一种内置式甚高频局放检测装置及方法与流程

本发明涉及高压电技术领域，具体涉及一种内置式甚高频（vhf）局放检测装置及方法。

背景技术：

高压xlpe电缆的局部放电问题是引起高压电缆事故的主要因素，多年来一直受到广泛关注。究其原因，主要是由于电缆的绝缘部件存在缺陷，产生局部微量放电。而该放电过程加速了xlpe电缆绝缘性能劣化，最终导致电缆击穿。如何测量电缆的早期局部放电现象，对预防电缆事故具有重要意义。另一方面，由于电力电缆中间接头的电场应力较为集中，是电力电缆绝缘的薄弱环节，更容易产生绝缘故障。据统计，大部分的电缆绝缘击穿问题发生在电缆中间接头部位。因此，电缆接头的局部放电状态监测是提高电缆安全运行的重点。

传统的电缆局部放电检测方法有脉冲电流法、振荡波测试法、高频电流法等。如公开号为cn103852697a的中国发明专利公开了一种电缆局部放电检测装置，该装置包括荡波电压发生模块、信号采集模块和分析控制模块，振荡波电压发生模块产生振荡波电压并将振荡波电压施加于待测电缆上，待测电缆在振荡波电压作用下，局部放电部位产生脉冲电流信号，信号采集模块采集该脉冲电流信号，生成采集数据，发送采集数据到分析控制模块，分析控制模块根据内置的局部放电分析软件对采集数据进行分析，获得待测电缆局部放电检测结果。但是，脉冲电流法和振荡波测试法只能用于电缆离线情况下的安全检查，无法用于电缆接头的在线监测。高频电流法适合现场大规模的局部放电巡检，但是这种方法容易受外部信号干扰，难以用于实时监测。

公开号为cn203490332u的中国实用新型专利公开了一种多功能手持式智能局放检测装置，它包括高频电流传感器(hfct）、特高频电流传感器(uhfct)、超声波传感器（ae）、手持式主机，高频电流传感器(hfct）的电信号输出、特高频电流传感器(uhfct)的电信号输出、超声波传感器（ae）的电信号输出分别与手持式主机的电信号输入相连；该检测方法使用了uhfct来接收超高频无线电磁波，然后经过超高频包络检波电路，进行降频处理，得到高频信号；包络检波电路的作用是获得输入信号的局部峰值电压，即信号的包络，并去除输入信号中的高频载波分量，得到信号低频分量；局部放电产生的uhf信号与调幅信号类似，高频载波频率为300mhz～3ghz，其包络为指数特性，uhf信号持续时间为50～500ns，近似认为调幅信号的低频分量的频率范围为2～20mhz，uhf信号经过包络检波电路后变为高频信号可以和hfct检测到的脉冲电磁信号经同一信号预处理电路后，经a/d变为数字信号。该装置存在的问题：ct环无法支持300mhz～3ghz这么高频率的信号采集；该装置不固定安装，只通过巡检进行信号采集检测，这种便携检测装置无法实现实时在线监测和电缆故障及时提醒。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种内置式甚高频（vhf）局放检测装置及方法，内置式甚高频（vhf）局放检测装置包括甚高频电流互感器、信号采集模块、信号处理模块，本发明的技术方案通过优化hfct为甚高频vhfct，优化了电流互感器ct环安装位置，将电流互感器ct环安装在电缆接头内部，将缠绕在半导电层外的铜网直接穿过电流互感器ct环再与电缆铠装接地电缆相连，在局放信号发生点就地测量，保证了局放的甚高频特性，使得电缆局放检测准确率大大提高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明公开了一种内置式甚高频局放检测装置，安装在电缆接头处，该装置包括甚高频电流互感器、信号采集模块、信号处理模块；所述甚高频电流互感器和信号采集模块安装在电缆接头铜壳内部、电缆接头铜网层与电缆铠装连接处，电缆接头铜网层穿过甚高频电流互感器。

优选的是，所述甚高频电流互感器为镍锌铁氧体材质的甚高频电流互感器。

在上述任一技术方案中优选的是，所述甚高频电流互感器为基于罗科夫斯基线圈方式的甚高频电流互感器。

在上述任一技术方案中优选的是，所述甚高频电流互感器的频率响应为10m到50m。

在上述任一技术方案中优选的是，所述甚高频电流互感器安装在电缆接头铜壳内部，置于电缆接头铜网层与电缆铠装连接处。

在上述任一技术方案中优选的是，所述甚高频电流互感器安装在电缆接头铜壳内部的电缆接头铜网层与电缆铠装连接处，电缆接头铜网层穿过甚高频电流互感器。

在上述任一技术方案中优选的是，所述电缆接头铜网层穿过甚高频电流互感器后再与电缆铠装接地电缆相连接。

在上述任一技术方案中优选的是，所述信号采集模块的采样率为100m及以上。

在上述任一技术方案中优选的是，所述信号处理模块为fpga模块。

在上述任一技术方案中优选的是，所述信号处理模块为单片机模块。

在上述任一技术方案中优选的是，所述单片机模块采用arm处理器或dsp处理器。

本发明还公开了一种内置式甚高频局放检测方法，采用如上任一项所述的内置式甚高频局放检测装置进行电缆接头局放信号的实时检测。

在上述任一技术方案中优选的是，内置式甚高频局放检测方法包括：

内置式甚高频局放检测装置包括安装在电缆接头铜壳内部的甚高频电流互感器和信号采集模块，以及置于电缆接头铜壳外部的信号处理模块，甚高频电流互感器和信号采集模块通过信号线与信号处理模块相连接；

甚高频电流互感器安装在电缆接头铜壳内部的电缆接头铜网层与电缆铠装连接处，将缠绕在半导电层外的铜网直接穿过甚高频电流互感器，再与电缆铠装接地电缆相连接，在局放信号发生点就地测量，以保证局放的甚高频特性；

由镍锌铁氧体材质制备的甚高频电流互感器，频率响应为10m到50m；信号采集模块的采样率为100m及以上，信号处理模块为fpga模块或单片机模块；内置式甚高频局放检测装置优化了采集模块与运算模块支持甚高频信号的处理；因采集信号为甚高频信号，有效排除了电缆杂波信号，使得检测更加准确，甚高频电流互感器的安装位置可有效屏蔽外界电磁波干扰，电缆铠装环流由铠装流向接地电缆不经过电缆接头铜网层，排除电缆铠装环流干扰，对电缆接头局放检测的准确率提高。

在上述任一技术方案中优选的是，所述甚高频信号的处理采用了相位信号与高频信号结合的相位放电图谱法。

在上述任一技术方案中优选的是，所述甚高频信号处理方法具体包括：检测电缆电流相位为基准做x轴，对同一相位放电量进行汇集做y轴制作放电图谱，通过放电图谱判断放电类型；放电量的计算使用频域积分法，使用的频率为10m到30m之间的频率。

在上述任一技术方案中优选的是，所述信号处理方法以甚高频信号为主，只针对本地电缆接头，以提高检测本地电缆接头局放信号准确性为目的，将外来信号尽可能排除。

在现有技术中，电缆接头通常是局放高发区，是影响整体电缆工作最薄弱的环节；传统的hfct法局放检测为高频信号检测，因电缆接头局放到电缆外接地电缆存在一定距离，通常为1米以上，局放信号因电缆的接地电缆电感效应，衰减为高频信号（5到15m之间），使用甚高频检测则失去了意义；由于hfct电流互感器的频率响应为1到20m之间，也无法做到甚高频检测；外置高频检测的缺点是因电感铠装电流等其它原因受扰信号大，局放信号往往掩盖在干扰信号中，不能识别。与现有技术相比，本发明的内置式甚高频（vhf）局放检测装置通过优化hfct为甚高频vhfct，优化了电流互感器ct环安装位置，将电流互感器ct环安装在电缆接头内部，将缠绕在半导电层外的铜网直接穿过电流互感器ct环再与电缆铠装接地电缆相连，在局放信号发生点就地测量，保证了局放的甚高频特性；本发明的内置式甚高频（vhf）局放检测装置优化了采集模块与运算模块支持甚高频信号的处理，因采集信号为甚高频信号，有效排除了电缆杂波信号，使得检测更加准确；本发明的内置式甚高频（vhf）局放检测装置将电流互感器ct环安置于电缆接头铜网层与电缆铠装连接处，电流互感器ct环内置在铜壳体以内，可以有效屏蔽外界电磁波干扰，电缆铠装环流由铠装流向接地电缆不经过铜网，也排除了电缆铠装环流干扰，因此对电缆局放检测准确率大大提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中传统的电缆局放信号检测装置结构示意图；

图2为按照本发明的内置式甚高频局放检测装置及方法的内置式甚高频局放检测装置安装结构的一优选实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

在现有技术中，电缆接头通常是局放高发区，是影响整体电缆工作最薄弱的环节；传统的hfct法局放检测为高频信号检测。如图1的传统的电缆局放信号检测装置示意图所示，传统局放检测装置，高频电流互感器置于接地电缆上面，且hfct支持的频率为1m到20m。在现有技术中，因电缆接头局放到电缆外接地电缆存在一定距离，通常为1米以上，局放信号因电缆的接地电缆电感效应，衰减为高频信号（5到15m之间），使用甚高频检测则失去了意义；由于hfct电流互感器的频率响应为1到20m之间，也无法做到甚高频检测；外置高频检测的缺点是因电感铠装电流等其它原因受扰信号大，局放信号往往掩盖在干扰信号中，不能识别。

为了克服电缆接头局放信号检测技术在现有技术中所存在的问题，本发明实施例提出一种内置式甚高频（vhf）局放检测装置及方法，本发明的内置式甚高频（vhf）局放检测装置通过优化hfct为甚高频vhfct，优化了电流互感器ct环安装位置，将电流互感器ct环安装在电缆接头内部，将缠绕在半导电层外的铜网直接穿过电流互感器ct环再与电缆铠装接地电缆相连，在局放信号发生点就地测量，保证了局放的甚高频特性；本发明的内置式甚高频（vhf）局放检测装置优化了采集模块与运算模块支持甚高频信号的处理，因采集信号为甚高频信号，有效排除了电缆杂波信号，使得检测更加准确；本发明的内置式甚高频（vhf）局放检测装置将电流互感器ct环安置于电缆接头铜网层与电缆铠装连接处，电流互感器ct环内置在铜壳体以内，可以有效屏蔽外界电磁波干扰，电缆铠装环流由铠装流向接地电缆不经过铜网，也排除了电缆铠装环流干扰，因此对电缆局放检测准确率大大提高。

本发明实施例所述的内置式甚高频（vhf）局放检测装置包括甚高频电流互感器、信号采集模块、信号处理模块；所述甚高频电流互感器安装在电缆接头铜壳内部、电缆接头铜网层与电缆铠装连接处，电缆接头铜网层穿过甚高频电流互感器。

本发明实施例所述的内置式甚高频（vhf）局放检测装置，甚高频电流互感器为镍锌铁氧体材质的甚高频电流互感器。

本发明实施例所述的内置式甚高频（vhf）局放检测装置，所述甚高频电流互感器为基于罗科夫斯基线圈方式的甚高频电流互感器。

本发明实施例所述的内置式甚高频（vhf）局放检测装置，甚高频电流互感器的频率响应为10m到50m。

本发明实施例所述的内置式甚高频（vhf）局放检测装置，信号采集模块的采样率为100m及以上。

本发明实施例所述的内置式甚高频（vhf）局放检测装置，信号处理模块为fpga模块。

本发明实施例所述的内置式甚高频（vhf）局放检测装置，信号处理模块还可以为单片机模块，单片机模块可以采用arm处理器或dsp处理器。

采用如上所述的内置式甚高频（vhf）局放检测装置进行电缆接头局放信号的实时检测，该内置式甚高频局放检测方法包括：

内置式甚高频局放检测装置包括安装在电缆接头铜壳内部的甚高频电流互感器和信号采集模块，以及置于电缆接头铜壳外部的信号处理模块，甚高频电流互感器和信号采集模块通过信号线与信号处理模块相连接；

甚高频电流互感器安装在电缆接头铜壳内部的电缆接头铜网层与电缆铠装连接处，将缠绕在半导电层外的铜网直接穿过甚高频电流互感器，再与电缆铠装接地电缆相连接，在局放信号发生点就地测量，以保证局放的甚高频特性；

由镍锌铁氧体材质制备的甚高频电流互感器，频率响应为10m到50m；信号采集模块的采样率为100m及以上，信号处理模块为fpga模块或单片机模块；内置式甚高频局放检测装置优化了采集模块与运算模块支持甚高频信号的处理；因采集信号为甚高频信号，有效排除了电缆杂波信号，使得检测更加准确，甚高频电流互感器的安装位置可有效屏蔽外界电磁波干扰，电缆铠装环流由铠装流向接地电缆不经过电缆接头铜网层，排除电缆铠装环流干扰，对电缆接头局放检测的准确率提高。

本发明实施例所述的内置式甚高频（vhf）局放检测方法中，所述甚高频信号的处理采用了相位信号与高频信号结合的相位放电图谱法。甚高频信号处理方法具体包括：检测电缆电流相位为基准做x轴，对同一相位放电量进行汇集做y轴制作放电图谱，通过放电图谱判断放电类型；放电量的计算使用频域积分法，使用的频率为10m到30m之间的频率。

本发明实施例所述的内置式甚高频（vhf）局放检测方法中，所述信号处理方法以甚高频信号为主，只针对本地电缆接头，以提高检测本地电缆接头局放信号准确性为目的，将外来信号尽可能排除。

本发明实施例所述的内置式甚高频（vhf）局放检测装置及方法，相对于现有技术中传统的电缆局放信号检测方式，其特点为：

1、ct环材质改进，由原来的高频ct改进为甚高频ct环，响应频率由原来的1m到20mhz改进为10m到50mhz，保证了高频信号的检测；

2、传统的ct环安装位置在接地电缆上，新的采集方式改进为安装在铜网与铠装交界处，保证了甚高频信号的不衰减；

3、传统的采集器处理器主要针对10到15m的高频信号，新的采集改进为针对10m到30m的甚高频信号；

4、传统的采集方法可以采集电缆局放、接头局放，以及相邻的接头局放；新的采集方式为：以甚高频信号为主，只针对本地接头，以提高检测本地接头局放信号准确性为目的。

另外，与现有技术中公开号为cn203490332u的中国实用新型专利公开的一种多功能手持式智能局放检测装置的技术方案相比较，该专利技术方案中使用的uhfct与本发明实施例中改进的vhfct存在本质差别：

1：采集的信号特征不同；uhfct针对的信号源为高频载波频率为300mhz~～3ghz，这种应该叫天线，ct环应该没有支持这么高频率的，本发明实施例所述内置式甚高频（vhf）局放检测装置针对10m到50m的频率信号；

2：采集安装的位置不同；该专利技术方案中没有提到安装位置，只说了采集信号；该专利技术方案是便携检测装置，属于巡检，因此也不可能安装在电缆铜壳内部；而本发明实施例所述内置式甚高频（vhf）局放检测装置安装位置在电缆铜壳内部、电缆铜网与铠装交接处，其目的也是只有该处可以采集到甚高频的局放信号，局放信号到电缆的接地电缆已经衰减频率为高频信号；

3：采集器与运算器不同；该专利技术方案中将uhf信号通过包络处理，降频为hf信号；而本发明实施例所述内置式甚高频（vhf）局放检测装置直接采集vhf信号，利用频域积分方式，计算出放电量；

4：应用目的不同；该专利技术方案为便携式巡检装置，而本发明实施例所述内置式甚高频（vhf）局放检测装置为时时在线式检测装置。

实施例2

一种内置式甚高频（vhf）局放检测装置，该装置包括甚高频电流互感器、信号采集模块、信号处理模块，甚高频电流互感器和信号采集模块安装在电缆接头铜壳内部并通过信号线与置于电缆接头铜壳外部的信号处理模块相连接。

在本发明实施例所述的内置式甚高频（vhf）局放检测装置中，甚高频电流互感器为镍锌铁氧体材质的甚高频电流互感器。甚高频电流互感器还可以为基于罗科夫斯基线圈方式的甚高频电流互感器。甚高频电流互感器的频率响应为10m到50m。

在本发明实施例所述的内置式甚高频（vhf）局放检测装置中，信号采集模块的采样率为100m及以上。信号处理模块为fpga模块，信号处理模块还可以为单片机模块，单片机模块可以采用arm处理器或dsp处理器。

本发明实施例所述的内置式甚高频（vhf）局放检测装置，如图2所示，在具体实施中，甚高频电流互感器包括互感器1和互感器2，互感器1和互感器2分别通过信号线连接信号处理模块，互感器1和互感器2安装在电缆接头铜壳内部的电缆接头铜网层与电缆铠装连接处，电缆接头铜网层穿过互感器1和互感器2后再与电缆铠装接地电缆相连接。

采用如上所述的内置式甚高频（vhf）局放检测装置进行电缆接头局放信号的实时检测，该内置式甚高频局放检测方法包括：

内置式甚高频局放检测装置包括安装在电缆接头铜壳内部的甚高频电流互感器和信号采集模块，以及置于电缆接头铜壳外部的信号处理模块，甚高频电流互感器和信号采集模块通过信号线与信号处理模块相连接；

甚高频电流互感器安装在电缆接头铜壳内部的电缆接头铜网层与电缆铠装连接处，将缠绕在半导电层外的铜网直接穿过甚高频电流互感器，再与电缆铠装接地电缆相连接，在局放信号发生点就地测量，以保证局放的甚高频特性；

由镍锌铁氧体材质制备的甚高频电流互感器，频率响应为10m到50m；信号采集模块的采样率为100m及以上，信号处理模块为fpga模块或单片机模块；内置式甚高频局放检测装置优化了采集模块与运算模块支持甚高频信号的处理；因采集信号为甚高频信号，有效排除了电缆杂波信号，使得检测更加准确，甚高频电流互感器的安装位置可有效屏蔽外界电磁波干扰，电缆铠装环流由铠装流向接地电缆不经过电缆接头铜网层，排除电缆铠装环流干扰，对电缆接头局放检测的准确率提高。

在本发明实施例所述的内置式甚高频（vhf）局放检测方法中，所述甚高频信号的处理采用了相位信号与高频信号结合的相位放电图谱法。甚高频信号处理方法具体包括：检测电缆电流相位为基准做x轴，对同一相位放电量进行汇集做y轴制作放电图谱，通过放电图谱判断放电类型；放电量的计算使用频域积分法，使用的频率为10m到30m之间的频率。

在本发明实施例所述的内置式甚高频（vhf）局放检测方法中，所述信号处理方法以甚高频信号为主，只针对本地电缆接头，以提高检测本地电缆接头局放信号准确性为目的，将外来信号尽可能排除。

本发明实施例所述的内置式甚高频（vhf）局放检测装置及方法，通过优化hfct为甚高频vhfct。优化了电流互感器ct环安装位置，将电流互感器ct环安装在电缆接头内部。将缠绕在半导电层外的铜网直接穿过电流互感器ct环再与电缆铠装接地电缆相连。在局放信号发生点就地测量，保证了局放的甚高频特性，使得电缆局放检测准确率大大提高。

以上所述仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非是对本发明的范围进行限定；以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围；在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的任何修改、等同替换、改进等，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。