一種電力隧道在線式高壓電纜局部放電監測裝置的製作方法
2023-08-01 00:46:51 1
專利名稱：一種電力隧道在線式高壓電纜局部放電監測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高壓電纜局部放電檢測裝置，尤其涉及一種電力隧道在
線式高壓電纜局部放電監測裝置。
背景技術：
高壓電纜線路在城網中通常擔負著重要的輸電任務，是電力系統最基本的組成部分，對整個電力系統極其重要，我國66kV及以上電壓等級的高壓電纜主要採用帶有金屬護層的單芯電纜。高壓電纜絕緣結構中往往會由於加工技術上的難度或原材料不純而存在氣隙和有害性雜質，或者由於工藝原因在絕緣與半導電屏蔽層之間存在間隙或半導電層向絕緣層·突出，在這些氣隙和雜質尖端處極易產生局部放電(PD，Partial discharge)。局部放電作為高壓電纜線路絕緣故障早期的主要表現形式，既是引起絕緣老化的主要原因，又是表徵絕緣狀況的主要特徵參數。高壓電纜線路局部放電量與電力電纜絕緣狀況密切相關，局部放電量的變化預示著電纜絕緣中一定存在著可能危及電纜安全運行的缺陷。因此，準確測量局部放電是判斷高壓電纜絕緣品質的最直觀、理想、有效的方法。對運行中的交聯電纜線路實施局部放電在線監測，進而分析診斷運行線路中電纜及附件的絕緣缺陷狀況，具有重大現實意義。國內外研製的局部放電裝置很多，早期的方案一般採用傳感器、調理模塊、採集卡和計算機等部分組成，主要應用於GIS、發電機、變壓器的局部放電監測。目前已經實現的高壓電纜的在線式局部放電的監測方案，存在以下問題1)採用計算機或DSP處理器，功耗較大，由於現場採集裝置與監控中心的數據傳輸量太大，需要沿高壓電纜敷設光纜和220V供電線路，施工難度大，不適於大範圍推廣，由於電力電纜隧道環境惡劣，常年高溼，經常進水，敷設220V供電線路也會給整個電纜帶來安全隱患，影響電力安全。2)電纜全線的採樣單元不能實現同步採樣，無法實現全面了解電纜系統本體及每個附件絕緣運行狀態，對電纜絕緣故障進行前期預警。
實用新型內容本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提供一種電力隧道在線式高壓電纜局部放電監測裝置，它具有針對性強，可靠性好，功能完善的優點。為了實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案一種電力隧道在線式高壓電纜局部放電監測裝置，它包括電流互感器，電流互感器將採集的高壓電纜上的局部放電信號依次經前端信號調理模塊和A/D轉換模塊處理後進入高速處理單元，高速處理單元將採集結果存入數據存儲單元，高速處理單元對採集結果進行分析，將放電數據送入嵌入式處理單元，嵌入式處理單元通過通信模塊將放電數據上傳給監控主機，所述高速處理單元還與超級電容連接，超級電容為高速處理單元提供工作所需的大電流，在高速處理單元和超級電容之間還接有控制電路，控制電路控制超級電容的充放電。所述高速處理單元採用高速DSP處理器，負責對局部放電的採集和A/D轉換過程控制，將採集結果存儲至數據存儲單元 ，對採集結果進行分析，將放電數據發送至嵌入式處理單元。所述通信模塊採用通信與電源共線傳輸，負責命令、波形數據與監控主機的傳輸。所述數據存儲單元採用RAM存儲器，暫存局部放電採集數據。所述前端信號調理模塊對電流互感器採集的局部放電信號進行阻抗匹配，實現增益放大、峰值保持、抗幹擾處理，送入A/D轉換模塊。所述A/D轉換模塊採用高速多通道AD晶片，具有4通道模擬信號接口，採樣精度12位，採樣頻率最高6Msps，模擬電源採用單路5V供電。所述電流互感器安裝於電纜接地線，用於耦合局部放電所產生的高頻脈衝信號，對信號進行信號採集、轉換和預處理，同時對工頻及其諧波等的低頻信號予以抑制。一種局部放電監測系統，它包括監控平臺，監控平臺與監控主機通信，監控主機與至少一個局部放電監測裝置通信；各個局部放電監測裝置掛接在同一線路上，由監控主機發送同步採樣命令，採樣完成後，各局部放電監測裝置本地進行前期分析處理，然後分時將放電有效數據上傳至監控主機；監控主機將收到的數據輸到監控平臺，由監控平臺對各局部放電監測裝置的波形數據形成局部放電譜圖，對放電量的連續監測形成放電趨勢圖，從而掌握被監測電纜本體及每個附件絕緣運行狀態，對電纜絕緣故障進行前期預警。本實用新型的有益效果通過本實用新型的實施，可以實現對高壓電纜沿線的所有直接接地點進行在線局部放電的監測。局部放電監測終端採用低功耗設計；高速採樣部分採用採樣時同時啟動的工作模式，實現了採樣數據的同時性；終端對採集的局放數據進行本地分析，只將有效數據分時上傳到監控平臺，保證了傳輸數據的有效性以及最少；監控平臺根據各局部放電監測終端上報的連續監測數據進行相關分析，從而掌握電纜系統本體及每個附件絕緣運行狀態，對電纜絕緣故障進行前期預警。本裝置針對性強，可靠性好，系統功能完善。
圖I為本實用新型的組成示意圖；圖2為本實用新型數據採集處理流程圖；圖3為本實用新型高速處理單元供電邏輯框圖。其中，I.高速處理單元，2.嵌入式處理單元，3.通信模塊，4.數據存儲單元，5.前端信號調理模塊，6. A/D轉換模塊，7.電流互感器，8.超級電容，9.供電線對，10.控制電路。
具體實施方式
以下結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。如圖I所示，一種電力隧道在線式高壓電纜局部放電監測裝置，它包括電流互感器7，電流互感器7將採集的高壓電纜上的局部放電信號依次經前端信號調理模塊5和A/D轉換模塊6處理後進入高速處理單元1，高速處理單元I將採集結果存入數據存儲單元4，高速處理單元I對採集結果進行分析，將放電數據送入嵌入式處理單元2，嵌入式處理單元2通過通信模塊3將放電數據上傳給監控主機，所述高速處理單元I還與超級電容8連接，超級電容8為高速處理單元I提供工作所需的大電流，在高速處理單元I和超級電容8之間還接有控制電路10，控制電路10控制超級電容8的充放電。高速處理單元I採用TI高速DSP處理器，負責局部放電AD採集過程控制，將採集結果存儲至數據存儲單元4，對採集結果進行分析，將放電數據發送至嵌入式處理單元2。嵌入式處理單元2採用TI公司低功耗晶片，具有4路UART接口，供電電壓範圍
2.2-3. 6V,嵌入式處理單元2負責與監控主機通信，同時負責高速處理單元I的電源控制。 通信模塊3採用通信與電源共線傳輸技術，電源載波通信，通信速率為300-9600BPS，負責命令和波形數據與監控主機的傳輸。數據存儲單元4採用RAM存儲器，容量為1024X16K，低電壓供電2. 4-3. 6V,功耗低，負責暫存局部放電採集數據。前端信號調理模塊5對電流互感器7採集的局部放電信號進行阻抗匹配，實現增益放大、峰值保持、抗幹擾處理，送入A/D轉換模塊6。A/D轉換模塊6採用高速多通道AD晶片，具有4通道模擬信號接口，採樣精度12位，採樣頻率最高6Msps，模擬電源採用單路5V供電。電流互感器7就近安裝於電纜接地線，用於耦合局部放電所產生的高頻脈衝信號，對信號進行信號採集、轉換和預處理，同時對工頻及其諧波等的低頻信號予以抑制。超級電容8負責用來實現儲能，在高速處理單元I工作時提供工作所需的大電流。如圖2所示，同一條電纜線路上安裝的局部放電監測裝置接收到來自監控主機的同步採樣命令，電流互感器7經過分析識別是同步採樣命令以後，以收到命令時刻作為採樣同步計時的，啟動同步高速採樣；每個裝置的超級電容8給高速處理單元I提供能量，採樣時長根據系統初始化設定進行，每個裝置能同時完成3路數據的採集，採樣完成，本地進行數據緩存；進入前期分析處理，電流互感器7採集數據完成後，經高速處理單元I將總放電個數、放電量按放電量大小排序，然後將放電量的數值和相位等相關數據通過通信和供電的電纜發送到監控主機，通過監控主機轉發到監控平臺進行展示；如圖3，供電線對9來自監控主機，監控主機通過供電線對9給局部放電監測裝置遠程低壓供電，一方面供給局部放電裝置正常工作所需電壓和電流，另一方面通過小電流給超級電容8 —直充電，超級電容8可以反覆充放電數十萬次，超級電容8可以快速充放電，峰值電流僅受其內阻限制，甚至短路也不是致命的，小單體超級電容8可放10A，大單體超級電容8可放1000A，所以通過超級電容8的儲能能夠滿足高速處理單元I工作時所需的大電流，同時通過控制電路10可以實現對超級電容8的供電控制，當高速處理單元I工作時，使能超級電容8輸出電壓和電流，當高速處理單元I處理完成，關閉超級電容8供電，超級電容8處於正常的充電狀態，儲備下一次採樣所需電量。上述雖然結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行了描述，但並非對本實用新型保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護範圍以內。
權利要求1.一種電力隧道在線式高壓電纜局部放電監測裝置，其特徵是，它包括電流互感器，電流互感器將採集的高壓電纜上的局部放電信號依次經前端信號調理模塊和A/D轉換模塊處理後進入高速處理單元，高速處理單元將採集結果存入數據存儲單元，高速處理單元對採集結果進行分析，將放電數據送入嵌入式處理單元，嵌入式處理單元通過通信模塊將放電數據上傳給監控主機，所述高速處理單元還與超級電容連接，超級電容為高速處理單元提供工作所需的大電流，在高速處理單元和超級電容之間還接有控制電路，控制電路控制超級電容的充放電。
2.如權利要求I所述電力隧道在線式高壓電纜局部放電監測裝置，其特徵是，所述高速處理單元採用高速DSP處理器。
3.如權利要求I所述電力隧道在線式高壓電纜局部放電監測裝置，其特徵是，所述通信模塊採用通信與電源共線傳輸。
4.如權利要求I所述電力隧道在線式高壓電纜局部放電監測裝置，其特徵是，所述數據存儲單元採用RAM存儲器，暫存局部放電採集數據。
5.如權利要求I所述電力隧道在線式高壓電纜局部放電監測裝置，其特徵是，所述A/D轉換模塊採用高速多通道AD晶片，具有4通道模擬信號接口。
6.如權利要求I所述電力隧道在線式高壓電纜局部放電監測裝置，其特徵是，所述電流互感器安裝於電纜接地線。
專利摘要本實用新型公開了一種電力隧道在線式高壓電纜局部放電監測裝置，它包括電流互感器，電流互感器將採集的高壓電纜上的局部放電信號依次經前端信號調理模塊和A/D轉換模塊處理後進入高速處理單元，高速處理單元將採集結果存入據存儲單元，高速處理單元對採集結果進行分析，將放電數據送入嵌入式處理單元，嵌入式處理單元通過通信模塊將放電數據上傳給監控主機，所述高速處理單元還與超級電容連接，超級電容為高速處理單元提供工作所需的大電流。通過本實用新型的實施，可以實現對高壓電纜沿線的所有直接接地點進行在線局部放電的監測，實現了採樣數據的同時性，保證了傳輸數據的有效性以及最少，本實用新型針對性強，可靠性好，功能完善。
文檔編號G01R31/12GK202735472SQ201220451239
公開日2013年2月13日 申請日期2012年9月6日 優先權日2012年9月6日
發明者馬寶國, 張明廣, 楊震威, 慕瑞嘉 申請人:山東康威通信技術股份有限公司