板；14、鋰電池；15、3G無線模塊；16、GPS授時模塊；17、工控機；18、Η)放電點。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細描述:
[0025]參見圖1，圖2，一種配網(wǎng)電纜局部放電在線監(jiān)測及放電位置定位系統(tǒng)，包括高頻電流傳感器6、采集器9和工控機17，所述的高頻電流傳感器6嵌套在環(huán)網(wǎng)柜電纜本體屏蔽層接地線7上，所述的高頻電流傳感器6通過同軸電纜8連接到采集器9上的電纜采集通道9-2上，所述的采集器9里面設(shè)置有采用高性能FPGA處理器的采集卡9-1，所述的采集器9上通過網(wǎng)線12連接有GPS授時模塊16，采集器9上通過五芯線11連接有3G無線模塊15，采集器9上通過雙絞線10連接有鋰電池14，所述的鋰電池14上通過雙絞線10連接有太陽能電池板13，鋰電池14還通過雙絞線10分別與3G無線模塊15和GPS授時模塊16相連，來給3G無線模塊15和GPS授時模塊16供電；所述的采集卡9_1，用于對接收到的經(jīng)同軸電纜8傳輸?shù)讲杉?中的環(huán)網(wǎng)柜電纜本體局部放電脈沖電流信號進行高速采樣、存儲，并對采樣后的信號進行放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號，然后通過3G無線模塊15將數(shù)字信號傳輸?shù)焦た貦C17中；所述的工控機17，用于對接收到的數(shù)字信號分別進行分類識別分析、計算，并將這些通過計算獲得的局部放電信息數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)庫中，并顯示局部放電信息數(shù)據(jù)。同時，所述的工控機17中數(shù)據(jù)庫獲得的局部放電信息通過網(wǎng)線12傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)。
[0026]進一步地，電纜5兩端接頭的環(huán)網(wǎng)柜電纜本體屏蔽層接地線7上分別設(shè)置高頻電流傳感器6，兩個高頻電流傳感器6分別通過同軸電纜8連接到各自的采集器9上的電纜采集通道9-2上，所述的采集器9里面設(shè)置有采集卡9-1，所述的采集器9上分別通過纜線連接有GPS授時模塊16、3G無線模塊15和鋰電池14，所述的鋰電池14上連接有太陽能電池板13，太陽能電池板13將其提供的電能存儲到鋰電池14中，所述的鋰電池14通過雙絞線10分別與3G無線模塊15和GPS授時模塊16相連，來給3G無線模塊15和GPS授時模塊16供電，所述的采集卡9-1，用于對接收到的經(jīng)同軸電纜8傳輸?shù)讲杉?中的環(huán)網(wǎng)柜電纜本體局部放電脈沖電流信號進行高速采樣、存儲，并對采樣后的信號進行放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號，然后通過3G無線模塊15將數(shù)字信號傳輸?shù)焦た貦C17中；所述的工控機17，用于對接收到的數(shù)字信號分別進行分類識別分析、計算，并將這些通過計算獲得的局部放電信息數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)庫中，并顯示局部放電信息數(shù)據(jù)。
[0027]其中，所述高頻電流傳感器監(jiān)測的頻段為50KHZ-30MHZ，且所述高頻電流傳感器采用開合式鉗形結(jié)構(gòu)，拆卸安裝方便。同時，由于所述采集器與GPS授時模塊連接，來產(chǎn)生觸發(fā)信號，精度高。所述的采集器中的采集卡采用高性能FPGA處理器，實現(xiàn)lOOMsps、12Bit分辨率的高速采樣、存儲，每次分析可連續(xù)采樣50個工頻周期以上的數(shù)據(jù)。
[0028]需要說明的是，所述的電纜5上連接有A相母線1、B相母線2和C相母線3，A相母線、B相母線、C相母線和電纜5外安裝有環(huán)網(wǎng)柜分支箱4。
[0029]具體的，參照圖1該系統(tǒng)主要包括:一個高頻電流傳感器6、采集器9、工控機17及采集器9里面的采集卡9-1、太陽能電池板13、鋰電池14、GPS授時模塊16和3G無線模塊15。
[0030]一個高頻電流傳感器6嵌套在環(huán)網(wǎng)柜電纜本體屏蔽層接地線7上，通過高頻電流傳感器6耦合環(huán)網(wǎng)柜電纜本體的局部放電脈沖電流信號，高頻電流傳感器6通過同軸電纜8與采集器9上的電纜采集通道9-2連接，采集器9上連接有采集卡9-1，高頻電流傳感器6耦合到的局部放電脈沖電流信號通過同軸電纜8傳送至采集器9，采集器9中采集卡9-1采用高性能FPGA處理器，實現(xiàn)lOOMsps、12Bit分辨率的高速采樣、存儲，采集到的局部放電脈沖信號經(jīng)過放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號再通過3G無線模塊與工控機17進行遠程傳輸通訊，工控機17對電纜5外層環(huán)網(wǎng)柜電纜本體屏蔽層接地線7上的高頻電流傳感器6的信號分別進行分類識別分析、計算，并將這些通過計算獲得的放電信息數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)庫中，同時在監(jiān)測系統(tǒng)的軟件上顯示結(jié)果。同時，工控機17中數(shù)據(jù)庫獲得的局放信號信息通過網(wǎng)線12傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)。[0031]參照圖2，本實施例嵌套在環(huán)網(wǎng)柜電纜本體屏蔽層接地線7上的高頻電流傳感器6，所述的電纜5兩端接頭長度為L千米，假設(shè)H)放電點18在電纜左接頭的距離為AL，傳輸?shù)臅r間為tl ;那么距離電纜右接頭的距離為L-AL，時間為t2。局部放電在電纜中傳播的速度近似于光速V，為已知數(shù)據(jù)，我們可以得出如下式子:
[0032]AL=tl*V (I)
[0033]L- Δ L=t2*V (2)
[0034]由以上(I)和(2)兩個式子可以確定出:
[0035]tl=AL/V(3)
[0036]t2= (L- Δ L) /V(4)
[0037]由以上(3)和(4)兩個式子可以確定出:
[0038]t2-tl=(L-2AL) /V (5)
[0039]因為本系統(tǒng)采用光纖同步采集技術(shù)，我們可以確定局放信號到達電纜兩端的時間差，假定到達的右端電纜接頭的時間t2>tl，可以得出:
[0040]At=t2-tl (6)
[0041]因此聯(lián)合以上(5)和(6)兩個式子解方程組，可以確定出距離左端電纜接頭放電位置Δ L:
[0042]Δ L= (L- Δ tV) /2
[0043]因此，我們將可以準確確定局部放電的位置，即H)放電點18，實現(xiàn)電纜本體某一處局放的定位。
[0044]本實用新型配網(wǎng)電纜局部放電在線監(jiān)測及放電位置定位系統(tǒng)，采用3G無線模式進行數(shù)據(jù)傳輸，GPS授時模塊進行同步精準觸發(fā)，鋰電池和太陽能結(jié)合給系統(tǒng)供電。通過安裝在環(huán)網(wǎng)柜電纜屏蔽層接地線上的高頻電流傳感器耦合電纜本體的局部放電脈沖電流信號，耦合到的脈沖電流信號通過同軸電纜傳送至采集器，對模擬信號經(jīng)過放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號，再以3G無線方式傳送至工控機。其中，采集器、3G無線通信模塊、GPS模塊采用鋰電池加太陽能電池聯(lián)合供電的方式，保證了供電量，還充分利用了太陽能。
[0045]本實用新型采用雙端監(jiān)測、太陽能結(jié)合鋰電池供電、3G無線數(shù)據(jù)傳輸和GPS授時同步觸發(fā)的方法，實現(xiàn)對環(huán)網(wǎng)柜電纜接頭及本體產(chǎn)生的局部放電進行實時監(jiān)測和定位，無需現(xiàn)場取電，無需鋪設(shè)通訊線路，安裝方便，能夠有效地解決現(xiàn)有配網(wǎng)電纜在線監(jiān)測的缺陷和不足。且該系統(tǒng)成本低，能及時發(fā)現(xiàn)電纜及接頭的絕緣缺陷，并為評估其絕緣水平及老化程度提供判據(jù)，為電纜的檢修工作提供依據(jù)。
[0046]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型 的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種配網(wǎng)電纜局部放電在線監(jiān)測及放電位置定位系統(tǒng)，其特征在于，包括高頻電流傳感器(6)、采集器(9)和工控機(17)，所述的高頻電流傳感器(6)嵌套在環(huán)網(wǎng)柜電纜本體屏蔽層接地線(7)上，所述的高頻電流傳感器(6)通過同軸電纜(8)連接到采集器(9)上的電纜采集通道(9-2 )上，所述的采集器(9 )里面設(shè)置有采集卡(9-1)，所述的采集器(9 )上分別通過纜線連接有GPS授時模塊(16)、3G無線模塊(15)和鋰電池(14)，所述的鋰電池(14)上連接有太陽能電池板(13)、3G無線模塊(15)和實現(xiàn)不同地點的采集器同時觸發(fā)采集的GPS授時模塊(16)，所述的采集卡(9-1)，用于對接收到的經(jīng)同軸電纜(8)傳輸?shù)讲杉?9)中的環(huán)網(wǎng)柜電纜本體局部放電脈沖電流信號進行高速采樣、存儲，并對采樣后的信號進行放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號，然后通過3G無線模塊(15)將數(shù)字信號傳輸?shù)焦た貦C(17)中； 所述的工控機(17)，用于對接收到的數(shù)字信號分別進行分類識別分析、計算，并將這些通過計算獲得的局部放電信息數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)庫中，并顯示局部放電信息數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配網(wǎng)電纜局部放電在線監(jiān)測及放電位置定位系統(tǒng)，其特征在于，所述的采集卡(9-1)采用可實現(xiàn)lOOMsps、12Bit分辨率的高速采樣、存儲，每次分析可連續(xù)采樣50個工頻周期以上數(shù)據(jù)的高性能FPGA處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配網(wǎng)電纜局部放電在線監(jiān)測及放電位置定位系統(tǒng)，其特征在于，所述的工控機(17)中數(shù)據(jù)庫獲得的局部放電信息通過網(wǎng)線(12)傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配網(wǎng)電纜局部放電在線監(jiān)測及放電位置定位系統(tǒng)，其特征在于，電纜(5)兩端接頭的環(huán)網(wǎng)柜電纜本體屏蔽層接地線(7)上分別設(shè)置高頻電流傳感器(6)，兩個高頻電流傳感器(6)分別通過同軸電纜(8)連接到各自的采集器(9)上的電纜采集通道(9-2 )上，所述的采集器(9 )里面設(shè)置有采集卡(9-1)，所述的采集器(9 )上分別通過纜線連接有GPS授時模塊(16)、3G無線模塊(15)和鋰電池(14)，所述的鋰電池(14)上連接有太陽能電池板(13)、3G無線模塊(15)和GPS授時模塊(16)，所述的采集卡(9_1 )，用于對接收到的經(jīng)同軸電纜(8)傳輸?shù)讲杉?9)中的環(huán)網(wǎng)柜電纜本體局部放電脈沖電流信號進行高速采樣、存儲，并對采樣后的信號進行放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號，然后通過3G無線模塊(15)將數(shù)字信號傳輸?shù)焦た貦C(17)中； 所述的工控機(17)，用于對接收到的數(shù)字信號分別進行分類識別分析、計算，并將這些通過計算獲得的局部放電信息數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)庫中，并顯示局部放電信息數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配網(wǎng)電纜局部放電在線監(jiān)測及放電位置定位系統(tǒng)，其特征在于，所述的高頻電流傳感器(6)為監(jiān)測頻段為50KHZ-30MHZ的高頻電流傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的配網(wǎng)電纜局部放電在線監(jiān)測及放電位置定位系統(tǒng)，其特征在于，所述的高頻電流傳感器(6)為開合式鉗形結(jié)構(gòu)的高頻電流傳感器(6)。
【文檔編號】G01R31/12GK203759190SQ201420128828
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】梁紅軍, 嚴學(xué)文, 王娟婷, 楊江維 申請人:陜西公眾智能科技有限公司