电缆局放监测系统

系统概述

   随着我国电力事业不断发展，电力电缆在电网建设与电网改造中得到越来越广泛的应用。但是，电缆及接头因为材料问题、施工工艺问题、运行环境问题、外力破坏问题或达到一定年限以后，常常会发生绝缘被击穿而造成事故，因为电压高、容量大，每次事故都可能造成重大的经济损失。

   电(dian)缆的绝(jue)(jue)缘结构(gou)中往往会由于加(jia)工技术上的难度(du)或原(yuan)材料不纯(chun)而存在(zai)气隙(xi)和有害性杂(za) 质，或者(zhe)由于工艺原(yuan)因(yin)，在(zai)绝(jue)(jue)缘与(yu)半(ban)导电(dian)屏(ping)蔽(bi)层之间存在(zai)间隙(xi)或半(ban)导电(dian)体向绝(jue)(jue)缘层突出，在(zai)这(zhei)些气隙(xi)和杂(za)质处极易产生(sheng)(sheng)局部放电(dian)(dian)(dian)（PD）。同时(shi)，在电(dian)(dian)(dian)力电(dian)(dian)(dian)缆的运(yun)输、安(an)装过程当中(zhong)(zhong)也(ye)可能会产生(sheng)(sheng)各种绝缘(yuan)缺陷导(dao)致局部放电(dian)(dian)(dian)。电(dian)(dian)(dian)缆线(xian)路(lu)设(she)备老化或(huo)受损后(hou)，会在绝缘(yuan)结构中(zhong)(zhong)产生(sheng)(sheng)局部放电(dian)(dian)(dian)现(xian)(xian)(xian)象(xiang)，并引(yin)起局部发(fa)热。长期放电(dian)(dian)(dian)容(rong)易导(dao)致电(dian)(dian)(dian)缆绝缘(yuan)被击穿，进而(er)引(yin)发(fa)线(xian)路(lu)故(gu)障跳闸。此前(qian)，由于没有有效的检测手(shou)段，电(dian)(dian)(dian)缆线(xian)路(lu)放电(dian)(dian)(dian)现(xian)(xian)(xian)象(xiang)很难被发(fa)现(xian)(xian)(xian)，通常只(zhi)能在发(fa)生(sheng)(sheng)故(gu)障后(hou)进行紧急抢修。

   国内外运行经验和研究成果表明：电力电缆性能早期劣化或使用寿命缩短，很大程度上取决于其绝缘介质的树枝状老化，而局部放电测量是定量分析树枝状劣化程度的有效方法之一。例如：在树枝引发初期，电缆的局部放电量约 0.1pC；当树枝发展到介质击穿的临界状态时，其局部放电量可达到 1000pC。

    针对上述问题，我公司自主研发了JC-OM400L电缆局放监测系统采用模块化设计方案，通过安装在电缆接头接地线上的高频脉冲电流传感器，来耦合电缆本体及接头处的局部放电脉冲电流信号；耦合到的脉冲电流信号通过同轴电缆传送至前端监测采集器，对模拟信号经过放大、滤波、模数转换后变成数字信号再通过光纤传送至后台服务器。后台服务器对所有传感器的信号分别进行分类识别分析、计算，并将这些通过计算获得的放电信息数据写入到数据库中，同时在监测系统的软件上显示监测结果。

    该系统(tong)(tong)包括高频脉冲电(dian)流传(chuan)感器、在(zai)线监(jian)测仪（监(jian)测采集器）、现场监(jian)控柜、高性能工业计算机(ji)（服务器）以及(ji)专家分析(xi)系统(tong)(tong)软件(jian)和控制(zhi)单元(yuan)等组成。

系统原理(li)

该系统主(zhu)要由高频脉冲电流传(chuan)感(gan)器、在(zai)线监(jian)测(ce)仪（监(jian)测(ce)采集器）、高(gao)性能工业计算机（服务器）以及专家分析系(xi)统软件(jian)和控制单(dan)元(yuan)等(deng)组成。

系(xi)统主要功(gong)能及技(ji)术

   系(xi)统适用于 10KV 及以上电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压等(deng)级的电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)缆(lan)局(ju)(ju)(ju)部放(fang)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)在线监测(ce)。能实时(shi)监测(ce)放(fang)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)，放(fang)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)相(xiang)位，放(fang)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)次(ci)(ci)数(shu)等(deng)基本局(ju)(ju)(ju)部放(fang)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)参(can)(can)数(shu)；计算(suan)出各个(ge)接头及各段电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)缆(lan)局(ju)(ju)(ju)部放(fang)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)幅值、频次(ci)(ci)；经(jing)多次(ci)(ci)采集（一(yi)般(ban)测(ce)量(liang)(liang) 50 个(ge)工(gong)(gong)频周期）后(hou)，从数(shu)据(ju)库提(ti)取数(shu)据(ju)进(jin)行谱(pu)图(tu)分析(xi)和数(shu)据(ju)报(bao)表(biao)以确(que)定放(fang)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)点相(xiang)对位置，必要时(shi)给出报(bao)警。并可按照客户要求，提(ti)供(gong)有关参(can)(can)数(shu)的统计量(liang)(liang)。能存储测(ce)试谱(pu)图(tu)、放(fang)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)趋势，从而及时(shi)发现电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)缆(lan)及接头的绝缘缺(que)陷，并为(wei)评估其绝缘水平及老化程度(du)提(ti)供(gong)判(pan)据(ju)，为(wei)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)缆(lan)的检修工(gong)(gong)作(zuo)提(ti)供(gong)依据(ju)。

主(zhu)要(yao)功能参数：

系统特点(dian)

（1）监测系(xi)统采用开(kai)合式传感器，结构紧凑，拆卸安(an)装方便，不需要停(ting)电(dian)，可以很方便的对重点站、重点设备(bei)(bei)、异常设备(bei)(bei)进行长(zhang)期监测。

（2）监测系统采(cai)用双端定(ding)位(wei)测量法，可实现(xian)对电(dian)缆本体(ti)产生(sheng)的局部放电(dian)进行实时定(ding)位(wei)， 理想条件下(xia)定(ding)位(wei)精度可达+/-3 米(mi)。

（3）采用高(gao)(gao)性能 FPGA 处理器，实(shi)现(xian) 100Msps、12Bit 分(fen)辨(bian)率的(de)高(gao)(gao)速采样(yang)、存储，每次分(fen)析可连续(xu)采样(yang) 50 个工频(pin)周期以上(shang)的(de)数据(ju)。

（4）带通滤波(bo)技术与噪声识别及剔除(chu)算法联合(he)运用，可有效识别局放信号。

（5）基于脉冲电(dian)(dian)流法（IEC60270 标准）的局部(bu)放(fang)电(dian)(dian)监(jian)测技术(shu)，可检测 10pC 以上局放(fang)信号。

（6）在无(wu)法(fa)铺设光(guang)纤(xian)的情(qing)况下，可以采(cai)用(yong) 4G 网络(luo)进行数据传输，可降(jiang)低(di)光(guang)纤(xian)布线困难，降(jiang)低(di)成本(ben)。

系(xi)统硬件组成

   1、开(kai)口式高频传感器:

   2、电缆局放在线监测装置（现场采(cai)集器）:

监测主机（可定制壁(bi)挂式）

   3、现场监控(kong)柜(ju):

户内监控柜可采用并柜形式，户外监控柜可以定制户外柜。

系(xi)统软件介绍

  主要功能及特点：

（1）具(ju)备实(shi)时数据(ju)显示功能，直(zhi)接(jie)显示传(chuan)感器测(ce)到的局(ju)放数据(ju)。

（2）具有局放幅(fu)值(zhi)累(lei)积图、局放数据(ju)显示(shi)、单周期图数据(ju)显示(shi)、短期趋势(shi)显示(shi)图以及各种谱图等(deng)，并能(neng)完成数据(ju)横向对比、不同图表之间的叠加(jia)对比等(deng)功能(neng)。

（3）在线监测(ce)系统有智能诊断(duan)软(ruan)件对各种(zhong)缺(que)陷进(jin)行自动辨认，系统自动将采集到的信(xin)号(hao)进(jin)行模式识别，能判断(duan)出(chu)不同类型局放信(xin)号(hao)，包括内部电晕、内部空穴、母线毛刺、壳体(ti)毛刺等， 以及不同类型的干扰信(xin)号(hao)。诊断(duan)系统能准确有效(xiao)地找到故障现象的直接(jie)原因，其诊断(duan)方式， 在数据信(xin)息不*的情况(kuang)下也应能够工作，最(zui)大限度地避(bi)免(mian)误报警和漏报警。

（4）提供(gong)以‘小时、天、星期、月、年(nian)’等不(bu)同更(geng)新周期的趋势分析，并且(qie)数据趋势的显示时间段是(shi)可(ke)选择。

（5）具有将局放数(shu)据库数(shu)据自动(dong)输出到Word或(huo)Excel等(deng)软件(jian)的(de)功(gong)能(neng)。

（6）实现远程(cheng)测试、诊(zhen)(zhen)断(duan)(duan)、查询、访问等功能，通(tong)过站端(duan)数据综合处理(li)单元(yuan)将数据实时(shi)传送到远程(cheng)监测诊(zhen)(zhen)断(duan)(duan)中心(xin)进行统一管理(li)及诊(zhen)(zhen)断(duan)(duan)。局域网中远程(cheng)客户可通(tong)过网络方(fang)式在任何时(shi)间接(jie)入系(xi)统，查看监测诊(zhen)(zhen)断(duan)(duan)结(jie)果。

（7）采用阈值(zhi)报(bao)警(jing)(jing)(jing)、关联报(bao)警(jing)(jing)(jing)和趋势报(bao)警(jing)(jing)(jing)等多(duo)种报(bao)警(jing)(jing)(jing)模式；可设置(zhi)多(duo)个报(bao)警(jing)(jing)(jing)级别。能(neng)自(zi)动(dong)捕(bu)捉(zhuo)并(bing)记录启动(dong)报(bao)警(jing)(jing)(jing)的局放信号，同时进行报(bao)警(jing)(jing)(jing)，报(bao)警(jing)(jing)(jing)包(bao)括声、光等多(duo)种报(bao)警(jing)(jing)(jing)形式，并(bing)提供可接入(ru)主控(kong)制(zhi)室(shi)的信号接口。

（8）在(zai)软件菜单中可以进行(xing)参(can)数(shu)(shu)设(she)置，包括局放信号阈值、硬件可控参(can)数(shu)(shu)设(she)置等。

（9）可查阅数据(ju)和(he)文件夹(jia)的创建日期及访(fang)问时间(jian)等历史(shi)数据(ju)。

（10）根据保存的(de)数据可以自(zi)动(dong)绘(hui)制(zhi)每一测点的(de)信号图谱(pu)。自(zi)动(dong)对每天，每周，每月的(de)数据进(jin)(jin)行绘(hui)图，方便相关人员进(jin)(jin)行分析判断。同时要(yao)求具有手(shou)动(dong)选择(ze)时间功(gong)能。所(suo)绘(hui)图表能导出(chu)到word文(wen)档方便制(zhi)作各(ge)类报表使(shi)用(yong)。

（11）具备访问(wen)该系统的权限(xian)管理功能；由密码等方法控制。

 （12）通信(xin)规约(yue)：可以(yi)采用485或者(zhe)DL/T 860（IEC61850）

工(gong)程图片