基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統與方法
2023-05-07 13:48:26 1
基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統與方法
【專利摘要】本發明公開了基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統與方法。該系統包括：主設備、從設備及分析子站，其中，與所述電力電纜的一端相連的振蕩波電壓發生模塊和脈衝發生模塊；所述主設備至少包含主設備局部放電採集模塊；所述從設備至少包含從設備局部放電採集模塊；所述分析子站利用所述電力電纜的長度及預先測定的局部放電傳播速度對所述電力電纜的兩端採集的局部放電信號進行信號截取，獲取同時間基的雙端信號，通過對所述雙端局部放電信號的分析獲取同一局部放電源產生的局部放電信號到達所述主設備與所述從設備的時間差，進而定位局部放電位置。採用本發明，可以便捷、低成本地對長、短電纜進行精確局部放電點定位。
【專利說明】基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統與方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及放電檢測技術，特別是涉及基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統與方法。
【背景技術】
[0002]電力電纜作為重要的供電媒介，其安全、可靠性直接關係到電網的穩定運行。電纜的局部放電信號與其絕緣狀態具有緊密的聯繫，因此已成為目前國內外權威機構一直推薦的評估電纜絕緣狀態的最佳方法。
[0003]振蕩波局部放電檢測是目前應為最為廣泛的一種局部放電測量與定位方法。該方法利用內置高壓電抗器與被測電力電纜組成LC振蕩迴路產生阻尼振蕩電壓，激發電力電纜缺陷部分產生局部放電，然後利用時域反射法進行局部放電點定位。目前該方法普遍採用的是單端測量方法，對於長電纜，由於局部放電衰減等特性，往往無法觀察到振蕩波局部放電定位所需的反射波，因此造成局部放電點定位不準確甚至是無法定位的情況。
[0004]目前對於局部放電測量，還存在採用雙端測量方法，該方法往往採用同步測量。為了實現時基同步，目前採用的方法往往是採用GPS同步、原子時鐘同步等方法。GPS雙端同步測量、原子時鐘同步都是通過對採集的信號標識時間點獲取時間同步的信號，通過對雙端信號的分析尋找同一局放點產生的傳入兩端的局部放電信號，求取其時間差進而獲取局部放電點位置。但是這些方法都需要付出昂貴的代價，並且GPS同步方法接收會因所處位置的不同，接收信號的強弱會有所不同，原子時鐘則需要定期進行校準。故而，雙端局部放電測量及定位方法中利用GPS及原子時鐘的方法造價成本太高，維護較繁瑣。
【發明內容】
[0005]基於此，有必要針對上述問題，提供一種基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統與方法，能夠便捷、低成本地對長、短電纜進行精確局部放電點定位。
[0006]—種基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統,包括:
[0007]主設備、從設備及分析子站，其中，所述主設備和所述從設備分別連接在待檢測的電力電纜的兩端；
[0008]與所述電力電纜的一端相連的振蕩波電壓發生模塊和脈衝發生模塊；
[0009]所述主設備至少包含主設備局部放電採集模塊；所述從設備至少包含從設備局部放電採集模塊；
[0010]所述分析子站利用所述電力電纜的長度及預先測定的局部放電傳播速度對所述電力電纜的兩端採集的局部放電信號進行信號截取，獲取同時間基的雙端信號，通過對所述雙端局部放電信號的分析獲取同一局部放電源產生的局部放電信號到達所述主設備與所述從設備的時間差，進而定位局部放電位置。
[0011]相應地,一種基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統的應用方法，所述基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統包含主設備、從設備及分析子站，其中，所述應用方法包括:
[0012]從待檢測的電力電纜的一端施加阻尼振蕩電壓；
[0013]向所述電力電纜注入高脈衝信號，激發主設備及從設備兩端進行局部放電信號採集;
[0014]利用所述電力電纜的長度及預先測定的局部放電傳播速度對所述電力電纜的兩端採集的局部放電信號進行信號截取，獲取同時基的雙端局部放電信號，通過對所述雙端局部放電信號的分析獲取同一局部放電源產生的局部放電信號到達所述主設備與所述從設備的時間差，進而定位局部放電位置。
[0015]實施本發明，具有如下有益效果:
[0016]通過主設備振蕩波發生模塊產生阻尼振蕩波施加於電力電纜中，激發電纜缺陷位置產生局部放電信號，利用脈衝發生模塊產生的高脈衝信號觸發主設備及從設備的局部放電採集模塊進行信號採集，分析子站利用被測電纜的長度L及預先測定的局部放電傳播速度V對雙端採集的局部放電信號進行信號截取，獲取同時間基的雙端信號，進而求出局放信號到達主設備及從設備的時間差，定位局部放電點。故而，本發明可以對短電纜、長電纜進行精確的局部放電定位，無需昂貴同步設備，即能獲取同時間基的雙端信號，進行雙端局部放電定位。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統的示意圖；
[0018]圖2為本發明主設備中振蕩波發生模塊原理圖；
[0019]圖3為本發明基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統的應用方法流程圖；
[0020]圖4為對雙端採集的局部放電信號進行截取獲取同時基信號的操作圖；
[0021]圖5為本雙端局部放電定位的基本原理圖。
【具體實施方式】
[0022]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述。
[0023]圖1為本發明基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統的示意圖，包括:
[0024]主設備、從設備及分析子站，其中，所述主設備和所述從設備分別連接在待檢測的電力電纜的兩端；
[0025]與所述電力電纜的一端相連的振蕩波電壓發生模塊和脈衝發生模塊；
[0026]所述主設備至少包含主設備局部放電採集模塊；所述從設備至少包含從設備局部放電採集模塊；
[0027]所述分析子站利用所述電力電纜的長度及預先測定的局部放電傳播速度對所述電力電纜的兩端採集的局部放電信號進行信號截取，獲取同時間基的雙端信號，通過對所述雙端局部放電信號的分析獲取同一局部放電源產生的局部放電信號到達所述主設備與所述從設備的時間差，進而定位局部放電位置。[0028]主設備對電力電纜施加阻尼振蕩電壓的同時，脈衝發生模塊向電力電纜注入高脈衝信號，激發主設備局部放電採集模塊及從設備局部放電採集模塊進行局部放電信號採集，每進行下步操作時，主設備與從設備相互通信，分析子站利用電纜長度及局部放電傳播速度等參數，對雙端局部放電信號進行截取處理，獲取同時基的雙端局部放電信號，通過對截取信號的分析獲取同一局部放電源產生的局部放電信號到達主設備與從設備的時間差，進而定位局部放電位置。
[0029]圖2為本發明主設備中振蕩波發生模塊原理圖；在其中一個實施例當中，所述振蕩波電壓發生模塊，包括:高壓電抗器，該高壓電抗器與待檢測的所述電力電纜構成LC迴路。還可以包括高壓直流電源、高壓電抗器、程控校準器等。該振蕩波發生模塊用於與電力電纜構成LC振蕩迴路，產生阻尼振蕩電壓激發被測電纜絕緣缺陷位置產生局部放電。
[0030]在其中一個實施例當中，所述振蕩波電壓發生模塊，還包括:
[0031]與所述脈衝發生模塊相連的高壓電子開關，在該高壓電子開關閉合的瞬間將所述脈衝發生模塊產生的高脈衝信號注入所述電力電纜中。
[0032]所述主設備局部放電採集模塊由注入所述電力電纜中的高脈衝觸發，從設備上的從設備局部放電採集模塊由主設備產生的高脈衝觸發。
[0033]所述振蕩波電壓發生模塊與電力電纜連接，利用模塊內的高壓電抗器與所測電纜構成LC迴路產生阻尼振蕩電壓，施加於被測電纜上。所述脈衝發生模塊在振蕩波電壓發生模塊中的高壓電子開關閉合瞬間產生一高脈衝信號注入電纜中。所述主設備的通信模塊通過WIF1、3G或在電力電纜上自定義通信協議與從設備進行通信，告知從設備信號主設備將要進行的活動。
[0034]在其中一個實施例當中，與所述電力電纜的一端相連的主設備局部放電採集模塊，採集並存儲從所述電力電纜傳入所述主設備的高脈衝信號；
[0035]與所述電力電纜的另一端相連的從設備局部放電採集模塊，在預設的震蕩波周期時間及預設的採樣率下，採集局部放電信號。
[0036]優選地，從設備局部放電採集模塊採集局部放電信號的時間為I個振蕩波周期，採樣率為IOOMhz。
[0037]圖3為本發明基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統的應用方法流程圖，所述基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統包含主設備、從設備及分析子站，其中，所述應用方法包括:
[0038]SlOl:從待檢測的電力電纜的一端施加阻尼振蕩電壓；
[0039]S102:向所述電力電纜注入高脈衝信號，激發主設備及從設備兩端進行局部放電信號採集；
[0040]S103:利用所述電力電纜的長度及預先測定的局部放電傳播速度對所述電力電纜的兩端採集的局部放電信號進行信號截取，獲取同時基的雙端局部放電信號；
[0041]S104:通過對所述雙端局部放電信號的分析獲取同一局部放電源產生的局部放電信號到達所述主設備與所述從設備的時間差，進而定位局部放電位置。
[0042]首先，主設備及從設備分別連接電纜兩端，主設備與從設備相互通信確定兩端準備工作完成。然後，主設備通知從設備斷開對端，主設備發射足以辨識反射脈衝的校準脈衝信號，測試局部放電信號在該電纜中產生的速度，對端斷開使局部放電校準脈衝能夠實現全反射。接著，主設備通知從設備與電纜連接，進行局部放電量的校準，校準時主設備進行信號採集，從設備不進行信號採集。
[0043]主設備通知從設備進行加壓測試，當主設備獲取從設備的確認加壓信號後，進行加壓測試。當主設備振蕩波發生模塊閉合高壓電子開關產生阻尼振蕩電壓瞬間，主設備脈衝發生模塊產生一高脈衝信號注入被測電纜，觸發主設備採集局部放電信號，高脈衝傳播至從設備時觸發從設備進行局部放電信號採集。分析子站根據電纜長度，局部放電傳播速度截取主設備米集的局部放電信號從開始後的T/4~3T/4時間段內的局部放電信號,截取從設備採集局部放電信號T/4-2L/V到3T/4時間段內的局部放電信號，並進行同時基處理，獲取同時基的雙端局部放電信號。最後，通過截取獲取雙端同時基局部放電信號，獲取同一局部放電源傳入主設備及從設備的局部放電信號時間差，調用公式X= (L+V* △ t)/2獲取局部放電定。 [0044]圖4為對雙端採集的局部放電信號進行截取獲取同時基信號的操作圖。獲取同時基的雙端局部放電信號的步驟，包括:
[0045]主設備採集的局部放電信號將被截取T/4到3T/4時間段內的信號；
[0046]從設備米集的局部放電信號將會被截取T/4-2L/V到3T/4時間段內的信號；
[0047]將截取後主設備採集的局部放電信號時間劃為O到T/2，將截取後從設備採集的局部放電信號時間劃為-L/V到T/2+L/V，其中，T為一個振蕩波周期，L為被測電纜的長度，V為局部放電信號在被測電纜中的傳播速度。
[0048]圖5為本雙端局部放電定位的基本原理圖。
[0049]利用閾值參數、局部放電時域特徵參數識別局部放電信號，獲取主設備同時基局部放電信號數據下對應的時間位置tA'；
[0050]獲取從設備同時基局部放電信號數據中的tA' -L/V到tA' +L/V數據段內尋找與主設備截取的信號中tA'時刻同源的局部放電信號及其時間位置tB'；
[0051]調用X=(L+V* At)/2，計算同源局部放電信號到達主設備與從設備的時間差，確定局部放電點位置，其中，At=tA, -tB'。
[0052]結合圖4、圖5，所述分析子站的雙端局部放電信號截取及定位方法如下:
[0053]( I)主設備米集的局部放電信號長度為O~T,從設備米集的局部放電信號長度也為O~T，二者時基相差L/V;
[0054](2)主設備採集的局部放電信號截取的信號長度為T/4~3T/4 ;從設備採集的局部放電信號為T/4-2L/V~3T/4 ;截取後獲得的主設備局部放電信號長度為T/2，截取後的從設備局部放電信號T/2+2L/V,為使信號同時基,做同時基處理,截取後的主設備局部放電信號數據時間劃為O~T/2，設為數據A，截取後的從設備局部放電信號數據時間劃為-L/V~L/V+T/2，設為數據B，此時數據A與數據B是同時基信號；
[0055](3)在主設備確定的數據A中，利用閾值、局部放電脈衝特徵等參數識別局部放電信號及該局部放電信號的在數據A中的時間點W，此時在對應的從設備確定的數據B中的tA' -L/V~tA' +L/V中尋找同一局部放電源產生的局部放電信號對應的時間點tB'，獲取同一局部放電到達主設備及從設備的時間差At=tA' -tB';利用公式X= (L+V* Δ t) /2獲取局部放電點的位置X。
[0056]該方法能夠實現主從設備的通信，實現對被測電纜施加阻尼振蕩波電壓，能夠進行雙端電纜局部放電信號採集，實現長短電纜局部放電檢測並快速準確定位局部放電點。
[0057]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統，其特徵在於，包括: 主設備、從設備及分析子站，其中，所述主設備和所述從設備分別連接在待檢測的電力電纜的兩端； 與所述電力電纜的一端相連的振蕩波電壓發生模塊和脈衝發生模塊； 所述主設備至少包含主設備局部放電採集模塊；所述從設備至少包含從設備局部放電採集模塊； 所述分析子站利用所述電力電纜的長度及預先測定的局部放電傳播速度對所述電力電纜的兩端採集的局部放電信號進行信號截取，獲取同時間基的雙端信號，通過對所述雙端局部放電信號的分析獲取同一局部放電源產生的局部放電信號到達所述主設備與所述從設備的時間差，進而定位局部放電位置。
2.根據權利要求1所述的基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統，其特徵在於，所述振蕩波電壓發生模塊，包括: 高壓電抗器，該高壓電抗器與待檢測的所述電力電纜構成LC迴路。
3.根據權利要求1或2所述的基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統，其特徵在於，所述振蕩波電壓發生模塊，還包括: 與所述脈衝發生模塊相連的高壓電子開關，在該高壓電子開關閉合的瞬間將所述脈衝發生模塊產生的高脈衝信號注入所述電力電纜中。
4.根據權利要求3所述的基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統，其特徵在於: 與所述電力電纜的一端相連的主設備局部放電採集模塊，採集並存儲從所述電力電纜傳入所述主設備的高脈衝信號； 與所述電力電纜的另一端相連的從設備局部放電採集模塊，在預設的震蕩波周期時間及預設的採樣率下，採集局部放電信號。
5.根據權利要求4所述的基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統，其特徵在於: 從設備局部放電採集模塊採集局部放電信號的時間為I個振蕩波周期，採樣率為1OOMhz。
6.一種基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統的應用方法，所述基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統包含主設備、從設備及分析子站，其中，所述應用方法包括: 從待檢測的電力電纜的一端施加阻尼振蕩電壓； 向所述電力電纜注入高脈衝信號，激發主設備及從設備兩端進行局部放電信號採集； 利用所述電力電纜的長度及預先測定的局部放電傳播速度對所述電力電纜的兩端採集的局部放電信號進行信號截取，獲取同時基的雙端局部放電信號； 通過對所述雙端局部放電信號的分析獲取同一局部放電源產生的局部放電信號到達所述主設備與所述從設備的時間差，進而定位局部放電位置。
7.根據權利要求6所述的基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統的應用方法，其特徵在於，利用所述電力電纜的長度及預先測定的局部放電傳播速度對所述電力電纜的兩端採集的局部放電信號進行信號截取，獲取同時基的雙端局部放電信號的步驟，包括: 主設備採集的局部放電信號將被截取T/4到3T/4時間段內的信號； 從設備採集的局部放電信號將會被截取T/4-2L/V到3T/4時間段內的信號； 將截取後主設備採集的局部放電信號時間劃為O到T/2，將截取後從設備採集的局部放電信號時間劃為-L/V到T/2+L/V，其中，T為一個振蕩波周期，L為被測電纜的長度，V為局部放電信號在被測電纜中的傳播速度。
8.根據權利要求6或7所述的基於脈衝注入的雙端電纜振蕩波局部放電定位系統的應用方法，其特徵在於，通過對所述雙端局部放電信號的分析獲取同一局部放電源產生的局部放電信號到達所述主設備與所述從設備的時間差，進而定位局部放電位置的步驟，包括: 利用閾值參數、局部放電時域特徵參數識別局部放電信號，獲取主設備同時基局部放電信號數據下對應的時間位置tA'； 獲取從設備同時基局部放電信號數據中的tA' -L/V到tA' +L/V數據段內尋找與主設備截取的信號中tA'時刻同源的局部放電信號及其時間位置tB'； 調用X=(L+V* At)/2，計算同源局部放電信號到達主設備與從設備的時間差，確定局部放電點位置，其中，At=tA, -tB'。
【文檔編號】G01R31/12GK103558514SQ201310470768
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月10日 優先權日:2013年10月10日
【發明者】朱毅剛, 張國棟, 溫敏明, 張雲, 唐宋平, 陳偉軍, 鄧小泉, 田立斌, 李華 申請人:廣東電網公司惠州供電局, 廣州安電測控技術有限公司