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_測量點時，脈寬增加幅值減小。

電纜運行末期(投運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。測試主機對不同傳感器的信號分別進行不同分析、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

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站、重點設(shè)備、異常設(shè)備進行長期監(jiān)測。

Ø  采用雙端定位測量法，可實現(xiàn)對電纜本體產(chǎn)生的局部放電進行實時定位，理想條件下定位精度可達+/-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)合運用，可有效識別局放信號。

Ø  基于脈沖電流法（IEC60270標準）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，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，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進行數(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：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。

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；

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。