電纜局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

系統(tǒng)概述

  隨著我國(guó)電力事業(yè)不斷發(fā)展，電力電纜在電網(wǎng)建設(shè)與電網(wǎng)改造中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但是，電纜及接頭因?yàn)椴牧蠁?wèn)題、施工工藝問(wèn)題、運(yùn)行環(huán)境問(wèn)題、外力破壞問(wèn)題或達(dá)到一定年限以后，常常會(huì)發(fā)生絕緣被擊穿而造成事故，因?yàn)殡妷焊?、容量大，每次事故都可能造成重大的?jīng)濟(jì)損失。

  電纜的絕緣結(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)電體向絕緣層突出，在這些氣隙和雜質(zhì)處極易產(chǎn)生局部放電（PD）。同時(shí)，在電力電纜的運(yùn)輸、安裝過(guò)程當(dāng)中也可能會(huì)產(chǎn)生各種絕緣缺陷導(dǎo)致局部放電。電纜線路設(shè)備老化或受損后，會(huì)在絕緣結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，并引起局部發(fā)熱。長(zhǎng)期放電容易導(dǎo)致電纜絕緣被擊穿，進(jìn)而引發(fā)線路故障跳閘。此前，由于沒(méi)有有效的檢測(cè)手段，電纜線路放電現(xiàn)象很難被發(fā)現(xiàn)，通常只能在發(fā)生故障后進(jìn)行緊急搶修。

  國(guó)內(nèi)外運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和研究成果表明：電力電纜性能早期劣化或使用壽命縮短，很大程度上取決于其絕緣介質(zhì)的樹(shù)枝狀老化，而局部放電測(cè)量是定量分析樹(shù)枝狀劣化程度的有效方法之一。例如：在樹(shù)枝引發(fā)初期，電纜的局部放電量約 0.1pC；當(dāng)樹(shù)枝發(fā)展到介質(zhì)擊穿的臨界狀態(tài)時(shí)，其局部放電量可達(dá)到 1000pC。

  針對(duì)上述問(wèn)題，我公司自主研發(fā)了電纜局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)方案，通過(guò)安裝在電纜接頭接地線上的高頻脈沖電流傳感器，來(lái)耦合電纜本體及接頭處的局部放電脈沖電流信號(hào)；耦合到的脈沖電流信號(hào)通過(guò)同軸電纜傳送至前端監(jiān)測(cè)采集器，對(duì)模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號(hào)再通過(guò)光纖傳送至后臺(tái)服務(wù)器。后臺(tái)服務(wù)器對(duì)所有傳感器的信號(hào)分別進(jìn)行分類識(shí)別分析、計(jì)算，并將這些通過(guò)計(jì)算獲得的放電信息數(shù)據(jù)寫(xiě)入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件上顯示監(jiān)測(cè)結(jié)果。

   該系統(tǒng)包括高頻脈沖電流傳感器、在線監(jiān)測(cè)儀（監(jiān)測(cè)采集器）、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控柜、高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)（服務(wù)器）以及專家分析系統(tǒng)軟件和控制單元等組成。

系統(tǒng)原理

   該系統(tǒng)主要由高頻脈沖電流傳感器、在線監(jiān)測(cè)儀（監(jiān)測(cè)采集器）、高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)（服務(wù)器）以及專家分析系統(tǒng)軟件和控制單元等組成。

主要功能及技術(shù)參數(shù)

   系統(tǒng)適用于 10KV 及以上電壓等級(jí)的電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)。能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)放電量，放電相位，放電次數(shù)等基本局部放電參數(shù)；計(jì)算出各個(gè)接頭及各段電纜局部放電幅值、頻次；經(jīng)多次采集（一般測(cè)量 50 個(gè)工頻周期）后，從數(shù)據(jù)庫(kù)提取數(shù)據(jù)進(jìn)行譜圖分析和數(shù)據(jù)報(bào)表以確定放電點(diǎn)相對(duì)位置，必要時(shí)給出報(bào)警。并可按照客戶要求，提供有關(guān)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)量。能存儲(chǔ)測(cè)試譜圖、放電趨勢(shì)，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜及接頭的絕緣缺陷，并為評(píng)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)。

主要功能參數(shù)：

系統(tǒng)特點(diǎn)

  （1）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用開(kāi)合式傳感器，結(jié)構(gòu)緊湊，拆卸安裝方便，不需要停電，可以很方便的對(duì)重點(diǎn)站、重點(diǎn)設(shè)備、異常設(shè)備進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。

（2）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用雙端定位測(cè)量法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜本體產(chǎn)生的局部放電進(jìn)行實(shí)時(shí)定位， 理想條件下定位精度可達(dá)+/-3 米。

（3）采用高性能 FPGA 處理器，實(shí)現(xiàn) 100Msps、12Bit 分辨率的高速采樣、存儲(chǔ)，每次分析可連續(xù)采樣 50 個(gè)工頻周期以上的數(shù)據(jù)。

（4）帶通濾波技術(shù)與噪聲識(shí)別及剔除算法聯(lián)合運(yùn)用，可有效識(shí)別局放信號(hào)。

（5）基于脈沖電流法（IEC60270 標(biāo)準(zhǔn)）的局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)，可檢測(cè) 10pC 以上局放信號(hào)。

（6）在無(wú)法鋪設(shè)光纖的情況下，可以采用 4G 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可降低光纖布線困難，降低成本。

系統(tǒng)硬件組成

1、開(kāi)口式高頻傳感器:

 2、電纜局放在線監(jiān)測(cè)裝置（現(xiàn)場(chǎng)采集器）:

監(jiān)測(cè)主機(jī)（可定制壁掛式）

  3、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控柜:

戶內(nèi)監(jiān)控柜可采用并柜形式，戶外監(jiān)控柜可以定制戶外柜。

系統(tǒng)軟件介紹

主要功能及特點(diǎn)：

（1）具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示功能，直接顯示傳感器測(cè)到的局放數(shù)據(jù)。

（2）具有局放幅值累積圖、局放數(shù)據(jù)顯示、單周期圖數(shù)據(jù)顯示、短期趨勢(shì)顯示圖以及各種譜圖等，并能完成數(shù)據(jù)橫向?qū)Ρ取⒉煌瑘D表之間的疊加對(duì)比等功能。

（3）在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有智能診斷軟件對(duì)各種缺陷進(jìn)行自動(dòng)辨認(rèn)，系統(tǒng)自動(dòng)將采集到的信號(hào)進(jìn)行模式識(shí)別，能判斷出不同類型局放信號(hào)，包括內(nèi)部電暈、內(nèi)部空穴、母線毛刺、殼體毛刺等， 以及不同類型的干擾信號(hào)。診斷系統(tǒng)能準(zhǔn)確有效地找到故障現(xiàn)象的直接原因，其診斷方式， 在數(shù)據(jù)信息不*的情況下也應(yīng)能夠工作，最大限度地避免誤報(bào)警和漏報(bào)警。

（4）提供以‘小時(shí)、天、星期、月、年’等不同更新周期的趨勢(shì)分析，并且數(shù)據(jù)趨勢(shì)的顯示時(shí)間段是可選擇。

（5）具有將局放數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)自動(dòng)輸出到Word或Excel等軟件的功能。

（6）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)試、診斷、查詢、訪問(wèn)等功能，通過(guò)站端數(shù)據(jù)綜合處理單元將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷中心進(jìn)行統(tǒng)一管理及診斷。局域網(wǎng)中遠(yuǎn)程客戶可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式在任何時(shí)間接入系統(tǒng)，查看的監(jiān)測(cè)診斷結(jié)果。

（7）采用閾值報(bào)警、關(guān)聯(lián)報(bào)警和趨勢(shì)報(bào)警等多種報(bào)警模式；可設(shè)置多個(gè)報(bào)警級(jí)別。能自動(dòng)捕捉并記錄啟動(dòng)報(bào)警的局放信號(hào)，同時(shí)進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警包括聲、光等多種報(bào)警形式，并提供可接入主控制室的信號(hào)接口。

（8）在軟件菜單中可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，包括局放信號(hào)閾值、硬件可控參數(shù)設(shè)置等。

（9）可查閱數(shù)據(jù)和文件夾的創(chuàng)建日期及訪問(wèn)時(shí)間等歷史數(shù)據(jù)。

（10）根據(jù)保存的數(shù)據(jù)可以自動(dòng)繪制每一測(cè)點(diǎn)的信號(hào)圖譜。自動(dòng)對(duì)每天，每周，每月的數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖，方便相關(guān)人員進(jìn)行分析判斷。同時(shí)要求具有手動(dòng)選擇時(shí)間功能。所繪圖表能導(dǎo)出到word文檔方便制作各類報(bào)表使用。

（11）具備訪問(wèn)該系統(tǒng)的權(quán)限管理功能；由密碼等方法控制。

 （12）通信規(guī)約：可以采用485或者DL/T 860（IEC61850）

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