基于雙端測(cè)量的高壓電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種基于雙端測(cè)量的高壓電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，屬于電力系統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域。本發(fā)明的目的是提供一種通過(guò)高壓電纜兩個(gè)端點(diǎn)測(cè)量，來(lái)檢測(cè)高壓電纜局部放電的基于雙端測(cè)量的高壓電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明是由改進(jìn)羅氏線圈、運(yùn)放電路、一級(jí)程控放大電路、二級(jí)程控放大電路、單端信號(hào)轉(zhuǎn)差分信號(hào)電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模擬電源、提供+5V數(shù)字電源和提供-5V數(shù)字電源構(gòu)成。本發(fā)明通過(guò)局放脈沖到達(dá)電纜兩端的時(shí)間差，就能輕易測(cè)出局放點(diǎn)的位置，即放電源的位置，可以看出，本發(fā)明由于同時(shí)在電纜兩端測(cè)量，大大忽略了信號(hào)在電纜中的衰減情況，因而擁有更高的精度。通過(guò)這樣的方法，我們就可以對(duì)較長(zhǎng)的電纜進(jìn)行檢測(cè)，也更加符合在線檢測(cè)的需要。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于雙端測(cè)量的高壓電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 局部放電檢測(cè)是有效判斷XLPE電纜絕緣狀況的重要手段。在實(shí)際應(yīng)用中，為了更 快、更有效地檢測(cè)、排除電纜的故障和隱患，如何快速找出局部放電點(diǎn)是我們面對(duì)的重要問(wèn) 題。局放定位的基礎(chǔ)方法是時(shí)域反射法（TDR)。通過(guò)對(duì)TDR法的研究可以看出，電纜中局放 點(diǎn)定位的關(guān)鍵是如何準(zhǔn)確得到信號(hào)在時(shí)間上的延遲。傳統(tǒng)的電纜局放定位方法是時(shí)域反射 法（TDR)，也被稱(chēng)之為行波法。把探測(cè)器連到長(zhǎng)度為L(zhǎng)的電纜的一端，距離局放點(diǎn)的距離為 X。局放點(diǎn)的局部放電會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)電壓脈沖，一個(gè)是直接以Vm/s的傳播速度直接傳播到探 測(cè)器，另一個(gè)向電纜的另一端傳播。第一個(gè)脈沖在X/Ysec后到達(dá)探測(cè)器，而第二個(gè)脈沖被 電纜的另一端反射，會(huì)在經(jīng)過(guò)了 2L-xm的傳播距離后到達(dá)探測(cè)器。所以，第二個(gè)脈沖會(huì)在 第一個(gè)脈沖的（2L-2x)/v后到達(dá)傳感器。通過(guò)具體的觀察測(cè)量，X可以被計(jì)算出來(lái)，這樣就 得到了局放點(diǎn)的位置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種通過(guò)高壓電纜兩個(gè)端點(diǎn)測(cè)量，來(lái)檢測(cè)高壓電纜局部放電 的基于雙端測(cè)量的高壓電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
[0004] 本發(fā)明是由改進(jìn)羅氏線圈、運(yùn)放電路、一級(jí)程控放大電路、二級(jí)程控放大電路、單 端信號(hào)轉(zhuǎn)差分信號(hào)電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模擬電源、提供+5V數(shù)字電源和提 供-5V數(shù)字電源構(gòu)成； 改進(jìn)羅氏線圈：載流導(dǎo)線穿過(guò)羅氏線圈，在線圈上感應(yīng)出電壓電流，電壓電流經(jīng)過(guò)電阻 將電流轉(zhuǎn)換為電壓；線圈圍著磁芯纏繞，再引出經(jīng)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(cè)電流經(jīng)過(guò)電流互感器變換到二次側(cè)，二次側(cè)通過(guò)電感Ls、電阻 Rs、積分電阻R串聯(lián)起來(lái)，線圈的等效雜散電容Cs并聯(lián)在積分電阻R兩端； 運(yùn)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(jí)程控放大電路U46的10腳； 一級(jí)程控放大電路：一級(jí)程控放大電路U46的7腳接二級(jí)程控放大器U47的8腳，在4、 5腳選擇放大倍數(shù)； 二級(jí)程控放大電路：二級(jí)程控放大電路U47的7腳接單端信號(hào)轉(zhuǎn)差分信號(hào)U40的8腳； 單端信號(hào)轉(zhuǎn)差分信號(hào)電路：?jiǎn)味诵盘?hào)轉(zhuǎn)差分信號(hào)電路U40的4、5腳分別接模數(shù)轉(zhuǎn)換電 路U41的2、3腳； 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路：模數(shù)轉(zhuǎn)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(hào)； 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模擬電源：模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模擬電源U5的5腳接在模數(shù)轉(zhuǎn)換電路U41的8、 13、15、28、30、31、33、46腳； 提供+5V數(shù)字電源和提供-5V數(shù)字電源：-5V數(shù)字電源的3腳接在運(yùn)放電路U48的4 腳、一級(jí)程控放大電路U46的3、6腳和二級(jí)程控放大電路U47的3、6腳，+5V數(shù)字電源的12 腳接在運(yùn)放電路U48的7腳、一級(jí)程控放大電路U46的8腳和二級(jí)程控放大電路U47的8 腳。
[0005] 本發(fā)明通過(guò)局放脈沖到達(dá)電纜兩端的時(shí)間差，就能輕易測(cè)出局放點(diǎn)的位置，即放 電源的位置，可以看出，本發(fā)明由于同時(shí)在電纜兩端測(cè)量，大大忽略了信號(hào)在電纜中的衰減 情況，因而擁有更高的精度。通過(guò)這樣的方法，我們就可以對(duì)較長(zhǎng)的電纜進(jìn)行檢測(cè)，也更加 符合在線檢測(cè)的需要。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006] 圖1是本發(fā)明改進(jìn)后的羅氏線圈結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明改進(jìn)后的羅氏線圈電路原理圖； 圖3是本發(fā)明運(yùn)放電路圖； 圖4是本發(fā)明一級(jí)程控放大電路圖； 圖5是本發(fā)明二級(jí)程控放大電路圖； 圖6是本發(fā)明單端信號(hào)轉(zhuǎn)差分信號(hào)電路圖； 圖7是本發(fā)明模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖； 圖8是本發(fā)明模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模擬電源電路圖； 圖9是本發(fā)明提供+5V數(shù)字電源電路圖； 圖10是本發(fā)明提供-5V數(shù)字電源電路圖； 圖11是本發(fā)明系統(tǒng)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0007] 本發(fā)明是由改進(jìn)羅氏線圈、運(yùn)放電路、一級(jí)程控放大電路、二級(jí)程控放大電路、單 端信號(hào)轉(zhuǎn)差分信號(hào)電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模擬電源、提供+5V數(shù)字電源和提 供-5V數(shù)字電源構(gòu)成； 改進(jìn)羅氏線圈：載流導(dǎo)線3穿過(guò)羅氏線圈，在線圈1上感應(yīng)出電壓電流，電壓電流經(jīng)過(guò) 電阻將電流轉(zhuǎn)換為電壓；線圈1圍著磁芯4纏繞，再引出經(jīng)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(cè)電流經(jīng)過(guò)電流互感器變換到二次側(cè)，二次側(cè)通過(guò)電 感Ls、電阻Rs、積分電阻R串聯(lián)起來(lái)，線圈的等效雜散電容Cs并聯(lián)在積分電阻R兩端； 運(yùn)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(jí)程控放大電路U46的10腳； 一級(jí)程控放大電路：一級(jí)程控放大電路U46的7腳接二級(jí)程控放大器U47的8腳，在4、 5腳選擇放大倍數(shù)； 二級(jí)程控放大電路：二級(jí)程控放大電路U47的7腳接單端信號(hào)轉(zhuǎn)差分信號(hào)U40的8腳； 單端信號(hào)轉(zhuǎn)差分信號(hào)電路：?jiǎn)味诵盘?hào)轉(zhuǎn)差分信號(hào)電路U40的4、5腳分別接模數(shù)轉(zhuǎn)換電 路U41的2、3腳； 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路：模數(shù)轉(zhuǎn)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(hào)； 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模擬電源：模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模擬電源U5的5腳接在模數(shù)轉(zhuǎn)換電路U41的8、 13、15、28、30、31、33、46 腳； 提供+5V數(shù)字電源和提供-5V數(shù)字電源：-5V數(shù)字電源的3腳接在運(yùn)放電路U48的4 腳、一級(jí)程控放大電路U46的3、6腳和二級(jí)程控放大電路U47的3、6腳，+5V數(shù)字電源的12 腳接在運(yùn)放電路U48的7腳、一級(jí)程控放大電路U46的8腳和二級(jí)程控放大電路U47的8 腳。
[0008] 以下對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述： 局放信號(hào)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(jié)構(gòu)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(guò)磁場(chǎng)的變化在次級(jí)繞組中形成一個(gè)感應(yīng)電流脈沖，再通過(guò)積分 電阻采集脈沖電壓信號(hào)，從而判斷電纜中有無(wú)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(yīng)高，是測(cè)量納秒級(jí)脈沖大電流 信號(hào)的理想手段，在國(guó)內(nèi)外被廣泛應(yīng)用。其測(cè)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(jù)等效電路，可以列出電路方稈為： ai n

【權(quán)利要求】
1. 一種基于雙端測(cè)量的高壓電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：是由改進(jìn)羅氏 線圈、運(yùn)放電路、一級(jí)程控放大電路、二級(jí)程控放大電路、單端信號(hào)轉(zhuǎn)差分信號(hào)電路、模數(shù)轉(zhuǎn) 換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模擬電源、提供+5V數(shù)字電源和提供-5V數(shù)字電源構(gòu)成； 改進(jìn)羅氏線圈：載流導(dǎo)線（3)穿過(guò)羅氏線圈，在線圈（1)上感應(yīng)出電壓電流，電壓電流 經(jīng)過(guò)電阻將電流轉(zhuǎn)換為電壓；線圈（1)圍著磁芯（4)纏繞，再引出經(jīng)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(cè)電流經(jīng)過(guò)電流互感器變換到二次側(cè)，二 次側(cè)通過(guò)電感Ls、電阻Rs、積分電阻R串聯(lián)起來(lái)，線圈的等效雜散電容Cs并聯(lián)在積分電阻 R兩J而； 運(yùn)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(jí)程控放大電路U46的10腳； 一級(jí)程控放大電路：一級(jí)程控放大電路U46的7腳接二級(jí)程控放大器U47的8腳，在4、 5腳選擇放大倍數(shù)； 二級(jí)程控放大電路：二級(jí)程控放大電路U47的7腳接單端信號(hào)轉(zhuǎn)差分信號(hào)U40的8腳； 單端信號(hào)轉(zhuǎn)差分信號(hào)電路：?jiǎn)味诵盘?hào)轉(zhuǎn)差分信號(hào)電路U40的4、5腳分別接模數(shù)轉(zhuǎn)換電 路U41的2、3腳； 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路：模數(shù)轉(zhuǎn)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(hào)； 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模擬電源：模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模擬電源U5的5腳接在模數(shù)轉(zhuǎn)換電路U41的8、 13、15、28、30、31、33、46 腳； 提供+5V數(shù)字電源和提供-5V數(shù)字電源：-5V數(shù)字電源的3腳接在運(yùn)放電路U48的4 腳、一級(jí)程控放大電路U46的3、6腳和二級(jí)程控放大電路U47的3、6腳，+5V數(shù)字電源的12 腳接在運(yùn)放電路U48的7腳、一級(jí)程控放大電路U46的8腳和二級(jí)程控放大電路U47的8 腳。
【文檔編號(hào)】G01R31/12GK104316849SQ201410557055
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】張喜林, 龐丹, 王振浩, 辛業(yè)春, 王朝斌, 邵偉燕 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司長(zhǎng)春供電公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司, 東北電力大學(xué)