本實用新型涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種電纜局放監(jiān)測系統(tǒng)及高頻傳感器。

背景技術(shù)：

局部放電屬于絕緣氣體電氣擊穿，SF6氣體的擊穿導(dǎo)致導(dǎo)體中流過一個短時(ns級)的電流。電流流過氣體絕緣組合電器設(shè)備(Gas Insulated Switchgear，GIS)的特征阻抗，在導(dǎo)體上產(chǎn)生一個脈沖電壓，從局放源傳播開來。由于局放信號的上升時間很短(<1ns)、頻帶很寬(>1GHz)，傳播過程中在GIS腔體內(nèi)引起電諧振，激發(fā)電磁波。發(fā)生局放后，離子氣體通道急速膨脹，產(chǎn)生聲音壓力波，伴隨產(chǎn)生的還有受激原子產(chǎn)生的光發(fā)射和化學(xué)擊穿產(chǎn)物。因而，局放的影響是多方面的，有物理的、化學(xué)的和電氣的。目前，現(xiàn)有的局部放電監(jiān)測系統(tǒng)對于突發(fā)性放電現(xiàn)象不能監(jiān)測到，不能遠程實時監(jiān)控多處監(jiān)測地點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種電纜局放監(jiān)測系統(tǒng)及高頻傳感器，其能夠改善上述問題。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下：

第一方面，本實用新型實施例提供了一種電纜局放監(jiān)測系統(tǒng)，包括傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集模塊以及服務(wù)器。所述傳感器模塊安裝于電纜的接頭處，所述傳感器模塊與所述數(shù)據(jù)采集模塊電連接，所述數(shù)據(jù)采集模塊與所述服務(wù)器通訊連接。所述傳感器模塊用于當所述電纜的接頭處產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象時，采集所述電纜的接頭處產(chǎn)生的放電電流信號。所述數(shù)據(jù)采集模塊用于獲取所述傳感器模塊采集的放電電流信號，并將所述放電電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸至所述服務(wù)器。所述服務(wù)器用于接收所述數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)并做分析。

在本實用新型較佳的實施例中，上述電纜為A相電纜。

在本實用新型較佳的實施例中，上述傳感器模塊包括多個高頻傳感器，每個所述高頻傳感器分別安裝于所述電纜的每個接頭處。

在本實用新型較佳的實施例中，上述高頻傳感器包括磁芯、羅高夫斯基線圈、濾波采樣電路以及電磁屏蔽盒，所述羅高夫斯基線圈圍繞于所述磁芯上，所述濾波采樣電路與所述磁芯電連接，所述羅高夫斯基線圈、所述磁芯以及所述濾波采樣電路均安裝于所述電磁屏蔽盒內(nèi)。

在本實用新型較佳的實施例中，上述高頻傳感器的頻帶范圍為0-50MHz。

在本實用新型較佳的實施例中，上述數(shù)據(jù)采集模塊包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊以及網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊一端的各個通道分別與每個所述高頻傳感器電連接，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊一端的另一端與所述網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊電連接，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊用于根據(jù)獲取所述傳感器模塊采集到的放電電流信號經(jīng)過調(diào)理、放大以及模數(shù)轉(zhuǎn)換處理后進行存儲、處理和轉(zhuǎn)發(fā)給所述網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊，所述網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊用于將接收所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到所述服務(wù)器。

在本實用新型較佳的實施例中，上述數(shù)據(jù)采集模塊的最高采樣率為100Mbps。

在本實用新型較佳的實施例中，上述數(shù)據(jù)采集模塊的模擬輸入帶寬范圍為100KHz-100MHz。

在本實用新型較佳的實施例中，上述系統(tǒng)還包括光纖收發(fā)器，所述光纖收發(fā)器與所述數(shù)據(jù)采集模塊耦合，所述光纖收發(fā)器用于將接收所述數(shù)據(jù)采集模塊處理后的放電電流信號通過光纖傳輸至所述服務(wù)器。

第二方面，本實用新型實施例提供了一種高頻傳感器，所述高頻傳感器包括磁芯、羅高夫斯基線圈、濾波采樣電路以及電磁屏蔽盒，所述羅高夫斯基線圈圍繞于所述磁芯上，所述濾波采樣電路與所述磁芯電連接，所述羅高夫斯基線圈、所述磁芯以及所述濾波采樣電路均安裝于所述電磁屏蔽盒內(nèi)。

本實用新型實施例提供的電纜局放監(jiān)測系統(tǒng)，包括傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集模塊以及服務(wù)器。所述傳感器模塊安裝于所述電纜的接頭處，所述傳感器模塊與所述數(shù)據(jù)采集模塊電連接，所述數(shù)據(jù)采集模塊與所述服務(wù)器通訊連接。所述傳感器模塊用于當所述電纜的接頭處產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象時，采集所述電纜的接頭處產(chǎn)生的放電電流信號。所述數(shù)據(jù)采集模塊用于獲取所述傳感器模塊采集的放電電流信號，并將所述放電電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸至所述服務(wù)器。所述服務(wù)器用于接收所述數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)并做分析，以此實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控多處監(jiān)測地點。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本實用新型第一實施例提供的電纜局放監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實用新型第一實施例提供的電纜局放監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型第一實施例提供的電纜局放監(jiān)測系統(tǒng)的高頻傳感器的測試放電信號的脈沖響應(yīng)的示意圖；

圖4為本實用新型本實用新型第一實施例提供的電纜局放監(jiān)測系統(tǒng)的高頻傳感器的測試放電信號的頻譜的示意圖；

圖5為本實用新型第二實施例提供的電纜局放監(jiān)測方法的流程圖。

圖中：100-電纜局放監(jiān)測系統(tǒng)；110-傳感器模塊；112-第一高頻傳感器；114-第二高頻傳感器；116-第三高頻傳感器；120；數(shù)據(jù)采集模塊；122-數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊；122a-第一通道；122b-第二通道；122c-第三通道；124-網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊；130-服務(wù)器；132-分線盒；140-A相電纜；140a-電纜接頭；142-接地線；150-第一同軸線；152-第二同軸線；154-第三同軸線；160-光纖收發(fā)器；162-光纖。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，高壓電纜被看作是重要組成部分之一。高壓電纜具有良好的電氣性能，熱性能和機械性能等諸多有點，近年來在電力系統(tǒng)的各個電壓等級的輸電及配電網(wǎng)絡(luò)中都得到了廣泛的應(yīng)用。但是高壓電纜也有其自身的不可避免的缺陷，例如當高壓電纜經(jīng)過長期的運行后，其絕緣部分因為長期受到來自土壤理化作業(yè)、潮氣或者水分等的影響，很容易遭到腐蝕而引起絕緣上的缺陷，從而最終導(dǎo)致高壓電纜絕緣的擊穿。

據(jù)不完全統(tǒng)計，由電纜附件(包括中間接頭和終端接頭)的故障而造成的高壓電纜運行故障的比例高達39％。高壓電纜接頭局部放電量的變化能夠體現(xiàn)高壓電纜絕緣狀況的情況，局部放電量的大小也反映出電纜絕緣的受損程度。在當高壓電纜發(fā)生故障后，又恰恰因為其敷設(shè)的環(huán)境而造成排查起來十分困難。因此，對高壓電纜接頭局部放電進行在線監(jiān)測，能夠及時發(fā)現(xiàn)絕緣的受損情況，是保障電力電纜可靠運行的重要手段，具有非常重要的意義。

鑒于此，本實用新型實施例提供了一種電纜局放監(jiān)測系統(tǒng)及方法，以此實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控電纜接頭多處監(jiān)測地點，保障電纜可靠運行。

第一實施例

請參照圖1，本實用新型實施例提供一種電纜局放監(jiān)測系統(tǒng)100，其包括傳感器模塊110、數(shù)據(jù)采集模塊120以及服務(wù)器130。所述傳感器模塊110安裝于電纜的接頭處。所述傳感器模塊110與所述數(shù)據(jù)采集模塊120電連接，所述數(shù)據(jù)采集模塊120與所述服務(wù)器130通訊連接。

所述傳感器模塊110用于當所述電纜的接頭處產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象時，采集所述電纜的接頭處產(chǎn)生的放電電流信號。在電場作用下，絕緣體中部分區(qū)域發(fā)生放電短路的現(xiàn)象稱為局部放電，但在電極之間不形成通路。

所述傳感器模塊110包括多個高頻傳感器。在實際監(jiān)測工作中，電纜的監(jiān)測地點有N個，相應(yīng)地，高頻傳感器至少需要N個，分別放置于電纜的各個監(jiān)測地點。在本實施例中，每個所述高頻傳感器分別安裝于所述電纜的每個接頭處。

所述高頻傳感器包括磁芯、羅高夫斯基線圈、濾波采樣電路以及電磁屏蔽盒。所述羅高夫斯基線圈圍繞于所述磁芯上。所述磁芯具有較高導(dǎo)磁率。所述濾波采樣電路與所述磁芯電連接，并安裝于所述電磁屏蔽盒內(nèi)。所述濾波采樣電路的設(shè)計是為了兼顧測量靈敏度和信號響應(yīng)頻帶的要求。為了抑制干擾、提高信噪比，并且考慮到防雨、防塵等，所述羅高夫斯基線圈、磁芯以及濾波采樣電路都安裝在所述電磁屏蔽盒內(nèi)。所述電磁屏蔽盒包括金屬電磁屏蔽盒。此外，所述高頻傳感器呈中空圓環(huán)狀，以便套設(shè)于電纜上。

請結(jié)合參照圖2和圖3，圖2為本實用新型第一實施例提供的高頻傳感器的測試放電信號的脈沖響應(yīng)的示意圖，圖3本實用新型第一實施例提供的高頻傳感器的測試放電信號的頻譜的示意圖。由圖3可知，所述高頻傳感器的頻帶范圍為0-50MHz。

三相交流電為電能的一種輸送方式，簡稱為三相電。三相交流電源，是由三個頻率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流電勢組成的電源。三相交流電的優(yōu)點有節(jié)省材料、操作簡單且更實用，廣泛應(yīng)用于配電以及直接為功率更高的設(shè)備提供電力。相與相之間的電壓稱為線電壓，任兩相之間的電壓都是380V。相與中性點之間的電壓稱為相電壓，任一相對中性點的電壓都是220V。三相電的顏色A相為黃色，B相為綠色，C相為紅色，目前有以下幾種叫法：A，B，C或L1，L2，L3或U，V，W，順序都是一樣的。

請參照圖4，為了提高電纜局放監(jiān)測系統(tǒng)100的準確性和實用性，傳感器模塊110包括多個高頻傳感器，多個高頻傳感器包括第一高頻傳感器112、第二高頻傳感器114以及第三高頻傳感器116。所述第一高頻傳感器112套設(shè)于A相電纜140的電纜接頭140a處。所述第二高頻傳感器114套設(shè)于A相電纜140的電纜接頭140a處。第三高頻傳感器116套設(shè)于接地線142。

所述數(shù)據(jù)采集模塊120用于獲取所述傳感器模塊110采集的放電電流信號，并將所述放電電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸至所述服務(wù)器130。

所述數(shù)據(jù)采集模塊120包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊122以及網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊124。所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊122一端的各個通道分別與每個所述高頻傳感器電連接，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊122一端的另一端與所述網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊124電連接。

在本實施例中，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊122的一端包括三個通道，即第一通道122a、第二通道122b以第三通道122c。所述第一高頻傳感器112通過第一同軸線150連接至所述第一通道122a。所述第二高頻傳感器114通過第二同軸線152連接至所述第二通道122b。所述第三高頻傳感器116通過第三同軸線154連接至所述第三通道122c。所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊122可以包括信號調(diào)理電路、放大電路以及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊122根據(jù)獲取第一高頻傳感器112、第二高頻傳感器114以及第三高頻傳感器116采集到的各路放電電流信號經(jīng)過調(diào)理、放大以及模數(shù)轉(zhuǎn)換處理后進行存儲、處理和轉(zhuǎn)發(fā)給所述網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊124。進而，所述網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊124將接收所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊122的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到所述服務(wù)器130。

所述數(shù)據(jù)采集模塊120可以為數(shù)據(jù)采集卡。所述數(shù)據(jù)采集卡的模數(shù)轉(zhuǎn)換的分辨率為12位。所述數(shù)據(jù)采集卡的最高采樣率為100Mbps。采樣速率為100MS/s。每個通道存儲16MB。觸發(fā)方式有內(nèi)觸發(fā)、外觸發(fā)及沿觸發(fā)。額定功率為10W。外徑尺寸：240mm×240mm×100mm。供電電源外部接口為RJ45接口。工作溫度為-25℃-75℃。防水等級為IP68。通信協(xié)議為TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。所述數(shù)據(jù)采集模塊122的模擬輸入帶寬范圍為100KHz-100MHz。

進一步地，所述電纜局放監(jiān)測系統(tǒng)100還包括光纖收發(fā)器160，所述光纖收發(fā)器160與所述數(shù)據(jù)采集模塊120耦合。所述光纖收發(fā)器160用于將接收所述數(shù)據(jù)采集模塊120處理后的放電電流信號通過光纖162傳輸至所述服務(wù)器130。光纖162設(shè)置于ADSS電力專用光纜內(nèi)。

光纖收發(fā)器160是一種將短距離的雙絞線電信號和長距離的光信號進行互換的以太網(wǎng)傳輸媒體轉(zhuǎn)換單元，也被稱之為光電轉(zhuǎn)換器(Fiber Converter)。光電轉(zhuǎn)換器在數(shù)據(jù)傳輸上打破了以太網(wǎng)電纜的百米局限性，依靠高性能的交換芯片和大容量的緩存，在真正實現(xiàn)無阻塞傳輸交換性能的同時，還提供了平衡流量、隔離沖突和檢測差錯等功能，保證數(shù)據(jù)傳輸時的高安全性和穩(wěn)定性。

此外，所述電纜局放監(jiān)測系統(tǒng)100還可以包括分線盒132。分線盒132用于將第一高頻傳感器112、第二高頻傳感器114以及第三高頻傳感器116經(jīng)過光纖162傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行分路上傳給服務(wù)器130。

分線盒132是配線電纜或光纜的終端，連接配線電纜或光纜和用戶線路部分，對主干線進行分支，具有重要的作用。

為了更直觀地知道電纜的絕緣狀態(tài)，所述電纜局放監(jiān)測系統(tǒng)100還可以包括報警模塊。所述報警模塊用于當服務(wù)器130對監(jiān)測到電纜的各個接頭處局部放電信號進行分析時，監(jiān)測地點的放電信號出現(xiàn)異常，如高于預(yù)設(shè)的正常幅度值，則予以報警。所述報警模塊可以為聲光報警，例如蜂鳴器。

所述服務(wù)器130用于接收所述數(shù)據(jù)采集模塊120發(fā)送的數(shù)據(jù)并做分析。具體地，所述服務(wù)器130接收第一高頻傳感器112、第二高頻傳感器114以及第三高頻傳感器116采集的數(shù)據(jù)，進行抗干擾處理、譜圖分析，從而及時遠程監(jiān)測電纜及接頭的絕緣缺陷，為電纜的檢修工作提高依據(jù)。同時實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控電纜的多處接頭監(jiān)測地點，保障電纜可靠運行。

本實用新型實施例提供的電纜局放監(jiān)測系統(tǒng)100，包括傳感器模塊110、數(shù)據(jù)采集模塊120以及服務(wù)器130。所述傳感器模塊110安裝于所述電纜的接頭處，所述傳感器模塊110與所述數(shù)據(jù)采集模塊120電連接，所述數(shù)據(jù)采集模塊120與所述服務(wù)器130通訊連接。所述傳感器模塊110用于當所述電纜的接頭處產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象時，采集所述電纜的接頭處產(chǎn)生的放電電流信號。所述數(shù)據(jù)采集模塊120用于獲取所述傳感器模塊110采集的放電電流信號，并將所述放電電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸至所述服務(wù)器130。所述服務(wù)器130用于接收所述數(shù)據(jù)采集模塊120發(fā)送的數(shù)據(jù)并做分析，以此實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控電纜的多處接頭監(jiān)測地點。

第二實施例

請參照圖5，本實施例提供一種電纜局放監(jiān)測方法，應(yīng)用于上述第一實施例的電纜局放監(jiān)測系統(tǒng)100，所述方法包括：

步驟S500：所述傳感器模塊當所述電纜的接頭處產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象時，采集所述電纜的接頭處產(chǎn)生的放電電流信號；

具體地，所述傳感器模塊110包括第一高頻傳感器112、第二高頻傳感器114以及第三高頻傳感器116。當所述電纜的接頭處產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象時，第一高頻傳感器112、第二高頻傳感器114以及第三高頻傳感器116分別采集所述電纜的各個接頭處產(chǎn)生的放電電流信號；

步驟S510：所述數(shù)據(jù)采集模塊獲取所述傳感器模塊采集的放電電流信號，并將所述放電電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸至所述服務(wù)器；

具體地，所述數(shù)據(jù)采集模塊120包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊122以及網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊124。所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊122根據(jù)獲取第一高頻傳感器112、第二高頻傳感器114以及第三高頻傳感器116采集到的各路放電電流信號經(jīng)過調(diào)理、放大以及模數(shù)轉(zhuǎn)換處理后進行存儲、處理和轉(zhuǎn)發(fā)給所述網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊124。進而，所述網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊124將接收所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊122的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到所述服務(wù)器130。

步驟S520：所述服務(wù)器用于接收所述數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)并做分析。

具體地，所述服務(wù)器130接收第一高頻傳感器112、第二高頻傳感器114以及第三高頻傳感器116采集的數(shù)據(jù)，進行抗干擾處理、譜圖分析。

需要說明的是，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的電纜局放監(jiān)測方法的具體工作過程，可以參考前述系統(tǒng)實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。

本實用新型實施例提供的電纜局放監(jiān)測方法通過所述傳感器模塊110當所述電纜的接頭處產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象時，采集所述電纜的接頭處產(chǎn)生的放電電流信號；所述數(shù)據(jù)采集模塊120獲取所述傳感器模塊110采集的放電電流信號，并將所述放電電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸至所述服務(wù)器130；所述服務(wù)器130用于接收所述數(shù)據(jù)采集模塊120發(fā)送的數(shù)據(jù)并做分析。以此實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控電纜的多處接頭監(jiān)測地點，保障電纜可靠運行。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)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(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。