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电力电缆局部放电监测装置及其监测方法.pdf

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电力电缆 局部 放电 监测 装置 及其 方法
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摘要
申请专利号:

CN201611043894.8

申请日:

2016.11.24

公开号:

CN106483434A

公开日:

2017.03.08

当前法律状态:

实审

?#34892;?#24615;:

审中

法?#19978;?#24773;: 著录事项变更IPC(主分类):G01R 31/12变更事项:发明人变更前:陈物平 吴志平 马寅晨 肖奇变更后:陈平物 吴志亮 马寅晨 肖奇|||实质审查的生效IPC(主分类):G01R 31/12申请日:20161124|||公开
IPC分类号: G01R31/12 主分类号: G01R31/12
申请人: 南京朗坤自动化有限公司
发明人: 陈物平; 吴志平; 马寅晨; 肖奇
地址: 211153 江苏省南京市江宁经济开发区正方中路199号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: ?#26412;?#20013;济?#31243;?#19987;利代理有限公司 11429 代理人: 王菊花
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法律状态
申请(专利)号:

CN201611043894.8

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2017.09.08|||2017.04.05|||2017.03.08

法律状态类型:

著录事项变更|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明提供一种电力电缆局部放电监测装置,所述电力电缆局部放电监测装置包括电源模块、复数个数据采集模块、主站计算机系统;所述数据采集模块根据所述主站计算机系统发送的采集指令采集其所处监测点的局部放电信号,并将采集到的局部放电信号调理成数字信号数据后通过网络传输到所述主站计算机系统;所述主站计算机系统接收所述复数个数据采集模块传输的数字信号数据,统一对接收到的数字信号数据进行计算、分析处理。该电力电缆局部放电监测装置对每个监测点仅进行数据采集及调制,统一由主站计算机系统对采集到的数据进行分析处理,?#34892;?#25972;合了各监测点的专业软件分析处理功能,提高监测装置的工作效?#21097;档统?#26412;。

权利要求书

1.一种电力电缆局部放电监测装置,该电力电缆局部放电监测装置适于同时监测多个
监测点,其特征在于,所述电力电缆局部放电监测装置包括复数个数据采集装置、主站计算
机系统;
所述主站计算机系统包括网络通信接口、数据服务器和内置在数据服务器中的局部放
电监测软件,其中:
所述网络通信接口用于将所述主站计算机系统接入网络并通过网络收发数据;
所述数据服务器用于接收所述数据采集装置采集的数据,并采用所述局部放电监测软
件对该数据进行处理分析;
所述复数个数据采集装置分?#21450;?#35013;在所述多个监测点上,每个监测点放置一个数据采
集装置;
所述数据采集装置包括数据采集模块、信号调理电路、网络收发接口,其中:
所述数据采集模块根据所述主站计算机系统发送的采集指令采集其所处监测点的局
部放电信号,并将采集到的局部放电信号反馈给所述信号调理电路;
所述信号调理电?#26041;?#25910;所述数据采集模块反馈的局部放电信号,并将该局部放电信号
调理成数字信号数据;
所述网络收发接口将所述信号调理电路处理后的数字信号数据传输到网络中,并经由
所述网络通信接口传输到所述主站计算机系统;
所述数据服务器接收所述复数个数据采集装置传输的数字信号数据,统一对接收到的
数字信号数据进行计算、分析处理。
2.根据权利要求1所述的电力电缆局部放电监测装置,其特征在于,所述数据采集装置
还包括用于处理特定波段噪声信号的带阻滤波器;
所述局部放电监测软件包括抗干扰处理软件,通过设置动作级别和标?#27982;?#24230;设定,分
离噪音干扰信号。
3.根据权利要求1所述的电力电缆局部放电监测装置,其特征在于,所述数据采集模块
包括磁芯、罗高夫斯基线圈、滤波取样单元以及电磁屏蔽盒;
所述罗高夫斯基线圈环绕在所述磁芯上;
所述罗高夫斯基线圈、滤芯、滤波取样单元均安装在所述电磁屏蔽盒中。
4.根据权利要求1所述的电力电缆局部放电监测装置,其特征在于,所述数据采集装置
还包括工频触发模块,所述工频触发模块的触发方式为外部触发;
所述工频触发模块被设置成响应于所述主站计算机系统发送的采集指令,使外触发端
口的工频信号相位过零;
所述数据采集模块被设置成响应于外触发端口的工频信号相位过零,采集所处监测点
的局部放电信号。
5.根据权利要求1所述的电力电缆局部放电监测装置,其特征在于,所述主站计算机系
统内置标准数据模型;
所述主站计算机系统被设置成接收数据采集装置传输的数字信号数据后,将接收到的
数字信号数据与主站计算机系统内置的标准数据模型作对比分析。
6.根据权利要求5所述的电力电缆局部放电检测装置,其特征在于,所述主站计算机系
统还包括声光报警模块,被设置成响应于对比分析结果异常,控制声光报警模块发出声光
警报。
7.一种采用权利要求1-6中?#25105;?#19968;项的电力电缆局部放电监测装置的电力电缆局部放
电监测方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
步骤1、主站计算机系统向数据采集装置发送采集指令;
步骤2、数据采集装置检测到外触发端口的工频信号相位过零,数据采集模块开始采集
所处监测点的局部放电信号,并将采集到的局部放电信号调理成数字信号数据;
步骤3、数据采集装置将所述数字信号数据传输给主站计算机系统;
步骤4、主站计算机系统接收所述数字信号数据并进行抗干扰处理,储存处理后数据;
步骤5、所述主站计算机系统?#28304;?#29702;后数据进行分析,并将分析结果储存;
步骤6、重复以上步骤1-5,直至完成对所有监测点的数据采集分析,生成分析谱图。
8.根据权利要求7所述的电力电缆局部放电监测方法,其特征在于,步骤1中,所述主站
计算机系统逐次向所述复数个数据采集装置发送采集指令。
9.根据权利要求7所述的电力电缆局部放电监测方法,其特征在于,步骤2中,数据采集
装置采集所处监测点局部放电信号的持续时间为20ms。
10.根据权利要求7所述的电力电缆局部放电监测方法,其特征在于,步骤5中,所述主
站计算机系统将接收到的所述数据采集装置采集的数字信号数据与所述标准数据模型对
比分析,并将分析结果储存。

说明书

电力电缆局部放电监测装置及其监测方法

技术领域

本发明涉及电力电缆监测装置领域,具体而言涉及一种电力电缆局部放电监测装
置及其监测方法。

背景技术

局部放电属于绝缘气体电气击穿,SF6气体的击穿导致导体中流过一个ns级的电
流。电流流过GIS的特征阻抗,在导体上产生一个脉冲电压,从局部放电源传播开来。由于局
部放电信号的上升时间<1ns、频带>1GHz,传播过程中在GIS腔体内引起电谐振,激发电磁
波。发生局部放电后,离子气体通道急速膨胀,产生声音压力波,伴随产生的还有受激原子
产生的光发射和化学击穿产物。因而,局放的影响是多方面?#27169;?#26377;物理的、化学的和电气的。
电力电缆的局部放电容易对电力电缆造成破坏,影响电力输送,造成经济损失,因此电力电
缆局部放电监测装置尤为重要。

申请号201110193173.6,申请日期为2011年7月12日的专利公开了一种电力电容
器局部放电在线监测装置,其采用复数监测站点,每个监测站点完成数据采集及调理,每个
监测站点控制处理和显?#38236;?#20803;有专业的软件对分析数据进行处理及储存,当超出预设的参
数预支时,将会由报警单元发出声光显示。再通过GPRS通讯网络将处理后的全部数据发送
给远程监控计算机和技术人员做数据存储。所述的在线监测装置需在每个监测站点对数据
进行专业软件分析处理,需要每个监测站点都需设置控制处理单元和显?#38236;?#20803;,这导致在
线监测装置的成本过高,资源浪?#36873;?br />

发明内容

本发明目的在于提供一种电力电缆局部放电监测装置及其监测方法,所述电力电
缆局部放电监测装置的每个监测点仅进行数据采集及调制,监测数据的专业软件分析处理
统一由主站计算机系统进行,?#34892;?#25972;合了各监测点的专业软件分析处理功能,提高监测装
置的工作效?#21097;档统?#26412;。

本发明的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现,从属权利要求以另选或有
利的方式发展独立权利要求的技术特征。

为达成上述目?#27169;?#26412;发明提出一种电力电缆局部放电监测装置,该电力电缆局部
放电监测装置适于同时监测多个监测点,所述电力电缆局部放电监测装置包括复数个数据
采集装置、主站计算机系统;

所述主站计算机系统包括网络通信接口、数据服务器和内置在数据服务器中的局
部放电监测软件,其中:

所述网络通信接口用于将所述主站计算机系统接入网络并通过网络收发数据;

所述数据服务器用于接收所述数据采集装置采集的数据,并采用所述局部放电监
测软件对该数据进行处理分析;

所述复数个数据采集装置分?#21450;?#35013;在所述多个监测点上,每个监测点放置一个数
据采集装置;

所述数据采集装置包括数据采集模块、信号调理电路、网络收发接口,其中:

所述数据采集模块根据所述主站计算机系统发送的采集指令采集其所处监测点
的局部放电信号,并将采集到的局部放电信号反馈给所述信号调理电路;

所述信号调理电?#26041;?#25910;所述数据采集模块反馈的局部放电信号,并将该局部放电
信号调理成数字信号数据;

所述网络收发接口将所述信号调理电路处理后的数字信号数据传输到网络中,并
经由所述网络通信接口传输到所述主站计算机系统;

所述数据服务器接收所述复数个数据采集装置传输的数字信号数据,统一对接收
到的数字信号数据进行计算、分析处理。

进一步的实施例中,所述数据采集装置还包括用于处理特定波段噪声信号的带阻
滤波器;

所述局部放电监测软件包括抗干扰处理软件,通过设置动作级别和标?#27982;?#24230;设
定,分离噪音干扰信号。

进一步的实施例中,所述数据采集模块包括磁芯、罗高夫斯基线圈、滤波取样单元
以及电磁屏蔽盒;

所述罗高夫斯基线圈环绕在所述磁芯上;

所述罗高夫斯基线圈、滤芯、滤波取样单元均安装在所述电磁屏蔽盒中。

进一步的实施例中,所述数据采集装置还包括工频触发模块,所述工频触发模块
的触发方式为外部触发;

所述工频触发模块被设置成响应于所述主站计算机系统发送的采集指令,使外触
发端口的工频信号相位过零;

所述数据采集模块被设置成响应于外触发端口的工频信号相位过零,采集所处监
测点的局部放电信号。

进一步的实施例中,所述主站计算机系统内置标准数据模型;

所述主站计算机系统被设置成接收数据采集装置传输的数字信号数据后,将接收
到的数字信号数据与主站计算机系统内置的标准数据模型作对比分析。

进一步的实施例中,所述主站计算机系统还包括声光报警模块,被设置成响应于
对比分析结果异常,控制声光报警模块发出声光警报。

本发明还提供一种采用前述电力电缆局部放电监测装置的电力电缆局部放电监
测方法,该方法包括如下步骤:

步骤1、主站计算机系统向数据采集装置发送采集指令;

步骤2、数据采集装置检测到外触发端口的工频信号相位过零,数据采集模块开始
采集所处监测点的局部放电信号,并将采集到的局部放电信号调理成数字信号数据;

步骤3、数据采集装置将所述数字信号数据传输给主站计算机系统;

步骤4、主站计算机系统接收所述数字信号数据并进行抗干扰处理,储存处理后数
据;

步骤5、所述主站计算机系统?#28304;?#29702;后数据进行分析,并将分析结果储存;

步骤6、重复以上步骤1-5,直至完成对所有监测点的数据采集分析,生成分析谱
图。

进一步的实施例中,步骤1中,所述主站计算机系统逐次向所述复数个数据采集装
置发送采集指令。

进一步的实施例中,步骤2中,数据采集装置采集所处监测点局部放电信号的持续
时间为20ms。

进一步的实施例中,步骤5中,所述主站计算机系统将接收到的所述数据采集装置
采集的数字信号数据与所述标准数据模型对比分析,并将分析结果储存。

由以上本发明的技术方案,与现有相比,其显著的有益效果在于,本发明的电力电
缆局部放电监测装置的每个监测点仅进行数据采集及调制,监测数据的专业软件分析处理
统一由主站计算机系统进行,?#34892;?#25972;合了各监测点的专业软件分析处理功能,提高监测装
置的工作效?#21097;档统?#26412;。

应当理解,前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这
样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外,所要求保
护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实
施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面
的描述中显见,或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践?#26800;?#30693;。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中,在各个图中示出的每个相同或近似相同的组
成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见,在每个图中,并非每个组成部分均被标记。
现在,将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例,其中:

图1是本发明的电力电缆局部放电监测装置示意图。

图2是本发明的电力电缆局部放电监测方法流程图。

具体实施方式

为了更?#31169;?#26412;发明的技术内容,特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面,附图中示出了许多说明的实施例。
本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解,上面介绍的多种构思和实
施例,以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中?#25105;?#19968;种?#35789;?br />施,这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外,本发明公开的一
些方面可以单独使用,或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图1,本发明所提及的电力电缆局部放电监测装置100包括复数个数据采集装
置10、主站计算机系统20,在电力电缆的每个监测点安装一个数据采集装置10,再将该复数
个数据采集装置10与主站计算机系统20通过网络例如互联网进行连接,该电力电缆局部放
电监测装置100适于同时监测多个监测点。

主站计算机系统20包括网络通信接口、数据服务器和内置在数据服务器中的局部
放电监测软件,该局部放电监测软件与申请号201110193173.6的发明中提及的远程监控计
算机中的专用在线监测数据分析软件相同,网络通信接口用于将该主站计算机系统接入网
络并通过网络收发数据,数据服务器用于接收所述数据采集装置采集的数据,并采用内置
在数据服务器中的局部放电监测软件对该数据进行处理分析。

数据采集装置10包括数据采集模块101、工频触发模块105、信号调理电路102、网
络收发接口103。

主站计算机系统20发送的采集指令经由网络通信接口传输到网络中,并经由网络
收发接口103被数据采集装置10接收。

数据采集模块101根据主站计算机系统20发送的采集指令采集其所处监测点的局
部放电信号,并将采集到的局部放电信号反馈给信号调理电路102。

信号调理电路102接收数据采集模块101反馈的局部放电信号,并将该局部放电信
号调理成数字信号数据。

网络收发接口103将信号调理电路102处理后的数字信号数据传输到网络中,并经
由主站计算机系统20的网络通信接口传输到主站计算机系统20的数据服务器中。

数据服务器接收该复数个数据采集装置10传输的数字信号数据,采用内置在数据
服务器中的局部放电监测软件对接收到的数字信号数据统一进行计算、分析处理。

结合图2,该电力电缆局部放电监测装置100的工作方法如下:

所述复数个数据采集装置10根据主站计算机系统发送的采集指令采集各自所处
监测点的局部放电信号,并将采集到的局部放电信号反馈给各自的信号调理电路102,信号
调理电路102将接收到的局部放电信号调理成数字信号数据后通过网络收发接口传送到网
络中,再经由主站计算机系统20的网络通信接口传输到数据服务器,数据服务器再统一对
数字信号数据进行计算、分析处理。

理论上,该电力电缆局部放电监测装置100能够实现通过一条数据通讯总线将多
台监测点的数据采集装置10(最多256台)的数据传输到主站计算机系统20的局部放电监测
软件上统一管理分析。

数据采集模块101包括磁芯、罗高夫斯基线圈、滤波取样单元以及电磁屏蔽盒,此
处选用在高频下具有较高?#21363;?#29575;的磁芯,将罗高夫斯基线圈环绕在该磁芯上,从而该数据
采集模块101能够采用超高频检测方法,从电缆接头处耦?#31995;?#23616;部放电信号,并将耦?#31995;?#30340;
局部放电信号传输给信号调理电路102,而滤波取样单元的选用,需要兼顾测量灵敏度和信
号响应频带的要求,该罗高夫斯基线圈、滤芯、滤波采样单元均安装在电磁屏蔽盒中。

信号调理电路102包括放大电路及A/D转换电路,放大电路用于将数据采集模块
101传输过来的信号放大,A/D转换电路用于将信号进行数模转换。优选?#27169;?#22312;数据采集装置
与信号放大电?#20998;?#38388;还设置有一带阻滤波器104,该带阻滤波器104能够阻挡特定波段的杂
音信号。

数据采集模块101将采集的数据通过网络收发接口传输到主站计算机系统20中的
数据服务器,完成一次数据采集。数据采集装置10的工频触发模块的触发方式为外部触发,
触发信号为工频过零信号,主站计算机系统20发送采集命令给工频触发模块105,工频触发
模块105使外触发端口的工频信号过零,数据采集模块101检测到外触发端口的工频信号过
零时,开始数据采集。主站计算机系统20采用逐次方式向复数个数据采集装置10发送数据
采集命令。

电力电缆局部放电监测装置100包括1~256台信号采集模块10,监测点通常位于
电力电缆的接头处,每个监测点放置一台数据采集装置10,采集该监测点处的电力电缆局
部放电信号,并将采集后的数据发送到主站计算机系统20统一进行计算、分析及处理,其
中,将数据的计算、分析处理统一在主站计算机系统20进行,能够?#34892;?#25972;合各个数据采集装
置10的数据计算、分析处理功能,提高了工作效?#21097;档?#20102;成本。

如前所述,所述的主站计算机系统20包括网络通信接口、数据服务器和内置的局
部放电监测软件,数据服务器通过网络通讯接口与复数个数据采集装置10通讯,数据服务
器接收来自复数个数据采集装置10传输过来的数字信号数据后,数据服务器内置的局部放
电监测软件对该数字信号数据进行提取与频谱分析,得到局部放电信号的持续时间、幅值、
发生时刻、频谱、放电强度等特征参数,并与数据服务器内部?#28304;?#30340;标准数据模型对比分
析,生成分析谱图,本发明采用的标准数据模型与申请号201110193173.6的发明中提及的
规范频谱分析数据相同。当分析结果为异常时,主站计算机系统20发出声光警报,以便工作
人员及时处理,并为设备的?#25910;?#20998;析、性能评?#39304;?#21512;理使用和安全工作提供信息和准备基础
数据。

电力电缆局部放电监测装置100具有独特的多重抗干扰设计,确保检测的结果准
确,避免误判。硬件上设计噪音过?#36865;?#36947;,对特定波段的杂音信号增加了带阻滤波器104,用
来过滤现场噪音,净化信号采集环?#24120;?#36719;件上通过软件设置动作级别和标?#27982;?#24230;设定,分离
噪音干扰信号。

电力电缆局部放电监测装置100的局部放电监测软件智能分析信号,通过对信号
的波形、相位特征的判别,自动区?#25351;?#25200;信号实现声光报警,同时主站计算机系统20?#28304;?#22823;
量标准数据模型,主站计算机系统20对现场数据采集装置采集的信号与其内置的标准数据
模型对比分析,大大提高检测结果的可靠性。

数据采集装置10采用集成模块化设计,将数据采集模块101、数据调理电路102、网
络收发接口103、带阻滤波器104和工频触发模块105集成在电力电缆监测点的数据采集装
置10中,每个数据采集装置10可独立运行,数据分别记录,并通过一条数据通讯总线将多台
数据采集装置10(最多256台)的数据传输到主站计算机系统20的局部放电检测软件上统一
计算、分析处理。能通过互联网进行远程传输和实时监控,对局部放电信号的强度、密度进
行实时在线分析,对局部放电倾向性的推移进行实时监控和分析,对放电程度进行评估,避
免重大事故发生。

本发明的电力电缆局部放电监测装置对应的电力电缆局部放电监测方法包括如
下:

主站计算机系统20初始化数据采集装置10,主要是完成对数据采集装置10的设
置,譬如采样速?#30465;?#37319;样长度、触发选择以及数据采集模块量程?#21462;?#23545;于本发明的电力电缆
局部放电监测装置,采样速率和采样长度固定为100MS/s和2M个点,触发选择为外部触发,
触发信号为工频过零信号,数据采集装置10的量程根据信号的大小在100mV-10V之间可调。
采集软件根据设定的数据采集装置10参数进行数据采集,并将采集到的数据自动送到抗干
扰软件进行处理。本发明的局部放电监测软件采用虚拟仪器技术的LabView软件作为软件
的开发平台,保证抗干扰技术的良好实现。

主站计算机系统20向电力电缆监测点1的数据采集装置10发送采集命令,该数据
采集装置10检测外触发端口,当检测到外触发端口的工频相位过零信号时,开始采集信号,
在采集数据20ms后结束信号采集,并将采集后的数据发送主站计算机系统20的数据服务
器,数据服务器对数据进行抗干扰处理,并储存抗干扰处理后的数据;主站计算机系统20逐
个向监测点2至监测点n的数据采集装置10发送采集命令,重复监测点1的数据采集及处理
步骤。待电力电缆局部放电监测装置100完成所有电力电缆监测点的数据采集及处理后,生
成分析谱图、分析趋势及报表。抗干扰一直是局部放电现场测量存在的关键问题,?#34892;?#22320;削
弱和?#31181;?#24178;扰是提高局部放电监测装置监测100效果的重要保证,而建立在?#34892;?#22320;抗干扰
方法基础?#31995;?#35889;图分析有助于我们判?#20808;?#38519;位置和放电类型。

本发明的主要目的是实现对每个监测点仅进行数据采集及调制,监测数据的专业
软件分析处理统一由主站计算机系统进行,?#34892;?#25972;合了各监测点的专业软件分析处理功
能,提高监测装置的工作效?#21097;档统?#26412;。

从而,本发明实现了对每个监测点仅进行数据采集及调制,监测数据的专业软件
分析处理统一由主站计算机系统进行,?#34892;?#25972;合了各监测点的专业软件分析处理功能,提
高监测装置的工作效?#21097;档统?#26412;。

虽然本发明已以较佳实施例揭?#24230;?#19978;,然其并非用以限定本发明。本发明所属技
术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和?#27573;?#20869;,当可作各种的更动与润饰。因
此,本发明的保护?#27573;?#24403;视权利要求书所界定者为准。

关于本文
本文标题:电力电缆局部放电监测装置及其监测方法.pdf
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