專利名稱：一種超高壓電纜線路絕緣缺陷局部放電信號識別裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電纜設備檢測裝置，尤其涉及一種超高壓電纜設備絕緣缺陷局部放電類型識別裝置。
背景技術：
隨著高壓及超高壓電纜線路的發(fā)展，交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電力電纜以其合理的工藝和結(jié)構、優(yōu)良的電氣性能、安裝敷設簡單、運行維護工作少、安全可靠的特點，在電力系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應用。高壓、超高壓電纜系統(tǒng)作為城市供電和主網(wǎng)架的重要環(huán)節(jié)，在我國城市電網(wǎng)中已占據(jù)非常重要的地位。如何實現(xiàn)這些電纜設備的狀態(tài)檢測，保證電纜設備安全可靠運行，是目前國內(nèi)外研究的熱點。局部放電是交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣劣化的表征和主要原因。電力電纜的局部放電量與其絕緣狀況密切相關，局部放電量的變化預示著電纜絕緣可能存在危害電纜安全運行的缺陷。因此，國內(nèi)外專家學者以及IEC、IEEE、CIGRE等國際電力權威機構組織一致推薦局部放電試驗作為交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣狀況評價的首選方法。電纜附件例如中間接頭都是在現(xiàn)場條件下人工制作安裝的，其絕緣品質(zhì)往往低于電纜本體絕緣品質(zhì)，是電纜系統(tǒng)中絕緣薄弱環(huán)節(jié)。中間接頭施工工藝不良形成的各種施工缺陷，使接頭內(nèi)電場分布不均勻，導致局部放電的產(chǎn)生。在工頻電壓下，局部放電將引起電纜絕緣中電樹的產(chǎn)生和擴展，并加速絕緣的劣化，最終導致絕緣擊穿。高壓電纜絕緣缺陷局部放電檢測是積極有效地預防電纜系統(tǒng)突發(fā)運行故障，實現(xiàn)電纜設備狀態(tài)檢修至關重要的技術手段。目前許多高壓電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場測量效果不理想，其主要原因有 (1)采集的局部放電信號微弱，幅值很小，極易被背景噪聲淹沒；(2)外界強電磁場干擾源很多，單純依靠硬件技術實現(xiàn)剔除和防止外界電磁干擾難度很大，且許多軟硬件結(jié)合的抗干擾方法對測量設置有所要求；(3)電纜局部放電信號識別技術不夠成熟，缺乏現(xiàn)場測量的局部放電脈沖信號波形、頻率及幅值的識別判斷技術；(4)缺乏XLPE電纜絕緣劣化的評價基礎理論的研究和運行狀態(tài)判據(jù)等實際運行經(jīng)驗的積累。上述各種因素的存在，大大降低了超高壓電纜絕緣缺陷局部放電檢測的靈敏度和準確度，容易造成誤判錯判。因此，如何運用現(xiàn)有的先進技術，最大限度抑制檢測現(xiàn)場的干擾，準確提取出局放信號，更可靠、更靈敏地為后續(xù)的絕緣診斷提供信息，成為超高壓電纜絕緣缺陷局部放電在線檢測中的關鍵部分。有鑒于此，有必要提供一種超高壓電纜設備絕緣缺陷局部放電類型識別裝置，以解決上述問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是為了解決目前電纜設備絕緣缺陷局部放電監(jiān)測上述問題，本實用新型提出一種超高壓電纜絕緣缺陷局部放電信號識別裝置，能夠準確的從強烈的現(xiàn)場干擾中提取出局部放電信號，進行后續(xù)的絕緣狀態(tài)診斷。
本實用新型所采用的技術方案是一種超高壓電纜線路絕緣缺陷局部放電信號識別裝置，按照信號與數(shù)據(jù)流從前到后的關系，依次包括信號傳感器、局部放電采集單元、上位機和上位機抗干擾處理單元，其特征在于信號傳感器安裝于電纜附件接地線或交叉互聯(lián)線上來耦合局部放電信號；局部放電采集單元包括數(shù)據(jù)采集卡，接地線上混雜信號通過數(shù)據(jù)采集卡進行高速數(shù)據(jù)采集，并將采集數(shù)據(jù)傳輸至上位機；上位機接收采集數(shù)據(jù)后，由上位機抗干擾處理單元的抗干擾處理芯片進行數(shù)學形態(tài)濾波器處理和多相態(tài)譜圖聚類分析處理的抗干擾處理，提取出屬于該檢測點的局部放電信號。如上所述的超高壓電纜線路絕緣缺陷局部放電信號識別裝置，其特征在于，所述信號傳感器是高頻寬帶信號傳感器，采用鎳鋅鐵氧體，頻率范圍為20kHz-20MHz，所述信號傳感器套接在電纜附件接地線或交叉互聯(lián)線上組成傳感器對。如上權利要求1所述的超高壓電纜線路絕緣缺陷局部放電信號識別裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集卡最高采樣率為60MS/S，模擬帶寬為30MHz，A/D分辨率為12位，所述數(shù)據(jù)采集卡通過光纖傳輸網(wǎng)絡將采集數(shù)據(jù)傳送至上位機。本實用新型的有益效果是本實用新型的優(yōu)點在于能夠根據(jù)現(xiàn)場需要，通過對超高壓電纜附件絕緣缺陷信息進行的高速采集，通過有效的局部放電信號識別手段提取出屬于本檢測點的局部放電信號，完成絕緣缺陷的診斷判斷。本裝置通過抗干擾手段可獲取完整的局部放電信號波形，去除外部干擾，為電纜設備的狀態(tài)維修提供強有力的技術支撐。

圖1為本實用新型實施例的超高壓電纜線路絕緣缺陷局部放電信號識別裝置的模塊原理圖。圖2為本實用新型實施例的裝置功能框圖。
具體實施方式
以下通過具體實施方式
，結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。本實用新型的裝置由信號傳感器、局部放電采集單元、上位機和上位機抗干擾處理單元構成。高頻寬帶電流傳感器安裝于電纜附件接地線或交叉互聯(lián)線上來耦合局部放電信號；接地線上混雜信號通過數(shù)據(jù)采集卡進行高速數(shù)據(jù)采集，并將采集數(shù)據(jù)傳輸至上位機； 上位機接收采集數(shù)據(jù)后，由上位機抗干擾處理單元的抗干擾處理芯片進行數(shù)學形態(tài)濾波器處理和多相態(tài)譜圖聚類分析處理的抗干擾處理，提取出屬于該檢測點的局部放電信號。(一 )高頻寬帶電磁耦合傳感器高頻寬帶信號傳感器采用鎳鋅鐵氧體，頻率范圍為20kHz-20MHz，測量時套接在三相附件接地線或交叉互聯(lián)線上組成傳感器對，耦合的信號包括局部放電信號、干擾、背景噪聲。(二)信號數(shù)據(jù)采集單元所采用的數(shù)據(jù)采集卡最高采樣率為60MS/s，模擬帶寬為30MHz，A/D分辨率為12 位，高速采集的信號傳輸至上位機硬件。用于完成三相電纜附件傳感器信號的同步觸發(fā)采樣，并通過光纖傳輸網(wǎng)絡將采集數(shù)據(jù)傳送到上位機監(jiān)控系統(tǒng)。[0021](三)上位機硬件上位機通過光纖傳輸網(wǎng)絡與信號數(shù)據(jù)采集單元相連，用于接收采集數(shù)據(jù)。(四)上位 機抗干擾處理單元上位機抗干擾處理單元包括抗干擾處理芯片，該抗干擾處理芯片對采集到的單個工頻周期波形進行數(shù)學形態(tài)濾波器處理，經(jīng)過數(shù)學形態(tài)學進行消噪，小閾值處理，消噪能力的同時盡可能多地保留信號的形態(tài)特征。同時，通過對采集的多個工頻周期信號形成的q_ Φ (放電量-放電相位)譜圖，采用多相態(tài)譜圖聚類分析方法對放電信號進行比對，并根據(jù)典型絕緣缺陷放電指紋庫，在時頻空間內(nèi)進行有效甄別，進一步取出外部的放電干擾，保留最終的該測量點的局部放電信號。電纜線路絕緣缺陷的局部放電信號識別裝置，可對絕緣劣化進行前期預報和評估，積極有效地預防電纜線路突發(fā)運行故障。本實用新型的超高壓電纜絕緣缺陷局部放電信號提取裝置，采用所述裝置對局部放電信號進行提取的方法包括以下步驟(1)在電纜線路每個電纜附件接地線或交叉互聯(lián)線上套接高頻寬帶電磁耦合傳感器，通過信號調(diào)理后接入高速數(shù)據(jù)采集卡的通道上，進行三相同步觸發(fā)高速采樣，并經(jīng)光纖將采集數(shù)據(jù)傳輸至上位機。(2)對采集到的單個工頻周期波形進行數(shù)學形態(tài)濾波器處理，經(jīng)過數(shù)學形態(tài)學進行消噪，小閾值處理，消噪能力的同時盡可能多地保留信號的形態(tài)特征。(3)針對采集的多個工頻周期信號形成的q_ Φ (放電量-放電相位)譜圖，采用多相態(tài)譜圖聚類分析方法對放電信號進行比對，并根據(jù)典型絕緣缺陷放電指紋庫，在時頻空間內(nèi)進行有效甄別，進一步取出外部的放電干擾，保留最終的本次測量點的局部放電信號。針對電纜運行現(xiàn)場強電磁場干擾源較多，單純依賴硬件方法明顯剔除和防止外界電磁場干擾的措施難度很大的特點，采用抗干擾技術，即構建非線性的狹義數(shù)學形態(tài)濾波器對采集到的放電信號進行處理，有效消除噪聲并保留原始信號的必要形狀特征，最大限度地濾除現(xiàn)場干擾；同時，針對局放信號發(fā)生具有很大隨機性，屬于非平穩(wěn)信號，相鄰兩次放電時間間隔不固定的特性，基于信號多周期統(tǒng)計數(shù)據(jù)，采用多相態(tài)譜圖聚類分析的方法， 從多相態(tài)譜圖中萃取放電特性，結(jié)合典型缺陷局放特征參量和現(xiàn)場干擾實測數(shù)據(jù)，依托綜合特征指紋庫，應用時頻空間轉(zhuǎn)化、模式分類等有效算法建立專家診斷系統(tǒng)，為現(xiàn)場局放在線監(jiān)測提供直觀依據(jù)和有效分析手段，從而提高現(xiàn)場測試效率和放電類型判斷準確性。
權利要求1.一種超高壓電纜線路絕緣缺陷局部放電信號識別裝置，按照信號與數(shù)據(jù)流從前到后的關系，依次包括信號傳感器、局部放電采集單元、上位機和上位機抗干擾處理單元，其特征在于信號傳感器安裝于電纜附件接地線或交叉互聯(lián)線上來耦合局部放電信號；局部放電采集單元包括數(shù)據(jù)采集卡，接地線上混雜信號通過數(shù)據(jù)采集卡進行高速數(shù)據(jù)采集，并將采集數(shù)據(jù)傳輸至上位機；上位機接收采集數(shù)據(jù)后，由上位機抗干擾處理單元的抗干擾處理芯片進行數(shù)學形態(tài)濾波器處理和多相態(tài)譜圖聚類分析處理的抗干擾處理，提取出屬于該檢測點的局部放電信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的超高壓電纜線路絕緣缺陷局部放電信號識別裝置，其特征在于，所述信號傳感器是高頻寬帶信號傳感器，采用鎳鋅鐵氧體，頻率范圍為20kHz-20MHz，所述信號傳感器套接在電纜附件接地線或交叉互聯(lián)線上組成傳感器對。
3.根據(jù)權利要求1所述的超高壓電纜線路絕緣缺陷局部放電信號識別裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集卡最高采樣率為60MS/s，模擬帶寬為30MHz，A/D分辨率為12位，所述數(shù)據(jù)采集卡通過光纖傳輸網(wǎng)絡將采集數(shù)據(jù)傳送至上位機。
專利摘要本實用新型提供一種超高壓電纜線路絕緣缺陷局部放電信號識別裝置，按照信號與數(shù)據(jù)流從前到后的關系，依次包括信號傳感器、局部放電采集單元、上位機和上位機抗干擾處理單元，其特征在于信號傳感器安裝于電纜附件接地線或交叉互聯(lián)線上來耦合局部放電信號；局部放電采集單元包括數(shù)據(jù)采集卡，接地線上混雜信號通過數(shù)據(jù)采集卡進行高速數(shù)據(jù)采集，并將采集數(shù)據(jù)傳輸至上位機；上位機接收采集數(shù)據(jù)后，由上位機抗干擾處理單元的抗干擾處理芯片進行抗干擾處理，提取出屬于該檢測點的局部放電信號。本實用新型的裝置通過抗干擾手段可獲取完整的局部放電信號波形，去除外部干擾，為電纜設備的狀態(tài)維修提供強有力的技術支撐。
文檔編號G01R31/12GK202041614SQ20112007259
公開日2011年11月16日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權日2011年3月18日
發(fā)明者夏榮, 張學晉, 李文杰, 石繼勇, 穆廣祺, 羅俊華, 蒙邵新 申請人:國網(wǎng)電力科學研究院, 山西省電力公司太原供電分公司