局部放電檢測系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種局部放電檢測系統。該局部放電檢測系統包括：高壓產生設備，連接至被測電纜，用于激發被測電纜產生阻尼振蕩波；故障檢測設備，與高壓產生設備連接，用于對被測電纜進行局部放電檢測。通過本實用新型，解決了相關技術中局部放電檢測系統采用直流加壓對電纜有損傷以及局部放電檢測系統無法同時進行耐壓試驗的問題，進而避免了直流電壓下被測電纜缺陷處積累的空間電荷對電纜絕緣造成損傷，同時實現了在局部放電檢測系統中同時進行耐壓試驗。
【專利說明】局部放電檢測系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力系統領域，具體而言，涉及一種局部放電檢測系統。
【背景技術】
[0002]隨著電網技術的快速發展，交聯聚乙烯電纜(簡稱XLPE)具有良好的電性能和熱性能，并且結構簡單，制造周期短，工作耐受溫度高，無油，敷設方便，供電安全可靠，有利于美化城市，因而被廣泛地應用于電力系統的各個電壓等級中。但是，交聯聚乙烯電纜的絕緣結構中往往會由于加工技術上的難度或原材料不純而存在氣隙和有害性雜質，或者由于工藝原因在絕緣與半導電屏蔽層之間存在間隙或半導電體向絕緣層突出，在這些氣隙和雜質尖端處極易產生局部放電，同時在電力電纜的安裝和運行過程當中也可能會產生各種絕緣缺陷導致局部放電。局部放電是電纜絕緣劣化的征兆，也是造成絕緣劣化的重要原因之一，局部放電是電力電纜運行中的一個較大的安全隱患，局部放電如果發展到一定程度將會導致絕緣擊穿而造成電網事故。因此，對電力電纜及其接頭進行局部放電檢測和定位研宄有著重要的意義和經濟價值。
[0003]目前應用于電纜線路的局部放電檢測方法主要包括高頻局部放電檢測法、超高頻、超聲波法、阻尼振蕩波(OWTS)法等。高頻局部放電檢測法核心部件為羅格夫斯基線圈型電流傳感器(簡稱羅氏線圈)，羅氏線圈從電纜接頭和電纜終端的接地線或交叉互聯線處耦合高頻脈沖，該檢測方法可以帶電進行局部放電檢測、攜帶方便、操作便捷，但是需要對電纜線路每個電纜接頭、終端進行檢測，對于長電纜線路進行檢測較為費時、費力。阻尼振蕩波法(OWTS)現已成功應用于1kV交聯聚乙烯電纜線路的局部放電檢測中，尚未在35kV及以上電壓等級的電纜線路中推廣。阻尼振蕩波法(OWTS)采用直流加壓方式，在電壓達到預設值后通過快速閉合電氣回路產生阻尼振蕩波，通過阻尼振蕩波對電纜及接頭潛在的缺陷進行有效激發，并通過計算脈沖信號的入射波與反射波的時間差來進行局部放電源定位。該方法可以對整條電纜線路包括電纜本體及電纜接頭等進行局部放電檢測并定位，但是直流加壓可能對交聯聚乙烯電纜產生潛在危害。此外，該套設備僅進行局部放電檢測，在耐壓試驗時需采用另外一套設備，這給耐壓與局部放電試驗帶來了很大的不便。
[0004]針對相關技術中局部放電檢測系統采用直流加壓對電纜有損傷以及局部放電檢測系統無法進行耐壓試驗的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
實用新型內容
[0005]本實用新型的主要目的在于提供一種局部放電檢測系統，以解決相關技術中局部放電檢測系統采用直流加壓對電纜有損傷以及局部放電檢測系統無法進行耐壓試驗的問題。
[0006]為了實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種局部放電檢測系統。該局部放電檢測系統包括:高壓產生設備，連接至被測電纜，用于激發被測電纜產生阻尼振蕩波；故障檢測設備，與高壓產生設備連接，用于對被測電纜進行局部放電檢測。
[0007]進一步地，高壓產生設備包括:電源電路，用于提供交流電；電流處理電路，第一端與電源電路連接，用于將交流電轉化為方波信號；諧振回路；勵磁變壓器，該勵磁變壓器的第一端與電流處理電路的第二端連接，該勵磁變壓器的第二端與諧振回路連接。
[0008]進一步地，電流處理電路包括:整流電路，該整流電路的第一端與電源電路連接，用于將電源電路提供的交流電整流成直流電；濾波電容，與整流電路的第二端連接；逆變電路，與濾波電容相連接。
[0009]進一步地，故障檢測設備包括:局部放電信號檢測電路，用于檢測阻尼振蕩波激發被測電纜的局部放電位置產生的局部放電信號；局部放電定位電路，與局部放電信號檢測電路相連接，用于定位被測電纜的局部放電位置。
[0010]進一步地，局部放電信號檢測電路包括:分壓器，與被測電纜連接，用于采集阻尼振蕩波的電壓信號；信號采集電路，與被測電纜連接，用于采集局部放電信號。
[0011]進一步地，信號采集電路包括:檢測電路，與被測電纜連接，其中，該檢測電路包括檢測阻抗和高壓耦合電容；放大電路，該放大電路的輸入端與檢測阻抗并聯；采集卡，該采集卡的輸入端與放大電路的輸出端并聯。
[0012]進一步地，局部放電定位電路包括:工控機，該工控機與采集卡的輸出端連接，用于確定被測電纜的局部放電位置。
[0013]進一步地，該局部放電檢測系統還包括:控制器，該控制器的第一端與逆變電路連接，用于當被測電纜的電壓達到預設電壓時，該控制器控制逆變電路短路。
[0014]進一步地，該局部放電檢測系統還包括:開關電路，其中，該開關電路至少包括以下任意一種電路:刀閘開關，與電源電路連接，用于控制電源電路供電；主接觸器，與電流處理電路連接；以及鑰匙開關，與控制器的第二端連接。
[0015]進一步地，控制器的第三端與采集卡連接，用于產生觸控信號，其中，該觸控信號用于觸發采集卡采集局部放電信號。
[0016]通過本實用新型，采用高壓產生設備，連接至被測電纜，用于激發被測電纜產生阻尼振蕩波；故障檢測設備，與高壓產生設備連接，用于對被測電纜進行局部放電檢測，解決了相關技術中局部放電檢測系統采用直流加壓對電纜有損傷以及局部放電檢測系統無法進行耐壓試驗的問題，進而避免了直流電壓下被測電纜缺陷處積累的空間電荷對電纜絕緣的損傷，同時實現了在局部放電檢測系統中進行耐壓試驗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0018]圖1是根據本實用新型實施例的局部放電檢測系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0019]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。
[0020]為了使本領域的技術人員更好的理解本實用新型，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型的實施例進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分的實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，在本領域普通技術人員沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本實用新型的保護范圍。
[0021]需要說明的是，本實用新型的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”等是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這里描述的本實用新型的實施例能夠除了在這里圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含。
[0022]本實用新型旨在提供一種局部放電檢測系統，該系統是根據被測電纜變頻串聯諧振耐壓的原理，即利用勵磁變壓器激發串聯諧振回路，調節變頻控制器的輸出頻率，使諧振回路發生串聯諧振，被測電纜電壓為系統的諧振電壓。當被測電纜達到預定試驗電壓后，閉合電子開關，使諧振回路短路并開始放電，則被測電纜上產生阻尼振蕩波電壓，同時利用故障檢測設備進行被測電纜局部放電的檢測以及定位。
[0023]圖1是根據本實用新型實施例的局部放電檢測系統的示意圖，如圖1所示，該局部放電檢測系統包括:高壓產生設備10，故障檢測設備20，控制器30和開關電路40。其中，高壓產生設備10包括:電源電路101，電流處理電路102，諧振回路103以及勵磁變壓器104。故障檢測設備20包括:局部放電信號檢測電路201以及局部放電定位電路202。
[0024]高壓產生設備10，連接至被測電纜，用于激發被測電纜產生阻尼振蕩波。
[0025]該高壓產生設備10具體包括:電源電路101，用于提供交流電；電流處理電路102，第一端與電源電路連接，用于將交流電轉化為方波信號；諧振回路103 ;勵磁變壓器104，該勵磁變壓器的第一端與電流處理電路的第二端連接，該勵磁變壓器的第二端與諧振回路連接。
[0026]電源電路101主要向系統提供380V或者220V的交流電，該局部放電檢測系統將電源電路提供的交流電交給電流處理電路102進行處理。其中該電流處理電路102具體包括:整流電路，該整流電路的第一端與電源電路101連接，主要用于將電源電路101提供的交流電整流成直流電，該整流電路通過三隊整理晶閘管組成，兩兩串聯之后進行并聯；濾波電容，與整流電路的第二端連接，整流電路輸出端輸出的直流電充到大容量的濾波電容中；逆變電路，與濾波電容相連接，該逆變電路經由四個絕緣柵雙極型晶體管IGBT組成逆變橋，使直流信號轉變為方波信號。由逆變電路生成的方波信號經由勵磁變壓器104輸出到諧振回路103，其中諧振回路103由電抗器L以及被測電纜組成。通過調節激勵電壓的頻率使諧振回路103達到諧振狀態，提高激勵電壓，從而使被測電纜的電壓達到預設電壓值。當被測電纜的電壓達到預設電壓值時，進行局部放電位置的檢測。將諧振回路103短路，在被測電纜上得到阻尼振蕩波正選電壓。
[0027]故障檢測設備20，與高壓產生設備10連接，用于對被測電纜進行局部放電檢測。
[0028]該故障檢測設備20包括:局部放電信號檢測電路201，用于檢測阻尼振蕩波激發被測電纜的局部放電位置產生的局部放電信號；局部放電定位電路202，與局部放電信號檢測電路相連接，用于定位被測電纜的局部放電位置。
[0029]具體地，局部放電信號檢測電路201可以包括:分壓器，與被測電纜連接，用于采集阻尼振蕩波的電壓信號；信號采集電路，與被測電纜連接，用于采集局部放電信號。其中該信號采集電路可以包括:檢測電路，與被測電纜連接，其中，該檢測電路包括檢測阻抗和高壓耦合電容；放大電路，該放大電路的輸入端與檢測阻抗并聯，主要用于將檢測電路采集到的局部放電信號進行放大；采集卡，該采集卡的輸入端與放大電路的輸出端并聯，采集卡中包含局部放電信號以及阻尼振蕩波電壓信號。
[0030]具體地，局部放電定位電路202包括:工控機，該工控機與采集卡的輸出端連接，在工控機中對采集卡中的信號進行數據分析計算，對局部放電信號的放電類型以及放電位置進行判定，主要用來確定被測電纜的局部放電位置。
[0031]該局部放電檢測系統對被測電纜進行交流耐壓試驗后通過交流阻尼振蕩波采集局部放電信號，進行數據分析，判斷被測電纜局部放電信號的放電類型、故障位置等。
[0032]該局部放電檢測系統還包括:控制器30，該控制器的第一端與逆變電路連接，用于當被測電纜的電壓達到預設電壓時，該控制器控制逆變電路短路，使諧振回路發生諧振，產生阻尼振蕩波。其中，控制器30的第三端與采集卡連接，用于產生觸控信號，其中，該觸控信號用于觸發采集卡采集局部放電信號。當被測電纜的電壓達到預設電壓值時，控制器30首先空空逆變電路，使逆變電路相當于一個閉合開關，從而使諧振回路短路，發生諧振，使被測電壓產生阻尼振蕩波，分壓器將該阻尼振蕩波進行分壓，經過取樣、過濾盒保護后將該阻尼振蕩波的電壓信號發送給控制器，控制器收到該電壓信號后向采集卡發送一個觸控信號，控制采集卡開始采集阻尼振蕩波電壓信號。
[0033]該局部放電檢測系統還可以開關電路40，其中，該開關電路至少包括以下任意一種電路:刀閘開關，與電源電路101連接，用于控制電源電路供電；主接觸器，與電流處理電路連接；以及鑰匙開關，與控制器的第二端連接。
[0034]上述刀閘開關與電源電路101連接，當該刀閘開關閉合時，電源電路101向局部放電檢測系統提供交流電，當該刀閘開關斷開時，電源電路101不會向局部放電檢測系統提供交流電。當該刀閘開關閉合時，主接觸器用于控制高壓產生設備10，當主接觸器閉合時，高壓產生設備10工作，調節被測電纜的電壓。當被測電纜的電壓達到預設電壓值時，諧振回路103發生串聯諧振，被測電纜產生阻尼振蕩波。鑰匙開關主要用于控制控制器30，當鑰匙開關閉合時，該控制器30才能實現對局部放電檢測系統中其他部分的控制。在進行局部放電位置定位時，該控制器30還可以與工控機進行信號交互。實現對局部放電信號的一些參數的設定以及對局部放電信號的保護等功能。
[0035]該局部放電檢測系統將每個振蕩周期獲得局部放電信號分解為相位相關模式，通過對被測電纜實行逐級加壓的方式得到局部放電起始電壓，局部放電熄滅電壓和局部放電水平三個參數，并通過統計處理和分類，以便更好地識別局部放電信號，最終可以根據被測電纜或附件典型退化的例子構建局部放電測量的數據庫，從而判別設備老化狀況。
[0036]振蕩波電壓下的電纜局部放電定位原理根據電磁波傳輸反射原理，在局部放電處產生局部放電脈沖向電纜兩端傳播，在電纜端頭處如果沒有匹配阻抗，局部放電脈沖將在端頭處反射，根據在測量端測量的第一個沿測量端傳輸的脈沖及經另一端反射后傳回測量端脈沖的時間差即可計算出局部放電距離測量端的距離，從而定位出局部放電的部分。在振蕩波電壓下，每一個振蕩周期根據測量局部放電時可測放電幅值及此放電脈沖經遠端反射后的脈沖幅值，計算出放電距離測量端的位置。
[0037]在產生阻尼振蕩波前變頻諧振電源中含有較多的干擾信號，這些干擾信號幅值較大，可能是變頻電源中的可控硅堆動作，晶匝管、IGBT開關動作引起產生的。本實用新型第一實施例中采用控制器控制逆變電路閉合由其中兩個IGBT組成的開關后，整個電源的干擾減少到不影響局放測量的水平，具有較好的效果。
[0038]本實用新型局部放電位置檢測系統在基于變頻諧振的阻尼振蕩波電壓下對XLPE電纜進行局部放電現場檢測及定位，采用傳統的電容耦合局部放電信號，通過檢測阻抗提取局部放電信號。諧振電路的高Q值的優點是使得能在一系列正弦衰減振蕩電壓下可以測量局部放電。由于利用變頻諧振電壓給被測電纜充電時一些可控硅以及開關動作等會給局放測量帶來干擾，因此局部放電測量電路使用逆變電路組成的開關電路快速閉合以抑制電源帶來的干擾。局部放電測量頻帶選擇根據IEC60270推薦的頻段，而在定位時，帶寬上升至10MHz。將每個振蕩周期獲得局部放電信息分解為類似于工頻周期下相位相關模式，并通過統計處理和分類，以使得更好地識別局部放電信號，最終可以根據電纜或附件典型退化的例子構建局部放電測量的數據庫，以更好地判別設備老化狀況。
[0039]通過本實用新型，采用高壓產生設備，連接至被測電纜，用于激發被測電纜產生阻尼振蕩波；故障檢測設備，與高壓產生設備連接，用于對被測電纜進行局部放電檢測，解決了相關技術中局部放電檢測系統采用直流加壓對電纜有損傷以及局部放電檢測系統無法進行耐壓試驗的問題，進而避免了直流電壓下被測電纜缺陷處積累的空間電荷對電纜絕緣的損傷，同時實現了在局部放電檢測系統中進行耐壓試驗。
[0040]根據本實用新型實施例，對局部放電檢測系統的工作原理介紹如下:
[0041]提高被測電纜的電壓。該對被測電纜進行局部放電檢測的方法首先獲取交流電，該交流電由局部放電檢測系統的電源電路提供；然后將交流電進行處理，包括將交流電整流成直流電，將直流電轉換為方波信號；將上述方波信號加壓到被測電纜上；通過調節激勵電壓提高被測電纜的電壓。其中，將交流電整流成直流電是通過局部放電檢測系統的整流電路實現的，將直流電轉換為方波信號是通過局部放電檢測系統的逆變電路實現的，調節激勵電壓是通過局部放電檢測系統的勵磁變壓器實現的。
[0042]當被測電纜的電壓達到預設電壓值時，獲取阻尼振蕩波。通過調節激勵電壓的頻率使諧振回路發生串聯諧振，提高被測電纜的電壓。當被測電纜的電壓達到預設電壓值時，控制控制器將逆變電路轉化為開關電路，將該開關電路迅速閉合，使諧振回路短路，在被測電纜上將得到阻尼振蕩波正弦電壓。
[0043]獲取局部放電信號。阻尼振蕩波激發被測電纜的缺點點產生局部放電信號，利用局部放電系統中的檢測電路首次獲取阻尼振蕩波的電壓信號，將該電壓信號發送給控制器，控制器收到電壓信號時向采集卡發送觸發信號，通知采集卡開始采集局部放電信號。局部放電信號到達采集卡之前會經過放大電路進行放大。
[0044]根據局部放電信號進行局部放電檢測。根據局部放電信號進行局部放電檢測包括對被測電纜局部放電的檢測以及定位。對被測電纜局部放電的檢測通過對被測電纜實行逐級加壓的方式得到局部放電起始電壓，局部放電熄滅電壓和局部放電水平三個參數，并通過統計處理和分類，以便更好地識別局部放電信號，最終可以根據被測電纜或附件典型退化的例子構建局部放電測量的數據庫，從而判別設備老化狀況。對被測電纜局部放電的定位是根據電磁波傳輸反射原理，在局部放電處產生局部放電脈沖向電纜兩端傳播，在電纜端頭處如果沒有匹配阻抗，局部放電脈沖將在端頭處反射，根據在測量端測量的第一個沿測量端傳輸的脈沖及經另一端反射后傳回測量端脈沖的時間差即可計算出局部放電距離測量端的距離，從而定位出局部放電的部分
[0045]本實用新型實施例的局部放電檢測系統采用提高被測電纜的電壓；當被測電纜的電壓達到預設電壓值時，獲取阻尼振蕩波；獲取局部放電信號；根據局部放電信號進行局部放電檢測，解決了現有技術對被測電纜進行局部放電檢測時采用直流加壓對電纜有損傷以及無法同時進行耐壓試驗的問題，進而避免了直流電壓下被測電纜缺陷處積累的空間電荷對電纜絕緣的損傷，同時實現了在局部放電檢測系統中進行耐壓試驗。
[0046]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種局部放電檢測系統，其特征在于，包括: 高壓產生設備，連接至被測電纜，用于激發所述被測電纜產生阻尼振蕩波；以及 故障檢測設備，與所述高壓產生設備連接，用于對所述被測電纜進行局部放電檢測， 其中，所述高壓產生設備包括: 電源電路，用于提供交流電； 電流處理電路，第一端與所述電源電路連接，用于將所述交流電轉化為方波信號； 諧振回路；以及 勵磁變壓器，所述勵磁變壓器的第一端與所述電流處理電路的第二端連接，所述勵磁變壓器的第二端與所述諧振回路連接， 所述電流處理電路包括: 整流電路，所述整流電路的第一端與所述電源電路連接，用于將所述電源電路提供的交流電整流成直流電； 濾波電容，與所述整流電路的第二端連接；以及 逆變電路，與所述濾波電容相連接， 所述故障檢測設備包括: 局部放電信號檢測電路，用于檢測所述阻尼振蕩波激發所述被測電纜的局部放電位置產生的局部放電信號；以及 局部放電定位電路，與所述局部放電信號檢測電路相連接，用于定位所述被測電纜的局部放電位置。
2.根據權利要求1所述的局部放電檢測系統，其特征在于，所述局部放電信號檢測電路包括: 分壓器，與所述被測電纜連接，用于采集所述阻尼振蕩波的電壓信號；以及 信號采集電路，與所述被測電纜連接，用于采集所述局部放電信號。
3.根據權利要求2所述的局部放電檢測系統，其特征在于，所述信號采集電路包括: 檢測電路，與所述被測電纜連接，其中，所述檢測電路包括檢測阻抗和高壓耦合電容； 放大電路，所述放大電路的輸入端與所述檢測阻抗并聯；以及 采集卡，所述采集卡的輸入端與所述放大電路的輸出端并聯。
4.根據權利要求2所述的局部放電檢測系統，其特征在于，所述局部放電定位電路包括: 工控機，所述工控機與所述采集卡的輸出端連接，用于確定所述被測電纜的局部放電位置。
5.根據權利要求3所述的局部放電檢測系統，其特征在于，所述檢測系統還包括: 控制器，所述控制器的第一端與所述逆變電路連接，用于當所述被測電纜的電壓達到預設電壓時，所述控制器控制所述逆變電路短路。
6.根據權利要求5所述的局部放電檢測系統，其特征在于，所述檢測系統還包括: 開關電路，其中，所述開關電路至少包括以下任意一種電路: 刀閘開關，與所述電源電路連接，用于控制所述電源電路供電； 主接觸器，與所述電流處理電路連接；以及 鑰匙開關，與所述控制器的第二端連接。
7.根據權利要求5所述的局部放電檢測系統，其特征在于，所述控制器的第三端與所述采集卡連接，用于產生觸控信號，其中，所述觸控信號用于觸發所述采集卡采集所述局部放電信號。
【文檔編號】G01R31/12GK204256111SQ201420543383
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年9月19日 優先權日:2014年9月19日
【發明者】任志剛, 郭鑫宇, 劉若溪, 程序, 任健聰, 齊偉強, 王文山, 陶詩洋 申請人:國家電網公司, 國網北京市電力公司
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