專利名稱：基于電磁波及高頻ct的電力電纜局部放電在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術領域：
[0001]本實用新型涉及供電網在線監(jiān)測技術，更詳細地講是關于供電網絡中對電カ電纜進行實時監(jiān)測的基于電磁波及高頻CT的電カ電纜局部放電在線監(jiān)測裝置。
背景技術：
隨著我國城市電網改造和升級步伐的進ー步加快，電カ電纜越來越多的應用于各種電壓等級的輸電線路和配電網中。投入運行后，由于在電纜生產、運輸、安裝及運行過程中引入雜質、氣泡、毛刺、凸起等缺陷，或長期受到水分、潮氣、化學物質的侵蝕滲透，引發(fā)電纜絕緣老化，影響電纜運行壽命。目前，國內對高壓XLPE電纜絕緣檢測多進行周期性的耐壓試驗，該方法對明顯缺陷較有效，而對于那些需發(fā)展數(shù)年才逐步顯現(xiàn)老化跡象的絕緣薄弱點卻無能為力。局部放電指發(fā)生在電纜本體絕緣或附件中的非貫穿性放電現(xiàn)象。在局部放電過程中，絕緣材料高分子的化學鍵產生解列，在放電點上的發(fā)熱可達到很高的溫度，使絕緣材料在放電點被燒焦或融化；溫度升高還會產生熱裂解，使介質電導及損耗增加，加速絕緣老化；局部放電過程還會產生許多活性生成物,腐蝕絕緣體,使介質性能劣化；連續(xù)爆破性的放電及放電產生的高壓氣體都會使絕緣體產生微裂，形成電樹枝老化。研究證明，電纜局部放電量與其絕緣狀況密切相關，放電量增大預示著電纜絕緣可能存在危害電纜安全運行的缺陷。因此，準確測量電纜局部放電量是判斷電纜絕緣品質最直觀、有效的方法。國外雖在六十年代起開展了關于電纜絕緣局部放電檢測方法的研究，并進行了長期的實踐摸索，但對XLPE電纜絕緣老化及其檢測技術的研究仍不完善。此外，由于110 kV與220 kV級XLPE電纜在世界上開發(fā)應用至今不過30余年，不像充油電纜有50年以上成熟的使用經驗并且具備完善的絕緣老化檢測方法。因此，深入研究XLPE電纜局部放電的測量方法，對正確評估電纜絕緣安全狀態(tài)、保障電カ系統(tǒng)的可靠供電具有重要的理論意義和實用價值。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種能消除上述缺點，具有結構合理、操作簡單、安全可靠、監(jiān)測及時、判斷準確、成本低廉等特點的基于電磁波及高頻CT的電カ電纜局部放電在線監(jiān)測裝置，它結合光纖通信系統(tǒng)和專家識別系統(tǒng)，對電カ電纜的絕緣狀況進行實時準確判斷，驗證配電電纜局放在線監(jiān)測系統(tǒng)的有效性。大大地提高了供電網絡的安全性，避免了網線的事故發(fā)生，減低了網線的使用成本，是理想的供電網絡中對電カ電纜進行實時監(jiān)測的局部放電在線監(jiān)測專用配套裝置。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案ー種基于電磁波及高頻CT的電カ電纜局部放電在線監(jiān)測裝置，它包括分布于電纜各個監(jiān)測位置的寬頻帶Rogowski線圈電流互感器,寬頻帶Rogowski線圈電流互感器與相應的信號放大模塊連接，信號放大模塊通過傳輸光纖與數(shù)據(jù)采集卡連接，數(shù)據(jù)采集卡與計算機連接。通常該計算機可為裝在后臺專家分析系統(tǒng)的計算機。所述寬頻帶Rogowski線圈電流互感器安裝在電纜接頭、本體或者接地線處,感應局放脈沖信號。所述數(shù)據(jù)采集卡為多通道高速數(shù)據(jù)采集卡。所述信號放大模塊為寬帶信號放大模塊。所述寬頻帶Rogowski線圈電流互感器采用錳鋅鐵氧體材料的矩形截面環(huán)形骨架，外、內徑和高度分別為120、50和50mm，線圈的積分電阻R =50 Ω，匝數(shù)N=IO，線圈的理論靈敏度為5V/A。所述寬頻帶Rogowski線圈電流互感器設有上下蓋可拆鋁殼環(huán)狀屏蔽盒，厚度為5mm ο本發(fā)明設計了ー種基于高頻傳感器的電カ電纜局放在線監(jiān)測系統(tǒng)，應用于10 kV電纜運行，對電纜局部放電進行監(jiān)測和預警。電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由分布于電纜各個監(jiān)測位置的寬頻帶Rogowski線圈電流互感器、信號放大模塊、傳輸光纖、數(shù)據(jù)采集卡及后臺專家分析系統(tǒng)構成，實現(xiàn)局放信號的采集、處理、轉換、傳輸以及顯示報警等功能。Rogowski線圈(簡稱羅氏線圈)由鐵氧體材料制成,根據(jù)電磁場稱合原理測量局部放電脈沖電流信號。如圖2所示，羅氏線圈是I :N的電流互感器，環(huán)形鐵氧體材料充當原邊，為單匝線圈；其副邊線圈是ー個窗ロ面積較大而截面較小的N匝環(huán)形繞組，其結構與等效電路如圖3所示。圖2、圖3中，M為羅氏線圈的互感；Rs為線圈的等效電阻；Ls為線圈的自感；Cs為線圈的等效雜散電容；R為線圈積分電阻。線圈副邊繞組與原邊被測電流I (t)所產生的磁通相交鏈，線圈輸出的感應電壓UO(t)與被測電流I(t)之間有如下關系[13]:U = M- (I)式中，M為線圈與載流導體間的互感系數(shù)。由于XLPE電カ電纜局部放電脈沖持續(xù)時間短，信號幅值小，根據(jù)電流傳感器等效電路，適合采用高頻小信號并聯(lián)諧振回路理論對電纜局部放電信號進行分析M。選取不同的線圈負載，羅氏線圈又可分為外積分式和自積分式。外積分式羅氏線圈的負載包括積分電容和積分電阻，但因受積分器頻率性能的影響，其測量的頻率響應受到限制，在納秒級電流信號測量中很難應用。而自積分式羅氏線圈直接采用積分電阻，頻率響應高，是測量納秒級脈沖電流信號的理想手段，本文所研究的羅氏線圈采用自積分式。不考慮雜散電容Cs，根據(jù)圖I所示等效電路，其傳遞函數(shù)為M(S) = (2)式中，R為積分電阻，N為線圈匝數(shù)。由式⑵可以看出，羅式線圈的傳遞函數(shù)是常數(shù)，與頻率無關；響應靈敏度與R成正比，與N成反比。但是在高頻下，雜散電容的影響很大，不能被忽略，傳遞函數(shù)為[0024]
權利要求1.一種基于電磁波及高頻CT的電力電纜局部放電在線監(jiān)測裝置，其特征在于它包括分布于電纜各個監(jiān)測位置的寬頻帶Rogowski線圈電流互感器,寬頻帶Rogowski線圈電流互感器與相應的信號放大模塊連接，信號放大模塊通過傳輸光纖與數(shù)據(jù)采集卡連接，數(shù)據(jù)采集卡與計算機連接。
2.如權利要求I所述的基于電磁波及高頻CT的電力電纜局部放電在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述的寬頻帶Rogowski線圈電流互感器安裝在電纜接頭、本體或者接地線處,感應局放脈沖信號。
3.如權利要求I所述的基于電磁波及高頻CT的電力電纜局部放電在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集卡為多通道高速數(shù)據(jù)采集卡。
4.如權利要求I所述的基于電磁波及高頻CT的電力電纜局部放電在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述信號放大模塊為寬帶信號放大模塊。
5.如權利要求I所述的基于電磁波以及高頻CT的電力電纜局部放電在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述寬頻帶Rogowski線圈電流互感器采用錳鋅鐵氧體材料的矩形截面環(huán)形骨架，外、內徑和高度分別為120、50和50mm，線圈的積分電阻R =50 Q，匝數(shù)N=10，線圈的理論靈敏度為5V/A。
6.如權利要求I或2或5所述的基于電磁波及高頻CT的電力電纜局部放電在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述寬頻帶Rogowski線圈電流互感器設有上下蓋可拆鋁殼環(huán)狀屏蔽盒，厚度為5mm。
專利摘要一種基于電磁波及高頻CT的電力電纜局部放電在線監(jiān)測裝置包括分布于電纜各個監(jiān)測位置的寬頻帶Rogowski線圈電流互感器，寬頻帶Rogowski線圈電流互感器與相應的信號放大模塊連接，信號放大模塊通過傳輸光纖與數(shù)據(jù)采集卡連接，數(shù)據(jù)采集卡與計算機連接。它結合光纖通信系統(tǒng)和專家識別系統(tǒng)，對電力電纜的絕緣狀況進行實時準確判斷，驗證配電電纜局放在線監(jiān)測系統(tǒng)的有效性。提高了供電網絡的安全性，避免了網線的事故發(fā)生，減低了網線的使用成本，是理想的供電網絡中對電力電纜進行實時監(jiān)測的局部放電在線監(jiān)測專用配套裝置。
文檔編號G01R31/12GK202383238SQ20112050267
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權日2011年12月6日
發(fā)明者蘭先明, 孫曉斌, 莊立生, 張利群, 張永強, 徐強, 時翔, 江川, 王華廣, 王澤眾, 董嘯, 蔡健, 趙生傳, 郝代濤, 郭英雷, 陳志勇, 齊蔚海 申請人:山東電力集團公司青島供電公司