專利名稱：便攜式電纜局部放電檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種電力檢測技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種基于交聯(lián)聚乙烯 (XPLE)的便攜式電纜局部放電檢測裝置。
背景技術(shù)：
交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電力電纜由于其電氣性能和耐熱性能好，安裝敷設(shè)方便，不受
高度落差的限制，特別是沒有漏油和引起火災(zāi)的危險，在城市電網(wǎng)的應(yīng)用日益廣泛。但是，
電力電纜在電、熱、機械外力、水、油、有機化合物、酸、堿、鹽及微生物作用下，常常發(fā)生老
化，影響到絕緣性能，發(fā)生局部放電；在電纜運行過程中，由于內(nèi)部的雜質(zhì)、半導(dǎo)體凸起、電
壓作用下空間電荷的積累等因素造成的局部電場應(yīng)力集中，也會產(chǎn)生局部放電；電纜終端
由于絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響其絕緣性能的因素很多，而且通常是現(xiàn)場人工制作，工藝不良容易
遺留故障隱患，電纜終端故障率遠高于電纜本體，使電纜的安全運行受到影響。隨著城市的
不大擴大和入地工程的開展，越來越多的XLPE電纜投入到電力系統(tǒng)各個電壓等級的電力
傳輸中。但傳統(tǒng)的常規(guī)性預(yù)防試驗周期長，不能有效及時地發(fā)現(xiàn)電纜故障，已經(jīng)滿足不了安
全生產(chǎn)的需要，隨著越來越多的電力電纜的投入運行，很多單位已無法按照規(guī)程按時完成
常規(guī)預(yù)防試驗，因此如何準確、快速、經(jīng)濟地檢測現(xiàn)場運行電纜的絕緣狀況成了急需解決的
問題，對提高電力系統(tǒng)供電可靠性，減少電纜故障引起的經(jīng)濟損失有重大意義。 經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，檢測帶電電纜或設(shè)備中局部放電的便攜檢測裝置是
用不同電磁探頭的窄帶射頻檢測器檢測電纜或設(shè)備中的局部放電信號、用音量計量電表作
局部放電信號顯示的便攜檢測裝置，但是該現(xiàn)有技術(shù)僅采用單一電測法(射頻)檢測局部
放電，用音量計量電表顯示局部放電信號大小，揚聲器對局部放電信號模擬發(fā)聲，檢測過程
較依賴操作人員的經(jīng)驗且結(jié)果有效性不易判斷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種便攜式電纜局部放電檢測裝置， 綜合應(yīng)用了高頻電流法、超高頻法、超聲法、紅外溫度法等4種檢測方法，即電、聲、溫度法 結(jié)合，用戶界面友好，直觀，操作方便，且具有一定智能性，結(jié)構(gòu)緊湊，具有較高的靈敏度和 信噪比，可以對XLPE電纜局部放電進行有效檢測。 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括傳感器、檢測終端和控制模塊， 其中傳感器的輸入端與電力電纜相連接進行檢測，傳感器的輸出端與檢測終端相連接以 傳輸模擬傳感信號，控制模塊與檢測終端相連接以接收模擬傳感信號并輸出控制指令和檢 測結(jié)果。 所述的模擬傳感信號包括高頻電流信號、超高頻信號、超聲信號和紅外溫度信 號； 所述的傳感器包括高頻電流傳感器、超高頻傳感器、超聲傳感器和紅外溫度傳感 器，其中高頻電流傳感器、超高頻傳感器、超聲傳感器和紅外溫度傳感器分別與檢測終端
3相連接以傳輸模擬傳感信號。
所述的檢測終端包括信號調(diào)理單元和數(shù)據(jù)采集單元，其中信號調(diào)理單元與傳
感器相連接以接收模擬傳感信號，信號調(diào)理單元的輸出端與數(shù)據(jù)采集單元相連接以輸出模
擬傳感信號，信號調(diào)理單元的輸出端與控制模塊相連接以輸出紅外溫度信號，數(shù)據(jù)采集單
元與信號調(diào)理單元相連接輸出控制指令，數(shù)據(jù)采集單元與控制模塊相連接以選擇性輸出高
頻電流信號、超高頻信號或超聲信號中的一種或其組合并接收控制指令。 所述的控制模塊包括局放信號處理單元、局放特征提取單元和分析診斷單元，
其中局放信號處理單元與檢測終端相連接以接收模擬傳感信號，局放信號處理單元采用
FIR濾波、FFT濾波或小波濾波將模擬傳感信號中的噪聲干擾濾除后發(fā)送檢測信號至局放
特征提取單元，局放特征提取單元將檢測信號中的特征圖譜和放電指紋提取后輸出至分析
診斷單元，分析診斷單元對特征圖譜和放電指紋分析評估并輸出檢測結(jié)果。 所述的特征圖譜包括幅值相位分布、平均放電量相位分布、放電次數(shù)相位分布、
放電幅值分布、放電能量分布和小-q-n三維圖譜。 所述的放電指紋包括突出度、偏斜度、局部峰個數(shù)、放電不對稱度、相位不對稱 度、互相關(guān)因子和相位中值等。 本發(fā)明高頻電流傳感器(HFCT)對應(yīng)的信號調(diào)理單元具有10倍和100倍兩級放 大，頻帶為300KHz-25MHz，可以根據(jù)現(xiàn)場采樣信號的大小，利用軟件方便地調(diào)整放大倍數(shù)； 超高頻傳感器(UHF)對應(yīng)的信號調(diào)理單元主要由帶通濾波器、前置放大器、混頻器、頻率綜 合器等組成，用于對傳感器送來的信號進行預(yù)處理，實現(xiàn)任意選通超高頻段一定帶寬的某 一中心頻率的信號；超聲傳感器(AE)對應(yīng)的信號調(diào)理單元為電壓型放大濾波器，放大倍數(shù) 1000倍，頻帶20kHz-1200kHz ;紅外溫度傳感器(IR)對應(yīng)的信號調(diào)理單元將紅外探頭信號 轉(zhuǎn)換為工業(yè)電腦可識別的數(shù)字信號，通過RS232接口和便攜工業(yè)電腦相連接。采集模塊最 高采樣頻率100MHz， AD分辨率16bit，交流耦合輸入方式。便攜工業(yè)電腦安裝設(shè)計的XLPE 電纜局部放電檢測軟件系統(tǒng)。 高頻電流傳感器、超高頻傳感器、超聲傳感器和紅外溫度傳感器與檢測終端中對 應(yīng)的信號處理單元相連接，數(shù)據(jù)采集單元與信號調(diào)理單元相連接以接收采集數(shù)據(jù)，并將采 集數(shù)據(jù)進行保存并輸出至局放信號處理單元，局放信號處理單元采用FIR濾波、FFT濾波或 小波濾波將采集數(shù)據(jù)中的噪聲干擾濾除后發(fā)送檢測信號至局放特征提取單元，局放特征提 取單元將檢測信號中的特征圖譜和放電指紋提取后輸出至分析診斷單元，分析診斷單元對 特征圖譜和放電指紋分析評估并輸出檢測結(jié)果。 本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，箱體帶有輪式結(jié)構(gòu)，移動檢測方便，工作效率高，具有較高的靈 敏度和信噪比，綜合應(yīng)用高頻電流法、超高頻法、超聲法、紅外溫度法等4種檢測方法，可以 在現(xiàn)場對XLPE電纜局部放電進行有效檢測。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明工作流程示意圖。
圖3是檢測裝置現(xiàn)場檢測示意圖。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施 例。
如圖1所示，本實施例包括傳感器、檢測終端和控制模塊，其中傳感器的輸入端
與電力電纜相連接進行檢測，傳感器的輸出端與檢測終端相連接以傳輸模擬傳感信號，控
制模塊與檢測終端相連接以接收模擬傳感信號并輸出控制指令和檢測結(jié)果。 所述的模擬傳感信號包括高頻電流信號、超高頻信號、超聲信號和紅外溫度信
號； 所述的控制指令包括放大倍數(shù)調(diào)節(jié)指令、采樣啟停指令、采樣模式選擇指令、信 號處理指令、局放特征提取指令和分析診斷指令； 所述的檢測結(jié)果包括最大放電量相位分布指標、平均放電量相位分布指標、放電 次數(shù)相位分布指標、放電幅值分布指標和放電能量分布指標； 所述的傳感器包括高頻電流傳感器、超高頻傳感器、超聲傳感器和紅外溫度傳感 器，其中高頻電流傳感器、超高頻傳感器、超聲傳感器和紅外溫度傳感器分別與檢測終端 相連接以傳輸模擬傳感信號。 所述的高頻電流傳感器采用鉗式結(jié)構(gòu)，該高頻電流傳感器的電磁耦合磁芯采用超 微晶材料，磁芯帶有氣隙，避免出現(xiàn)磁芯飽和現(xiàn)象，用于感應(yīng)局放產(chǎn)生的脈沖電流信號；
所述的超高頻傳感器采用頻帶為500MHz-l. 5GHz的微帶天線，用于接收電纜局放 時產(chǎn)生的超高頻信號； 所述的超聲傳感器為壓電型聲發(fā)射傳感器，諧振頻率為30kHz，頻帶為 20kHz-180kHz ; 所述的紅外溫度傳感器為非接觸式紅外溫度傳感器，可準確地測量輻射的能量并 將其轉(zhuǎn)化成溫度信號。
所述的檢測終端包括信號調(diào)理單元和數(shù)據(jù)采集單元，其中信號調(diào)理單元與傳
感器相連接以接收模擬傳感信號，信號調(diào)理單元的輸出端與數(shù)據(jù)采集單元相連接以輸出模
擬傳感信號，信號調(diào)理單元的輸出端與控制模塊相連接以輸出紅外溫度信號，數(shù)據(jù)采集單
元與信號調(diào)理單元相連接輸出控制指令，數(shù)據(jù)采集單元與控制模塊相連接以選擇性輸出高
頻電流信號、超高頻信號或超聲信號中的一種或其組合并接收控制指令。
所述的檢測終端上設(shè)有3個機械雙向開關(guān)，實現(xiàn)手動控制指令的手動切換。 所述的控制模塊包括局放信號處理單元、局放特征提取單元和分析診斷單元，
其中局放信號處理單元與檢測終端相連接以接收模擬傳感信號，局放信號處理單元采用
FIR濾波、FFT濾波或小波濾波將模擬傳感信號中的噪聲干擾濾除后發(fā)送檢測信號至局放
特征提取單元，局放特征提取單元將檢測信號中的特征圖譜和放電指紋提取后輸出至分析
診斷單元，分析診斷單元對特征圖譜和放電指紋分析評估并輸出檢測結(jié)果。 所述的特征圖譜包括幅值相位分布、平均放電量相位分布、放電次數(shù)相位分布、
放電幅值分布、放電能量分布和小-q-n三維圖譜。 所述的放電指紋包括突出度、偏斜度、局部峰個數(shù)、放電不對稱度、相位不對稱 度、互相關(guān)因子和相位中值等。
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如圖2所示，本實施例通過以下方式進行工作高頻電流傳感器、超高頻傳感器、 超聲傳感器和紅外溫度傳感器與檢測終端中對應(yīng)的信號處理單元相連接，數(shù)據(jù)采集單元與 信號調(diào)理單元相連接以接收采集數(shù)據(jù)，并將采集數(shù)據(jù)進行保存并輸出至局放信號處理單 元，局放信號處理單元采用FIR濾波、FFT濾波或小波濾波將采集數(shù)據(jù)中的噪聲干擾濾除后 發(fā)送檢測信號至局放特征提取單元，局放特征提取單元將檢測信號中的特征圖譜和放電指 紋提取后輸出至分析診斷單元，分析診斷單元對特征圖譜和放電指紋分析評估并輸出檢測 結(jié)果。 如圖3所示，為本實施例具體安裝示意圖，其中高頻電流傳感器、超高頻傳感器、 超聲傳感器和紅外溫度傳感器分別設(shè)置于高頻電纜的電纜屏蔽層上，高頻電流傳感器與高 頻電纜的電纜屏蔽接地線相連接，高頻電纜與開關(guān)柜相連接。
權(quán)利要求
一種便攜式電纜局部放電檢測裝置，其特征在于，包括傳感器、檢測終端和控制模塊，其中傳感器的輸入端與電力電纜相連接進行檢測，傳感器的輸出端與檢測終端相連接以傳輸模擬傳感信號，控制模塊與檢測終端相連接以接收模擬傳感信號并輸出控制指令和檢測結(jié)果；所述的模擬傳感信號包括高頻電流信號、超高頻信號、超聲信號和紅外溫度信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式電纜局部放電檢測裝置，其特征是，所述的傳感器包括高頻電流傳感器、超高頻傳感器、超聲傳感器和紅外溫度傳感器，其中高頻電流傳感器、超高頻傳感器、超聲傳感器和紅外溫度傳感器分別與檢測終端相連接以傳輸模擬傳感信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式電纜局部放電檢測裝置，其特征是，所述的高頻電流傳感器采用鉗式結(jié)構(gòu)，該高頻電流傳感器的電磁耦合磁芯采用超微晶材料，磁芯帶有氣隙。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式電纜局部放電檢測裝置，其特征是，所述的超高頻傳感器采用頻帶為500MHz-l. 5GHz的微帶天線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式電纜局部放電檢測裝置，其特征是，所述的超聲傳感器為壓電型聲發(fā)射傳感器，諧振頻率為30kHz，頻帶為20kHz-180kHz。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式電纜局部放電檢測裝置，其特征是，所述的紅外溫度傳感器為非接觸式紅外溫度傳感器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式電纜局部放電檢測裝置，其特征是，所述的檢測終端包括信號調(diào)理單元和數(shù)據(jù)采集單元，其中信號調(diào)理單元與傳感器相連接以接收模擬傳感信號，信號調(diào)理單元的輸出端與數(shù)據(jù)采集單元相連接以輸出模擬傳感信號，信號調(diào)理單元的輸出端與控制模塊相連接以輸出紅外溫度信號，數(shù)據(jù)采集單元與信號調(diào)理單元相連接輸出控制指令，數(shù)據(jù)采集單元與控制模塊相連接以選擇性輸出高頻電流信號、超高頻信號或超聲信號中的一種或其組合并接收控制指令。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的便攜式電纜局部放電檢測裝置，其特征是，所述的檢測終端上設(shè)有3個機械雙向開關(guān)，實現(xiàn)手動控制指令的手動切換。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式電纜局部放電檢測裝置，其特征是，所述的控制模塊包括局放信號處理單元、局放特征提取單元和分析診斷單元，其中局放信號處理單元與檢測終端相連接以接收模擬傳感信號，局放信號處理單元采用FIR濾波、FFT濾波或小波濾波將模擬傳感信號中的噪聲干擾濾除后發(fā)送檢測信號至局放特征提取單元，局放特征提取單元將檢測信號中的特征圖譜和放電指紋提取后輸出至分析診斷單元，分析診斷單元對特征圖譜和放電指紋分析評估并輸出檢測結(jié)果。
全文摘要
一種電力檢測技術(shù)領(lǐng)域的便攜式電纜局部放電檢測裝置，包括傳感器、檢測終端和控制模塊，其中傳感器的輸入端與電力電纜相連接進行檢測，傳感器的輸出端與檢測終端相連接以傳輸模擬傳感信號，控制模塊與檢測終端相連接以接收模擬傳感信號并輸出控制指令和檢測結(jié)果；本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，箱體帶有輪式結(jié)構(gòu)，移動檢測方便，工作效率高，具有較高的靈敏度和信噪比，綜合應(yīng)用高頻電流法、超高頻法、超聲法、紅外溫度法等4種檢測方法，可以在現(xiàn)場對XLPE電纜局部放電進行有效檢測。
文檔編號G01R31/12GK101750573SQ20091031099
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者劉君華, 吳昊, 姚林朋, 張麗, 江秀臣, 王輝, 白媛, 耿旭旭, 耿莉娜, 蘇文群, 藍耕, 蔡軍, 裴斌斌, 郭燦新, 錢勇, 陳立榮, 黃成軍 申請人:上海市電力公司;上海交通大學(xué)