一、電纜分布式局部放電檢測裝置簡介

1.1 系統(tǒng)概述

本系統(tǒng)通過安裝在高壓電纜接地引下線上的高靈敏度局放傳感器，數(shù)字處理單元和傳輸終端，實現(xiàn)對電纜局放的分區(qū)段或定點的實時監(jiān)測，數(shù)據(jù)通過光纖網(wǎng)絡(luò)或者移動4G網(wǎng)絡(luò)傳輸給監(jiān)測服務(wù)器，服務(wù)器端軟件可展示各個檢測單元所采集到的局放數(shù)據(jù)和圖譜，通過設(shè)置檢測閥值，環(huán)境量等，當(dāng)所檢測到的局放數(shù)據(jù)越閥值時，系統(tǒng)自動預(yù)警，提示該處電纜節(jié)點可能存在絕緣缺陷，采取相關(guān)措施，如派駐工作人員到實地進行故障確認(rèn)試驗，一旦確認(rèn)故障，及時采取相關(guān)手段，防止險情擴大。

本檢測系統(tǒng)的典型構(gòu)成如下：

 高頻局部放電傳感器（HFCT）

 局部放電檢測單元

 系統(tǒng)信號同步單元

 光纖同步網(wǎng)絡(luò)

 通信光纜或者內(nèi)置4G通信模塊（選配）

 檢測分析軟件

1.2 功能特點

 分布式布局，擴展性強

監(jiān)測終端網(wǎng)絡(luò)化布局，整套系統(tǒng)能支持多達100個監(jiān)測單元同時檢測，在原有布局基礎(chǔ)上加入或者撤掉終端時，系統(tǒng)無需額外設(shè)置，自動進行識別和配置。

 實時監(jiān)測

系統(tǒng)記錄各監(jiān)測節(jié)點的實時數(shù)據(jù)，監(jiān)測周期可以靈活設(shè)置。

 邊緣化計算

符合當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)計理念，計算邊緣化，數(shù)據(jù)就地處理，異地分析判斷，數(shù)據(jù)再現(xiàn)回溯機制。

 靈活取用和巡檢

檢測單元也適合線路巡檢場合，此時帶上裝有局放分析軟件的電腦配合終端使用即可。

 多種連接方式

    支持光纖網(wǎng)絡(luò)連接，支持無線4G網(wǎng)絡(luò)連接各個監(jiān)測單元，傳輸穩(wěn)定。

 多種同步方式

系統(tǒng)支持傳感單元內(nèi)同步，系統(tǒng)級內(nèi)同步，配合高壓測試的系統(tǒng)外同步等多種同步方式，適合多種測試場合。

 高靈敏度

*小可檢測5PC的放電信號。

 抗沖擊

可承受600KV的閃絡(luò)沖擊，終端設(shè)備不損壞、數(shù)據(jù)不丟失。

 抗干擾

具備時域、頻域信號分析技術(shù)，可有效分離干擾信號和局放信號，可有效避免儀器電源端的干擾。

二、測量原理和硬件組成

2.1 測量原理

當(dāng)電纜線芯中有電流流過時，將會使金屬護套上產(chǎn)生感應(yīng)電勢。在護套開路時，這個感應(yīng)電勢可能會很大，有時不但會危及人身安全，還會擊穿金屬護套的外護層，尤其是電纜線路發(fā)生過電壓及短路故障時，在金屬護套上會形成很高的感應(yīng)電壓，使電纜外護套絕緣發(fā)生擊穿，故應(yīng)在金屬護套的一定位置采用特殊的連接方式和接地方式。

當(dāng)護層兩端都接地時，就和大地形成一個通路，從而產(chǎn)生了接地環(huán)流。護層接地方式不當(dāng)時，這個環(huán)流大小甚至可以達到線芯電流的50%或者更高，使得金屬護層上產(chǎn)生大量的損耗，影響了電纜的載流量并且使得電纜絕緣加速老化，同時電纜線路的許多故障會表現(xiàn)為金屬護層接地環(huán)流的變化，比如護層絕緣損壞引起的多點接地、護層接地系統(tǒng)遭到破壞（接地線或者交叉互聯(lián)線被偷盜）等，所以有必要對電纜金屬護層的環(huán)流進行相關(guān)的分析計算。而當(dāng)護層單端接地時，接地線中將有電容電流流過，因為可以將單芯電纜線芯和線芯外面的金屬護套，看作是一個圓柱形的電容器，使得接地電流成分中含有電容電流，這個電容電流在電纜主絕緣狀態(tài)發(fā)生變化時也隨之發(fā)生變化。當(dāng)電纜主絕緣存在水樹時，由于水樹的整流作用，將會有直流電流成分通過接地線，而電纜主絕緣或者接頭處存在缺陷的而產(chǎn)生的局部放電信號電流也會流經(jīng)電纜護層的接地線，這些不同類型的接地電流成分不僅可以反映電力電纜金屬護層自身的狀態(tài)，也可以反映主絕緣的品質(zhì)狀態(tài)（如老化以及缺陷等）引起的局部放電在內(nèi)的多類故障。

電纜內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的電流脈沖還可以激發(fā)出電磁波，包括中低頻和UHF段電磁波，然后根據(jù)接收的信號來分析局部放電的嚴(yán)重程度及其位置。 該方法特別適合在電纜頭位置處檢測，電纜頭是局放發(fā)生概率*的位置，且HF信號更容易傳出來被檢測到，可定制合適的頻帶實現(xiàn)抗感擾的目的，也能對故障實現(xiàn)定位。

系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計方法，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智能無線數(shù)據(jù)采集終端，經(jīng)多次采集后， 對模擬信號經(jīng)過濾波、放大處理和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號，再經(jīng)過高階數(shù)字濾波處理后由處理器經(jīng)過無線信號發(fā)射單元傳送至服務(wù)器。

 檢測單元采用內(nèi)置光纖時基同步或者電流感應(yīng)同步方式，用以各種特征信號發(fā)生的時刻值，實現(xiàn)各終端之間的相位和時基同步，方便后續(xù)局放圖譜分析。

終端采集的每組局放數(shù)據(jù)，根據(jù)是否有時標(biāo)信號或相位信號輸入，分別標(biāo)注相應(yīng)的時刻參數(shù)。經(jīng)算法處理后先本地存儲，然后根據(jù)服務(wù)器端軟件指令向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)。既保證數(shù)據(jù)系統(tǒng)性，不遺漏諸如局放信號等特征信號，又不至于引起通信堵塞。

終端將系統(tǒng)所設(shè)置的每個測量周期內(nèi)的局放信號峰值，有效值計算，加入時戳，傳輸給服務(wù)器。

三、技術(shù)參數(shù)說明

? 適用范圍

可以在不停電的狀態(tài)下對10～1000kV設(shè)備進行帶電檢測，適用于電力電纜設(shè)備的高頻脈沖電流局部放電的分布式檢測。

? 檢測單元測量參數(shù)：

檢測頻帶：300KHz～30MHz

傳輸阻抗：≥10mV/mA

測試靈敏度：不低于5PC

測量動態(tài)范圍： 70dB

增益范圍：-30dB～20dB

分辨率：0.1dB

檢測通道數(shù)：3

采樣頻率： 125MS/s

采樣精度：14位

接口形式：SMA轉(zhuǎn)BNC

內(nèi)置數(shù)字、模擬濾波器：可調(diào)頻帶和類型（高通、低通、帶通）

輸入阻抗：50Ω

外形尺寸： 295*210*80 mm

重量： 2.3 KG

? 信號同步系統(tǒng)

輸入電壓范圍：交流20～250V

        同步方式：傳感器內(nèi)同步，系統(tǒng)內(nèi)同步，系統(tǒng)電壓同步，電流外同步等多種同步方式。

       時基同步精度：≤2ns

頻率范圍：20～300Hz

相位精度:  0.1°

輸入阻抗：10M

外形尺寸： 295*210*80 mm

重量： 2.3 KG

? 通信模式

可采用有線模式、無線模式

? 環(huán)境條件

環(huán)境溫度 -15℃～50℃

相對濕度 ≤90%；

? 供電方式

DC12.6V 可充電電池

? 圖譜顯示

系統(tǒng)采用Windows操作平臺,可實時顯示所有通道的測量情況，可以自由選擇相位直線、正弦、飛行、二維、三維、橢圓窗、趨勢、放電分析等多種觀察窗口，可靜態(tài)或動態(tài)地對單個周波、多個周波試驗電壓的局部放電脈沖詳細測量、觀察、分析。具備不同放電或干擾信號的分離與分類，以便對每一類信號的特征參數(shù)包括放電量、信號幅值、相位、放電重復(fù)率等特征參數(shù)進行分析；具備時域、頻域分析功能，且具備可以在頻譜圖上任意一點進行時域、頻域分析功能。