電纜局放在線監(jiān)測系統(tǒng)

系統(tǒng)概述

   隨著我國電力事業(yè)不斷發(fā)展，電力電纜在電網(wǎng)建設(shè)與電網(wǎng)改造中得到越來越廣泛的應(yīng)用。但是，電纜及接頭因為材料問題、施工工藝問題、運(yùn)行環(huán)境問題、外力破壞問題或達(dá)到一定年限以后，常常會發(fā)生絕緣被擊穿而造成事故，因為電壓高、容量大，每次事故都可能造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。

   電纜的絕緣結(jié)構(gòu)中往往會由于加工技術(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，在電力電纜的運(yùn)輸、安裝過程當(dāng)中也可能會產(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，由于沒有有效的檢測手段，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。
 

   國內(nèi)外運(yùn)行經(jīng)驗和研究成果表明：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)的樹枝狀老化，而局部放電測量是定量分析樹枝狀劣化程度的有效方法之一。例如：在樹枝引發(fā)初期，電纜的局部放電量約 0.1pC；當(dāng)樹枝發(fā)展到介質(zhì)擊穿的臨界狀態(tài)時，其局部放電量可達(dá)到 1000pC。

    針對上述問題，我公司自主研發(fā)了JC-OM400L電纜局放在線監(jiān)測系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計方案，通過安裝在電纜接頭接地線上的高頻脈沖電流傳感器，來耦合電纜本體及接頭處的局部放電脈沖電流信號；耦合到的脈沖電流信號通過同軸電纜傳送至前端監(jiān)測采集器，對模擬信號經(jīng)過放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號再通過光纖傳送至后臺服務(wù)器。后臺服務(wù)器對所有傳感器的信號分別進(jìn)行分類識別分析、計算，并將這些通過計算獲得的放電信息數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)庫中，同時在監(jiān)測系統(tǒng)的軟件上顯示監(jiān)測結(jié)果。

    該系統(tǒng)包括高頻脈沖電流傳感器、在線監(jiān)測儀（監(jiān)測采集器）、現(xiàn)場監(jiān)控柜、高性能工業(yè)計算機(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)測儀（監(jiān)測采集器）、高性能工業(yè)計算機(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)主要功能及技術(shù)

   系統(tǒng)適用于 10KV 及以上電壓等級的電纜局部放電在線監(jiān)測。能實時監(jiān)測放電量，放電相位，放電次數(shù)等基本局部放電參數(shù)；計算出各個接頭及各段電纜局部放電幅值、頻次；經(jīng)多次采集（一般測量 50 個工頻周期）后，從數(shù)據(jù)庫提取數(shù)據(jù)進(jìn)行譜圖分析和數(shù)據(jù)報表以確定放電點相對位置，必要時給出報警。并可按照客戶要求，提供有關(guān)參數(shù)的統(tǒng)計量。能存儲測試譜圖、放電趨勢，從而及時發(fā)現(xiàn)電纜及接頭的絕緣缺陷，并為評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

（1）監(jiān)測系統(tǒng)采用開合式傳感器，結(jié)構(gòu)緊湊，拆卸安裝方便，不需要停電，可以很方便的對重點站、重點設(shè)備、異常設(shè)備進(jìn)行長期監(jiān)測。

（2）監(jiān)測系統(tǒng)采用雙端定位測量法，可實現(xiàn)對電纜本體產(chǎn)生的局部放電進(jìn)行實時定位， 理想條件下定位精度可達(dá)+/-3 米。

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

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

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

（6）在無法鋪設(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、開口式高頻傳感器:

   2、電纜局放在線監(jiān)測裝置（現(xiàn)場采集器）:

監(jiān)測主機(jī)（可定制壁掛式）

   3、現(xiàn)場監(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：

（1）具備實時數(shù)據(jù)顯示功能，直接顯示傳感器測到的局放數(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表之間的疊加對比等功能。

（3）在線監(jiān)測系統(tǒng)有智能診斷軟件對各種缺陷進(jìn)行自動辨認(rèn)，系統(tǒng)自動將采集到的信號進(jìn)行模式識別，能判斷出不同類型局放信號，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。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警和漏報警。

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

（5）具有將局放數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)自動輸出到Word或Excel等軟件的功能。

（6）實現(xiàn)遠(yuǎn)程測試、診斷、查詢、訪問等功能，通過站端數(shù)據(jù)綜合處理單元將數(shù)據(jù)實時傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心進(jìn)行統(tǒng)一管理及診斷。局域網(wǎng)中遠(yuǎn)程客戶可通過網(wǎng)絡(luò)方式在任何時間接入系統(tǒng)，查看監(jiān)測診斷結(jié)果。

（7）采用閾值報警、關(guān)聯(lián)報警和趨勢報警等多種報警模式；可設(shè)置多個報警級別。能自動捕捉并記錄啟動報警的局放信號，同時進(jìn)行報警，報警包括聲、光等多種報警形式，并提供可接入主控制室的信號接口。

（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)建日期及訪問時間等歷史數(shù)據(jù)。

（10）根據(jù)保存的數(shù)據(jù)可以自動繪制每一測點的信號圖譜。自動對每天，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。同時要求具有手動選擇時間功能。所繪圖表能導(dǎo)出到word文檔方便制作各類報表使用。

（11）具備訪問該系統(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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