电缆局部放电在线监测专家系统

随着我国电力事业不断发展，电力电缆在电网建设与电网改造中得到越来越广泛的应用。但是，电缆及接头因为材料问题、施工工艺问题、运行环境问题、外力破坏问题或达到一定 年限以后，常常会发生绝缘被击穿而造成事故，因为电压高、容量大，每次事故都可能造成 重大的经济损失。电缆的绝缘结构中往往会由于加工技术上的难度或原材料不纯而存在气隙和有害性杂质，或者由于工艺原因，在绝缘与半导电屏蔽层之间存在间隙或半导电体向绝缘层突出，在这些气隙和杂质尖端处极易产生局部放电（PD）。同时，在电力电缆的运输、安装过程当中也可能会产生各种绝缘缺陷导致局部放电。电缆线路设备老化或受损后，会在绝缘结构中产生局部放电现象，并引起局部发热。长期放电容易导致电缆绝缘被击穿，进而引发线路故障跳闸。此前，由于没有有效的检测手段，电缆线路放电现象很难被发现，通常只能在发生故障后进行紧急抢修。
国内外运行经验和研究成果表明：电力电缆性能早期劣化或使用寿命缩短，很大程度上   取决于其绝缘介质的树枝状老化，而局部放电测量是定量分析树枝状劣化程度的有效方法之一。例如：在树枝引发初期，电缆的局部放电量约0.1pC；当树枝发展到介质击穿的临界状态时，其局部放电量可达到1000pC。
针对上述问题，我公司自主研发了电缆局部放电在线监测系统，采用模块化设计方案，通过安装在电缆接头接地线上的高频脉冲电流传感器，来耦合电缆本体及接头处的局部放电脉冲电流信号；耦合到的脉冲电流信号通过同轴电缆传送至前端监测采集器，对模拟信号经过放大、滤波、模数转换后变成数字信号再通过光纤传送至后台服务器。后台服务器对所有传感器的信号分别进行分类识别分析、计算，并将这些通过计算获得的放电信息数据写入到数据库中，同时在监测系统的软件上显示监测结果。
该系统包括高频脉冲电流传感器、在线监测仪（监测采集器）、现场监控柜、高性能工业计算机（服务器）以及专家分析系统软件和控制单元等组成。

2、系统工作原理及系统拓扑图

电缆局部放电在线监测系统主要由高频脉冲电流传感器、在线监测仪（监测采集器）、高性能工业计算机（服务器）以及专家分析系统软件和控制单元等组成。
 
 

3、系统的主要功能及特点

电缆局部放电在线监测系统适用于10KV 及以上电压等级的电缆局部放电在线监测。能实时监测放电量，放电相位，放电次数等基本局部放电参数；计算出各个接头及各段电缆局部放电幅值、频次；经多次采集（一般测量50个工频周期）后，从数据库提取数据进行谱图分析和数据报表以确定放电点相对位置，必要时给出报警。并可按照客户要求，提供有关参数的统计量。能存储测试谱图、放电趋势，从而及时发现电缆及接头的绝缘缺陷，并为评估其绝缘水平及老化程度提供判据，为电缆的检修工作提供依据。
主要功能参数：

项目	参数
工作电源	交流 220V
通讯模式	与传感器之间采用高频电缆；与服务器之间可以采用光纤、RJ45网线
最小放电测量幅值	1mV
脉冲电流传感器频率范围	1MHz ~300MHz
放电脉冲时间分辨率	10μ
相位分辨率	3.6

系统主要特点：
（1）监测系统采用开合式传感器，结构紧凑，拆卸安装方便，不需要停电，可以很方便的对重点站、重点设备、异常设备进行长期监测。
（2）监测系统采用双端定位测量法，可实现对电缆本体产生的局部放电进行实时定位，理想条件下定位精度可达+/-3米。

（3）采用高性能FPGA处理器，实现100Msp、s可连续采样50个工频周期以上的数据。12Bit分辨率的高速采样、存储。