專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電力隧道在線(xiàn)式高壓電纜局部放電監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高壓電纜局部放電檢測(cè)裝置，尤其涉及一種電力隧道在
線(xiàn)式高壓電纜局部放電監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
高壓電纜線(xiàn)路在城網(wǎng)中通常擔(dān)負(fù)著重要的輸電任務(wù)，是電力系統(tǒng)最基本的組成部分，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)極其重要，我國(guó)66kV及以上電壓等級(jí)的高壓電纜主要采用帶有金屬護(hù)層的單芯電纜。高壓電纜絕緣結(jié)構(gòu)中往往會(huì)由于加工技術(shù)上的難度或原材料不純而存在氣隙和有害性雜質(zhì)，或者由于工藝原因在絕緣與半導(dǎo)電屏蔽層之間存在間隙或半導(dǎo)電層向絕緣層·突出，在這些氣隙和雜質(zhì)尖端處極易產(chǎn)生局部放電(PD，Partial discharge)。局部放電作為高壓電纜線(xiàn)路絕緣故障早期的主要表現(xiàn)形式，既是引起絕緣老化的主要原因，又是表征絕緣狀況的主要特征參數(shù)。高壓電纜線(xiàn)路局部放電量與電力電纜絕緣狀況密切相關(guān)，局部放電量的變化預(yù)示著電纜絕緣中一定存在著可能危及電纜安全運(yùn)行的缺陷。因此，準(zhǔn)確測(cè)量局部放電是判斷高壓電纜絕緣品質(zhì)的最直觀、理想、有效的方法。對(duì)運(yùn)行中的交聯(lián)電纜線(xiàn)路實(shí)施局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而分析診斷運(yùn)行線(xiàn)路中電纜及附件的絕緣缺陷狀況，具有重大現(xiàn)實(shí)意義。國(guó)內(nèi)外研制的局部放電裝置很多，早期的方案一般采用傳感器、調(diào)理模塊、采集卡和計(jì)算機(jī)等部分組成，主要應(yīng)用于GIS、發(fā)電機(jī)、變壓器的局部放電監(jiān)測(cè)。目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的高壓電纜的在線(xiàn)式局部放電的監(jiān)測(cè)方案，存在以下問(wèn)題1)采用計(jì)算機(jī)或DSP處理器，功耗較大，由于現(xiàn)場(chǎng)采集裝置與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)傳輸量太大，需要沿高壓電纜敷設(shè)光纜和220V供電線(xiàn)路，施工難度大，不適于大范圍推廣，由于電力電纜隧道環(huán)境惡劣，常年高濕，經(jīng)常進(jìn)水，敷設(shè)220V供電線(xiàn)路也會(huì)給整個(gè)電纜帶來(lái)安全隱患，影響電力安全。2)電纜全線(xiàn)的采樣單元不能實(shí)現(xiàn)同步采樣，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全面了解電纜系統(tǒng)本體及每個(gè)附件絕緣運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)電纜絕緣故障進(jìn)行前期預(yù)警。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提供一種電力隧道在線(xiàn)式高壓電纜局部放電監(jiān)測(cè)裝置，它具有針對(duì)性強(qiáng)，可靠性好，功能完善的優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種電力隧道在線(xiàn)式高壓電纜局部放電監(jiān)測(cè)裝置，它包括電流互感器，電流互感器將采集的高壓電纜上的局部放電信號(hào)依次經(jīng)前端信號(hào)調(diào)理模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊處理后進(jìn)入高速處理單元，高速處理單元將采集結(jié)果存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，高速處理單元對(duì)采集結(jié)果進(jìn)行分析，將放電數(shù)據(jù)送入嵌入式處理單元，嵌入式處理單元通過(guò)通信模塊將放電數(shù)據(jù)上傳給監(jiān)控主機(jī)，所述高速處理單元還與超級(jí)電容連接，超級(jí)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(jí)電容之間還接有控制電路，控制電路控制超級(jí)電容的充放電。所述高速處理單元采用高速DSP處理器，負(fù)責(zé)對(duì)局部放電的采集和A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程控制，將采集結(jié)果存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元 ，對(duì)采集結(jié)果進(jìn)行分析，將放電數(shù)據(jù)發(fā)送至嵌入式處理單元。所述通信模塊采用通信與電源共線(xiàn)傳輸，負(fù)責(zé)命令、波形數(shù)據(jù)與監(jiān)控主機(jī)的傳輸。所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元采用RAM存儲(chǔ)器，暫存局部放電采集數(shù)據(jù)。所述前端信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)電流互感器采集的局部放電信號(hào)進(jìn)行阻抗匹配，實(shí)現(xiàn)增益放大、峰值保持、抗干擾處理，送入A/D轉(zhuǎn)換模塊。所述A/D轉(zhuǎn)換模塊采用高速多通道AD芯片，具有4通道模擬信號(hào)接口，采樣精度12位，采樣頻率最高6Msps，模擬電源采用單路5V供電。所述電流互感器安裝于電纜接地線(xiàn)，用于耦合局部放電所產(chǎn)生的高頻脈沖信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換和預(yù)處理，同時(shí)對(duì)工頻及其諧波等的低頻信號(hào)予以抑制。一種局部放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它包括監(jiān)控平臺(tái)，監(jiān)控平臺(tái)與監(jiān)控主機(jī)通信，監(jiān)控主機(jī)與至少一個(gè)局部放電監(jiān)測(cè)裝置通信；各個(gè)局部放電監(jiān)測(cè)裝置掛接在同一線(xiàn)路上，由監(jiān)控主機(jī)發(fā)送同步采樣命令，采樣完成后，各局部放電監(jiān)測(cè)裝置本地進(jìn)行前期分析處理，然后分時(shí)將放電有效數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控主機(jī)；監(jiān)控主機(jī)將收到的數(shù)據(jù)輸?shù)奖O(jiān)控平臺(tái)，由監(jiān)控平臺(tái)對(duì)各局部放電監(jiān)測(cè)裝置的波形數(shù)據(jù)形成局部放電譜圖，對(duì)放電量的連續(xù)監(jiān)測(cè)形成放電趨勢(shì)圖，從而掌握被監(jiān)測(cè)電纜本體及每個(gè)附件絕緣運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)電纜絕緣故障進(jìn)行前期預(yù)警。本實(shí)用新型的有益效果通過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)施，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓電纜沿線(xiàn)的所有直接接地點(diǎn)進(jìn)行在線(xiàn)局部放電的監(jiān)測(cè)。局部放電監(jiān)測(cè)終端采用低功耗設(shè)計(jì)；高速采樣部分采用采樣時(shí)同時(shí)啟動(dòng)的工作模式，實(shí)現(xiàn)了采樣數(shù)據(jù)的同時(shí)性；終端對(duì)采集的局放數(shù)據(jù)進(jìn)行本地分析，只將有效數(shù)據(jù)分時(shí)上傳到監(jiān)控平臺(tái)，保證了傳輸數(shù)據(jù)的有效性以及最少；監(jiān)控平臺(tái)根據(jù)各局部放電監(jiān)測(cè)終端上報(bào)的連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，從而掌握電纜系統(tǒng)本體及每個(gè)附件絕緣運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)電纜絕緣故障進(jìn)行前期預(yù)警。本裝置針對(duì)性強(qiáng)，可靠性好，系統(tǒng)功能完善。
圖I為本實(shí)用新型的組成示意圖；圖2為本實(shí)用新型數(shù)據(jù)采集處理流程圖；圖3為本實(shí)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(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，5.前端信號(hào)調(diào)理模塊，6. A/D轉(zhuǎn)換模塊，7.電流互感器，8.超級(jí)電容，9.供電線(xiàn)對(duì)，10.控制電路。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I所示，一種電力隧道在線(xiàn)式高壓電纜局部放電監(jiān)測(cè)裝置，它包括電流互感器7，電流互感器7將采集的高壓電纜上的局部放電信號(hào)依次經(jīng)前端信號(hào)調(diào)理模塊5和A/D轉(zhuǎn)換模塊6處理后進(jìn)入高速處理單元1，高速處理單元I將采集結(jié)果存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元4，高速處理單元I對(duì)采集結(jié)果進(jìn)行分析，將放電數(shù)據(jù)送入嵌入式處理單元2，嵌入式處理單元2通過(guò)通信模塊3將放電數(shù)據(jù)上傳給監(jiān)控主機(jī)，所述高速處理單元I還與超級(jí)電容8連接，超級(jí)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(jí)電容8之間還接有控制電路10，控制電路10控制超級(jí)電容8的充放電。高速處理單元I采用TI高速DSP處理器，負(fù)責(zé)局部放電AD采集過(guò)程控制，將采集結(jié)果存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元4，對(duì)采集結(jié)果進(jìn)行分析，將放電數(shù)據(jù)發(fā)送至嵌入式處理單元2。嵌入式處理單元2采用TI公司低功耗芯片，具有4路UART接口，供電電壓范圍
2.2-3. 6V,嵌入式處理單元2負(fù)責(zé)與監(jiān)控主機(jī)通信，同時(shí)負(fù)責(zé)高速處理單元I的電源控制。 通信模塊3采用通信與電源共線(xiàn)傳輸技術(shù)，電源載波通信，通信速率為300-9600BPS，負(fù)責(zé)命令和波形數(shù)據(jù)與監(jiān)控主機(jī)的傳輸。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元4采用RAM存儲(chǔ)器，容量為1024X16K，低電壓供電2. 4-3. 6V,功耗低，負(fù)責(zé)暫存局部放電采集數(shù)據(jù)。前端信號(hào)調(diào)理模塊5對(duì)電流互感器7采集的局部放電信號(hào)進(jìn)行阻抗匹配，實(shí)現(xiàn)增益放大、峰值保持、抗干擾處理，送入A/D轉(zhuǎn)換模塊6。A/D轉(zhuǎn)換模塊6采用高速多通道AD芯片，具有4通道模擬信號(hào)接口，采樣精度12位，采樣頻率最高6Msps，模擬電源采用單路5V供電。電流互感器7就近安裝于電纜接地線(xiàn)，用于耦合局部放電所產(chǎn)生的高頻脈沖信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換和預(yù)處理，同時(shí)對(duì)工頻及其諧波等的低頻信號(hào)予以抑制。超級(jí)電容8負(fù)責(zé)用來(lái)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能，在高速處理單元I工作時(shí)提供工作所需的大電流。如圖2所示，同一條電纜線(xiàn)路上安裝的局部放電監(jiān)測(cè)裝置接收到來(lái)自監(jiān)控主機(jī)的同步采樣命令，電流互感器7經(jīng)過(guò)分析識(shí)別是同步采樣命令以后，以收到命令時(shí)刻作為采樣同步計(jì)時(shí)的，啟動(dòng)同步高速采樣；每個(gè)裝置的超級(jí)電容8給高速處理單元I提供能量，采樣時(shí)長(zhǎng)根據(jù)系統(tǒng)初始化設(shè)定進(jìn)行，每個(gè)裝置能同時(shí)完成3路數(shù)據(jù)的采集，采樣完成，本地進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存；進(jìn)入前期分析處理，電流互感器7采集數(shù)據(jù)完成后，經(jīng)高速處理單元I將總放電個(gè)數(shù)、放電量按放電量大小排序，然后將放電量的數(shù)值和相位等相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)通信和供電的電纜發(fā)送到監(jiān)控主機(jī)，通過(guò)監(jiān)控主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行展示；如圖3，供電線(xiàn)對(duì)9來(lái)自監(jiān)控主機(jī)，監(jiān)控主機(jī)通過(guò)供電線(xiàn)對(duì)9給局部放電監(jiān)測(cè)裝置遠(yuǎn)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(guò)小電流給超級(jí)電容8 —直充電，超級(jí)電容8可以反復(fù)充放電數(shù)十萬(wàn)次，超級(jí)電容8可以快速充放電，峰值電流僅受其內(nèi)阻限制，甚至短路也不是致命的，小單體超級(jí)電容8可放10A，大單體超級(jí)電容8可放1000A，所以通過(guò)超級(jí)電容8的儲(chǔ)能能夠滿(mǎn)足高速處理單元I工作時(shí)所需的大電流，同時(shí)通過(guò)控制電路10可以實(shí)現(xiàn)對(duì)超級(jí)電容8的供電控制，當(dāng)高速處理單元I工作時(shí)，使能超級(jí)電容8輸出電壓和電流，當(dāng)高速處理單元I處理完成，關(guān)閉超級(jí)電容8供電，超級(jí)電容8處于正常的充電狀態(tài)，儲(chǔ)備下一次采樣所需電量。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。
權(quán)利要求1.一種電力隧道在線(xiàn)式高壓電纜局部放電監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，它包括電流互感器，電流互感器將采集的高壓電纜上的局部放電信號(hào)依次經(jīng)前端信號(hào)調(diào)理模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊處理后進(jìn)入高速處理單元，高速處理單元將采集結(jié)果存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，高速處理單元對(duì)采集結(jié)果進(jìn)行分析，將放電數(shù)據(jù)送入嵌入式處理單元，嵌入式處理單元通過(guò)通信模塊將放電數(shù)據(jù)上傳給監(jiān)控主機(jī)，所述高速處理單元還與超級(jí)電容連接，超級(jí)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(jí)電容之間還接有控制電路，控制電路控制超級(jí)電容的充放電。
2.如權(quán)利要求I所述電力隧道在線(xiàn)式高壓電纜局部放電監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，所述高速處理單元采用高速DSP處理器。
3.如權(quán)利要求I所述電力隧道在線(xiàn)式高壓電纜局部放電監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，所述通信模塊采用通信與電源共線(xiàn)傳輸。
4.如權(quán)利要求I所述電力隧道在線(xiàn)式高壓電纜局部放電監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元采用RAM存儲(chǔ)器，暫存局部放電采集數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求I所述電力隧道在線(xiàn)式高壓電纜局部放電監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊采用高速多通道AD芯片，具有4通道模擬信號(hào)接口。
6.如權(quán)利要求I所述電力隧道在線(xiàn)式高壓電纜局部放電監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，所述電流互感器安裝于電纜接地線(xiàn)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電力隧道在線(xiàn)式高壓電纜局部放電監(jiān)測(cè)裝置，它包括電流互感器，電流互感器將采集的高壓電纜上的局部放電信號(hào)依次經(jīng)前端信號(hào)調(diào)理模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊處理后進(jìn)入高速處理單元，高速處理單元將采集結(jié)果存入據(jù)存儲(chǔ)單元，高速處理單元對(duì)采集結(jié)果進(jìn)行分析，將放電數(shù)據(jù)送入嵌入式處理單元，嵌入式處理單元通過(guò)通信模塊將放電數(shù)據(jù)上傳給監(jiān)控主機(jī)，所述高速處理單元還與超級(jí)電容連接，超級(jí)電容為高速處理單元提供工作所需的大電流。通過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)施，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓電纜沿線(xiàn)的所有直接接地點(diǎn)進(jìn)行在線(xiàn)局部放電的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了采樣數(shù)據(jù)的同時(shí)性，保證了傳輸數(shù)據(jù)的有效性以及最少，本實(shí)用新型針對(duì)性強(qiáng)，可靠性好，功能完善。
文檔編號(hào)G01R31/12GK202735472SQ201220451239
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者馬寶國(guó), 張明廣, 楊震威, 慕瑞嘉 申請(qǐng)人:山東康威通信技術(shù)股份有限公司