GZPD-01HC型高壓電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)

1概述

局部放電檢測一直是電纜絕緣（特別是塑料電纜）非破壞性電氣檢驗的主要項目，越來越被看作是一種zui有效的絕緣診斷方法，目的是觀察和研究局部放電引起的絕緣老化問題。

電纜發(fā)生局部放電時，引起局部放電的空穴形成實阻抗。其產(chǎn)生的脈沖基本上是單極性脈沖，上升時間很短，并且脈沖寬度也很窄。脈沖在電纜中傳播時的呈現(xiàn)衰減和散射特性，當(dāng)?shù)竭_(dá)測量點(diǎn)時，脈寬增加幅值減小。

電纜運(yùn)行末期(投運(yùn)25年之后)，受電纜本體絕緣的樹枝老化，電-熱老化及附件老化的影響，電力電纜的故障率大幅上升。國內(nèi)外運(yùn)行經(jīng)驗和研究成果表明：XLPE電力電纜性能早期劣化或使用壽命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：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。

GZPD-01HC型高壓電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)

2 產(chǎn)品技術(shù)原理綜述

系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，通過安裝在電纜接頭接地線上的脈沖電流傳感器，來耦合電纜本體里的局部放電脈沖電流信號；耦合到的脈沖信號通過同軸電纜傳送至前端監(jiān)測裝置，對模擬信號經(jīng)過放大、處理、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換后變成數(shù)據(jù)信號再通過光纖傳送至測試主機(jī)。測試主機(jī)對不同傳感器的信號分別進(jìn)行不同分析、計算，并將這些通過計算獲得的放電信號數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)庫中，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，并在虛擬檢測系統(tǒng)的面板上顯示。

3 產(chǎn)品功能

    高壓電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)適用于10KV及以上電壓等級電纜局部放電在線及離線監(jiān)測，能實時顯示各個接頭及各段電纜局部放電幅值、頻次、確定放電點(diǎn)相對位置，必要時給出報警。并能存儲測試譜圖、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)。

    系統(tǒng)zui小測量放電幅值：2mV（現(xiàn)場20PC），定位誤差3米，脈沖電流傳感器的頻率范圍為1MHz～30MHz，放電脈沖的時間分辨率為10μs，相位分辨率為0.18°。

系統(tǒng)提供工頻周期放電圖、二維（q-φ，N-φ，N-q）譜圖、放電趨勢圖等。

    系統(tǒng)采用模擬濾波 、脈沖分組、周期脈沖剔除、設(shè)置動態(tài)閾值、開相位窗口等綜合抗干擾措施，使測試數(shù)據(jù)真實可靠。

4 產(chǎn)品性能指標(biāo)

1）適用范圍：10KV及以上電壓等級電力電纜及中間接頭；

2）供電：交流220V，（輸入范圍：100-240VAC）；

3）功耗：≤25W/臺；

4）通訊模式：光纖總線；

5）采樣頻率：100M；

6）監(jiān)測通道：3通道；

7）傳感器工作頻帶：1M-30M；

8）靈敏度：5PC（實驗室條件下），20PC（現(xiàn)場條件下）；

9）定位精度：電纜長度1%或+/-3米；

10）環(huán)境溫度：-20℃～70℃；

11）海拔高度：≤2500m；

12）耐雨耐濕：≤95%；

13）防護(hù)等級：IP68。

5 產(chǎn)品優(yōu)勢

Ø  采用開合式鉗形傳感器，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(diǎn)站、重點(diǎn)設(shè)備、異常設(shè)備進(jìn)行長期監(jiān)測。

Ø  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。

Ø  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)。

Ø  具有技術(shù)的同步采集技術(shù)和局放定位算法，可定位局放zui嚴(yán)重的電纜接頭。

Ø  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。

Ø  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。

Ø  可以檢測出本次zui大放電量，統(tǒng)計每次測量的zui大值、平均值。

Ø  測量系統(tǒng)可以監(jiān)測電纜的放電幅值、相位、次數(shù)等參數(shù)；能顯示工頻周期放電圖、二維（q-φ,N-φ,N-q）放電譜圖；并提供放電趨勢圖、設(shè)置報警、進(jìn)行歷史查詢及打印報表等功能。

Ø  采用純光纖的數(shù)據(jù)總線傳輸，成本低，傳輸距離遠(yuǎn)，穩(wěn)定可靠。

6產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、主要組件及安裝示例

GZPD-01型高壓電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由以下各部分組成：局放監(jiān)測軟件，局放監(jiān)測主機(jī)，控制單元，隔離電源，局放采集器，HFCT傳感器。

系統(tǒng)使用*的高速光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，保證系統(tǒng)的安全性能、可測性和采集單元間的同步性能。髙分辨率的數(shù)據(jù)處理技術(shù)使系統(tǒng)具有非常高的測量精度。

檢測到的局部放電脈沖信號在采樣單元中轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過光纖傳輸?shù)街行挠嬎銠C(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將zui終結(jié)果顯示并保 存在PC中。放電的相位與電壓同步，有利于將50Hz電網(wǎng)系統(tǒng)帶來連續(xù)的干擾信號從局部放電信號中區(qū)分出來。

系統(tǒng)主要組成部分如下：

Ø  局放監(jiān)測主機(jī)：安放于變電站控制室控制屏柜內(nèi)。

Ø  局放監(jiān)測軟件：安裝于局放監(jiān)測主機(jī)。

Ø  控制單元：安放于變電站控制室，控制屏柜內(nèi)。

Ø  局放采集器：安裝于電纜端頭附近的電纜夾層，或電纜隧道內(nèi)接頭附近，該采集箱采用防水、防塵、防潮設(shè)計。

Ø  脈沖電流傳感器：傳感器采用鉗形結(jié)構(gòu)，卡在電纜端頭或接頭的接地線上，耦合脈沖電流局部放電信號，每個端頭或接頭需用1只。

Ø  通訊光纜：鋪設(shè)在電纜溝道或橋架上，各監(jiān)測點(diǎn)之間一條。用于將控制柜的電源及通訊信號，輸送至每個現(xiàn)場防水采集箱，一條總線即可將控制柜及現(xiàn)場采集箱串聯(lián)銜接成一體。

Ø  電源總線：該總線采用屏蔽鎧裝電纜，用于給系統(tǒng)設(shè)備供電。

6.1傳感器（高頻電流傳感器）

    采用鉗式結(jié)構(gòu)設(shè)計，外殼采用鋁合金材料，外表采用氧化絕緣工藝處理，接口是防水接頭。利用羅氏線圈原理，實時感應(yīng)1M-30MHz頻帶的信號，實現(xiàn)對電纜局部放電信號的耦合。

6.2局部放電采集器

     局放采集器內(nèi)含3通道的100MSPS采樣率的高速采集卡，實現(xiàn)對ABC三相脈沖電流傳感器耦合的局放信號進(jìn)行高速同步采集，并將采集數(shù)據(jù)實時傳送給局放監(jiān)測主機(jī)；

局放采集器內(nèi)有濾波器，每個脈沖電流傳感器耦合到的寬帶局放信號需要采用濾波器進(jìn)行濾波。濾波器為用作頻率下的積分器便于得到總的放電電流。在監(jiān)測系統(tǒng)安裝時，須進(jìn)行綜合試驗測量，在綜合試驗測量基礎(chǔ)上確定濾波器優(yōu)化的中心頻率和帶寬。選定的濾波器將提供zui大的檢測靈敏度，zui低的背景噪音，具有*的信噪比SNR。

6.3 產(chǎn)品軟件

系統(tǒng)軟件為局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)提供了zui直接的人機(jī)交換界面，用戶可以通過該軟件實時掌握現(xiàn)場高壓電纜的局部放電情況。系統(tǒng)軟件主界面以實時顯示電纜局部放電特征波形、數(shù)據(jù)分析波形及檢測結(jié)果、顯示預(yù)警報警，一目了然。