基于雙端測量的高壓電纜局部放電在線監測系統的制作方法
【專利摘要】一種基于雙端測量的高壓電纜局部放電在線監測系統，屬于電力系統檢測設備領域。本發明的目的是提供一種通過高壓電纜兩個端點測量，來檢測高壓電纜局部放電的基于雙端測量的高壓電纜局部放電在線監測系統。本發明是由改進羅氏線圈、運放電路、一級程控放大電路、二級程控放大電路、單端信號轉差分信號電路、模數轉換電路、模數轉換電路模擬電源、提供+5V數字電源和提供-5V數字電源構成。本發明通過局放脈沖到達電纜兩端的時間差，就能輕易測出局放點的位置，即放電源的位置，可以看出，本發明由于同時在電纜兩端測量，大大忽略了信號在電纜中的衰減情況，因而擁有更高的精度。通過這樣的方法，我們就可以對較長的電纜進行檢測，也更加符合在線檢測的需要。
【專利說明】基于雙端測量的高壓電纜局部放電在線監測系統
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電力系統檢測設備領域。
【背景技術】
[0002] 局部放電檢測是有效判斷XLPE電纜絕緣狀況的重要手段。在實際應用中，為了更 快、更有效地檢測、排除電纜的故障和隱患，如何快速找出局部放電點是我們面對的重要問 題。局放定位的基礎方法是時域反射法（TDR)。通過對TDR法的研究可以看出，電纜中局放 點定位的關鍵是如何準確得到信號在時間上的延遲。傳統的電纜局放定位方法是時域反射 法（TDR)，也被稱之為行波法。把探測器連到長度為L的電纜的一端，距離局放點的距離為 X。局放點的局部放電會產生兩個電壓脈沖，一個是直接以Vm/s的傳播速度直接傳播到探 測器，另一個向電纜的另一端傳播。第一個脈沖在X/Ysec后到達探測器，而第二個脈沖被 電纜的另一端反射，會在經過了 2L-xm的傳播距離后到達探測器。所以，第二個脈沖會在 第一個脈沖的（2L-2x)/v后到達傳感器。通過具體的觀察測量，X可以被計算出來，這樣就 得到了局放點的位置。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種通過高壓電纜兩個端點測量，來檢測高壓電纜局部放電 的基于雙端測量的高壓電纜局部放電在線監測系統。
[0004] 本發明是由改進羅氏線圈、運放電路、一級程控放大電路、二級程控放大電路、單 端信號轉差分信號電路、模數轉換電路、模數轉換電路模擬電源、提供+5V數字電源和提 供-5V數字電源構成； 改進羅氏線圈：載流導線穿過羅氏線圈，在線圈上感應出電壓電流，電壓電流經過電阻 將電流轉換為電壓；線圈圍著磁芯纏繞，再引出經積分電阻接地；另一端接J14 ;其電路連 接是:M是線圈的互感，Ls是線圈的自感，Rs是線圈的等效電阻，Cs是線圈的等效雜散電容， R是線圈的積分電阻；一次側電流經過電流互感器變換到二次側，二次側通過電感Ls、電阻 Rs、積分電阻R串聯起來，線圈的等效雜散電容Cs并聯在積分電阻R兩端； 運放電路J14連接在同向比例放大器LMH6702的3腳，同向比例放大器LMH6702的6腳接一級程控放大電路U46的10腳； 一級程控放大電路：一級程控放大電路U46的7腳接二級程控放大器U47的8腳，在4、 5腳選擇放大倍數； 二級程控放大電路：二級程控放大電路U47的7腳接單端信號轉差分信號U40的8腳； 單端信號轉差分信號電路：單端信號轉差分信號電路U40的4、5腳分別接模數轉換電 路U41的2、3腳； 模數轉換電路：模數轉換電路U41的35至44腳接FPGA，控制引腳15、47腳控制35至 44腳的輸出信號； 模數轉換電路模擬電源：模數轉換電路模擬電源U5的5腳接在模數轉換電路U41的8、 13、15、28、30、31、33、46腳； 提供+5V數字電源和提供-5V數字電源：-5V數字電源的3腳接在運放電路U48的4 腳、一級程控放大電路U46的3、6腳和二級程控放大電路U47的3、6腳，+5V數字電源的12 腳接在運放電路U48的7腳、一級程控放大電路U46的8腳和二級程控放大電路U47的8 腳。
[0005] 本發明通過局放脈沖到達電纜兩端的時間差，就能輕易測出局放點的位置，即放 電源的位置，可以看出，本發明由于同時在電纜兩端測量，大大忽略了信號在電纜中的衰減 情況，因而擁有更高的精度。通過這樣的方法，我們就可以對較長的電纜進行檢測，也更加 符合在線檢測的需要。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006] 圖1是本發明改進后的羅氏線圈結構示意圖； 圖2是本發明改進后的羅氏線圈電路原理圖； 圖3是本發明運放電路圖； 圖4是本發明一級程控放大電路圖； 圖5是本發明二級程控放大電路圖； 圖6是本發明單端信號轉差分信號電路圖； 圖7是本發明模數轉換電路圖； 圖8是本發明模數轉換電路模擬電源電路圖； 圖9是本發明提供+5V數字電源電路圖； 圖10是本發明提供-5V數字電源電路圖； 圖11是本發明系統框圖。
【具體實施方式】
[0007] 本發明是由改進羅氏線圈、運放電路、一級程控放大電路、二級程控放大電路、單 端信號轉差分信號電路、模數轉換電路、模數轉換電路模擬電源、提供+5V數字電源和提 供-5V數字電源構成； 改進羅氏線圈：載流導線3穿過羅氏線圈，在線圈1上感應出電壓電流，電壓電流經過 電阻將電流轉換為電壓；線圈1圍著磁芯4纏繞，再引出經積分電阻2接地；另一端接J14 ; 其電路連接是:M是線圈的互感，Ls是線圈的自感，Rs是線圈的等效電阻，Cs是線圈的等效 雜散電容，R是線圈的積分電阻；一次側電流經過電流互感器變換到二次側，二次側通過電 感Ls、電阻Rs、積分電阻R串聯起來，線圈的等效雜散電容Cs并聯在積分電阻R兩端； 運放電路J14連接在同向比例放大器LMH6702的3腳，同向比例放大器LMH6702的6腳接一級程控放大電路U46的10腳； 一級程控放大電路：一級程控放大電路U46的7腳接二級程控放大器U47的8腳，在4、 5腳選擇放大倍數； 二級程控放大電路：二級程控放大電路U47的7腳接單端信號轉差分信號U40的8腳； 單端信號轉差分信號電路：單端信號轉差分信號電路U40的4、5腳分別接模數轉換電 路U41的2、3腳； 模數轉換電路：模數轉換電路U41的35至44腳接FPGA，控制引腳15、47腳控制35至 44腳的輸出信號； 模數轉換電路模擬電源：模數轉換電路模擬電源U5的5腳接在模數轉換電路U41的8、 13、15、28、30、31、33、46 腳； 提供+5V數字電源和提供-5V數字電源：-5V數字電源的3腳接在運放電路U48的4 腳、一級程控放大電路U46的3、6腳和二級程控放大電路U47的3、6腳，+5V數字電源的12 腳接在運放電路U48的7腳、一級程控放大電路U46的8腳和二級程控放大電路U47的8 腳。
[0008] 以下對本發明做進一步詳細的描述： 局放信號采集傳感器是一種寬頻帶互感器，其模型是帶高頻磁芯的羅柯夫斯基線圈， 也就是一種帶有高頻磁芯的穿心式電流互感器。結構如圖1所示。其基本原理是使電纜外 屏蔽層的局放脈沖電流通過磁場的變化在次級繞組中形成一個感應電流脈沖，再通過積分 電阻采集脈沖電壓信號，從而判斷電纜中有無局放，以及局放的大小。
[0009] 自積分式的羅氏線圈直接采用積分電阻，頻率響應高，是測量納秒級脈沖大電流 信號的理想手段，在國內外被廣泛應用。其測量原理及等效電路如圖所示，其中M是線圈的 互感，Ls是線圈的自感，Rs是線圈的等效電阻，C是線圈的等效雜散電容，R是線圈的積分 電阻。
[00101 枏據等效電路，可以列出電路方稈為： ai n
【權利要求】
1. 一種基于雙端測量的高壓電纜局部放電在線監測系統，其特征在于：是由改進羅氏 線圈、運放電路、一級程控放大電路、二級程控放大電路、單端信號轉差分信號電路、模數轉 換電路、模數轉換電路模擬電源、提供+5V數字電源和提供-5V數字電源構成； 改進羅氏線圈：載流導線（3)穿過羅氏線圈，在線圈（1)上感應出電壓電流，電壓電流 經過電阻將電流轉換為電壓；線圈（1)圍著磁芯（4)纏繞，再引出經積分電阻（2)接地；另一 端接J14;其電路連接是：M是線圈的互感，Ls是線圈的自感，Rs是線圈的等效電阻，Cs是 線圈的等效雜散電容，R是線圈的積分電阻；一次側電流經過電流互感器變換到二次側，二 次側通過電感Ls、電阻Rs、積分電阻R串聯起來，線圈的等效雜散電容Cs并聯在積分電阻 R兩J而； 運放電路J14連接在同向比例放大器LMH6702的3腳，同向比例放大器LMH6702的6 腳接一級程控放大電路U46的10腳； 一級程控放大電路：一級程控放大電路U46的7腳接二級程控放大器U47的8腳，在4、 5腳選擇放大倍數； 二級程控放大電路：二級程控放大電路U47的7腳接單端信號轉差分信號U40的8腳； 單端信號轉差分信號電路：單端信號轉差分信號電路U40的4、5腳分別接模數轉換電 路U41的2、3腳； 模數轉換電路：模數轉換電路U41的35至44腳接FPGA，控制引腳15、47腳控制35至 44腳的輸出信號； 模數轉換電路模擬電源：模數轉換電路模擬電源U5的5腳接在模數轉換電路U41的8、 13、15、28、30、31、33、46 腳； 提供+5V數字電源和提供-5V數字電源：-5V數字電源的3腳接在運放電路U48的4 腳、一級程控放大電路U46的3、6腳和二級程控放大電路U47的3、6腳，+5V數字電源的12 腳接在運放電路U48的7腳、一級程控放大電路U46的8腳和二級程控放大電路U47的8 腳。
【文檔編號】G01R31/12GK104316849SQ201410557055
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月20日 優先權日:2014年10月20日
【發明者】張喜林, 龐丹, 王振浩, 辛業春, 王朝斌, 邵偉燕 申請人:國網吉林省電力有限公司長春供電公司, 國家電網公司, 東北電力大學
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