专利名称：便携式电缆局部放电检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种电力检测技术领域的装置，具体是一种基于交联聚乙烯 (XPLE)的便携式电缆局部放电检测装置。
背景技术：
交联聚乙烯(XLPE)电力电缆由于其电气性能和耐热性能好，安装敷设方便，不受
高度落差的限制，特别是没有漏油和引起火灾的危险，在城市电网的应用日益广泛。但是，
电力电缆在电、热、机械外力、水、油、有机化合物、酸、碱、盐及微生物作用下，常常发生老
化，影响到绝缘性能，发生局部放电；在电缆运行过程中，由于内部的杂质、半导体凸起、电
压作用下空间电荷的积累等因素造成的局部电场应力集中，也会产生局部放电；电缆终端
由于绝缘结构复杂，影响其绝缘性能的因素很多，而且通常是现场人工制作，工艺不良容易
遗留故障隐患，电缆终端故障率远高于电缆本体，使电缆的安全运行受到影响。随着城市的
不大扩大和入地工程的开展，越来越多的XLPE电缆投入到电力系统各个电压等级的电力
传输中。但传统的常规性预防试验周期长，不能有效及时地发现电缆故障，已经满足不了安
全生产的需要，随着越来越多的电力电缆的投入运行，很多单位已无法按照规程按时完成
常规预防试验，因此如何准确、快速、经济地检测现场运行电缆的绝缘状况成了急需解决的
问题，对提高电力系统供电可靠性，减少电缆故障引起的经济损失有重大意义。 经过对现有技术的检索发现，检测带电电缆或设备中局部放电的便携检测装置是
用不同电磁探头的窄带射频检测器检测电缆或设备中的局部放电信号、用音量计量电表作
局部放电信号显示的便携检测装置，但是该现有技术仅采用单一电测法(射频)检测局部
放电，用音量计量电表显示局部放电信号大小，扬声器对局部放电信号模拟发声，检测过程
较依赖操作人员的经验且结果有效性不易判断。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种便携式电缆局部放电检测装置， 综合应用了高频电流法、超高频法、超声法、红外温度法等4种检测方法，即电、声、温度法 结合，用户界面友好，直观，操作方便，且具有一定智能性，结构紧凑，具有较高的灵敏度和 信噪比，可以对XLPE电缆局部放电进行有效检测。 本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括传感器、检测终端和控制模块， 其中传感器的输入端与电力电缆相连接进行检测，传感器的输出端与检测终端相连接以 传输模拟传感信号，控制模块与检测终端相连接以接收模拟传感信号并输出控制指令和检 测结果。 所述的模拟传感信号包括高频电流信号、超高频信号、超声信号和红外温度信 号； 所述的传感器包括高频电流传感器、超高频传感器、超声传感器和红外温度传感 器，其中高频电流传感器、超高频传感器、超声传感器和红外温度传感器分别与检测终端
3相连接以传输模拟传感信号。
所述的检测终端包括信号调理单元和数据采集单元，其中信号调理单元与传
感器相连接以接收模拟传感信号，信号调理单元的输出端与数据采集单元相连接以输出模
拟传感信号，信号调理单元的输出端与控制模块相连接以输出红外温度信号，数据采集单
元与信号调理单元相连接输出控制指令，数据采集单元与控制模块相连接以选择性输出高
频电流信号、超高频信号或超声信号中的一种或其组合并接收控制指令。 所述的控制模块包括局放信号处理单元、局放特征提取单元和分析诊断单元，
其中局放信号处理单元与检测终端相连接以接收模拟传感信号，局放信号处理单元采用
FIR滤波、FFT滤波或小波滤波将模拟传感信号中的噪声干扰滤除后发送检测信号至局放
特征提取单元，局放特征提取单元将检测信号中的特征图谱和放电指纹提取后输出至分析
诊断单元，分析诊断单元对特征图谱和放电指纹分析评估并输出检测结果。 所述的特征图谱包括幅值相位分布、平均放电量相位分布、放电次数相位分布、
放电幅值分布、放电能量分布和小-q-n三维图谱。 所述的放电指纹包括突出度、偏斜度、局部峰个数、放电不对称度、相位不对称 度、互相关因子和相位中值等。 本发明高频电流传感器(HFCT)对应的信号调理单元具有10倍和100倍两级放 大，频带为300KHz-25MHz，可以根据现场采样信号的大小，利用软件方便地调整放大倍数； 超高频传感器(UHF)对应的信号调理单元主要由带通滤波器、前置放大器、混频器、频率综 合器等组成，用于对传感器送来的信号进行预处理，实现任意选通超高频段一定带宽的某 一中心频率的信号；超声传感器(AE)对应的信号调理单元为电压型放大滤波器，放大倍数 1000倍，频带20kHz-1200kHz ;红外温度传感器(IR)对应的信号调理单元将红外探头信号 转换为工业电脑可识别的数字信号，通过RS232接口和便携工业电脑相连接。采集模块最 高采样频率100MHz， AD分辨率16bit，交流耦合输入方式。便携工业电脑安装设计的XLPE 电缆局部放电检测软件系统。 高频电流传感器、超高频传感器、超声传感器和红外温度传感器与检测终端中对 应的信号处理单元相连接，数据采集单元与信号调理单元相连接以接收采集数据，并将采 集数据进行保存并输出至局放信号处理单元，局放信号处理单元采用FIR滤波、FFT滤波或 小波滤波将采集数据中的噪声干扰滤除后发送检测信号至局放特征提取单元，局放特征提 取单元将检测信号中的特征图谱和放电指纹提取后输出至分析诊断单元，分析诊断单元对 特征图谱和放电指纹分析评估并输出检测结果。 本发明结构紧凑，箱体带有轮式结构，移动检测方便，工作效率高，具有较高的灵 敏度和信噪比，综合应用高频电流法、超高频法、超声法、红外温度法等4种检测方法，可以 在现场对XLPE电缆局部放电进行有效检测。
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明工作流程示意图。
图3是检测装置现场检测示意图。
具体实施例方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。
如图1所示，本实施例包括传感器、检测终端和控制模块，其中传感器的输入端
与电力电缆相连接进行检测，传感器的输出端与检测终端相连接以传输模拟传感信号，控
制模块与检测终端相连接以接收模拟传感信号并输出控制指令和检测结果。 所述的模拟传感信号包括高频电流信号、超高频信号、超声信号和红外温度信
号； 所述的控制指令包括放大倍数调节指令、采样启停指令、采样模式选择指令、信 号处理指令、局放特征提取指令和分析诊断指令； 所述的检测结果包括最大放电量相位分布指标、平均放电量相位分布指标、放电 次数相位分布指标、放电幅值分布指标和放电能量分布指标； 所述的传感器包括高频电流传感器、超高频传感器、超声传感器和红外温度传感 器，其中高频电流传感器、超高频传感器、超声传感器和红外温度传感器分别与检测终端 相连接以传输模拟传感信号。 所述的高频电流传感器采用钳式结构，该高频电流传感器的电磁耦合磁芯采用超 微晶材料，磁芯带有气隙，避免出现磁芯饱和现象，用于感应局放产生的脉冲电流信号；
所述的超高频传感器采用频带为500MHz-l. 5GHz的微带天线，用于接收电缆局放 时产生的超高频信号； 所述的超声传感器为压电型声发射传感器，谐振频率为30kHz，频带为 20kHz-180kHz ; 所述的红外温度传感器为非接触式红外温度传感器，可准确地测量辐射的能量并 将其转化成温度信号。
所述的检测终端包括信号调理单元和数据采集单元，其中信号调理单元与传
感器相连接以接收模拟传感信号，信号调理单元的输出端与数据采集单元相连接以输出模
拟传感信号，信号调理单元的输出端与控制模块相连接以输出红外温度信号，数据采集单
元与信号调理单元相连接输出控制指令，数据采集单元与控制模块相连接以选择性输出高
频电流信号、超高频信号或超声信号中的一种或其组合并接收控制指令。
所述的检测终端上设有3个机械双向开关，实现手动控制指令的手动切换。 所述的控制模块包括局放信号处理单元、局放特征提取单元和分析诊断单元，
其中局放信号处理单元与检测终端相连接以接收模拟传感信号，局放信号处理单元采用
FIR滤波、FFT滤波或小波滤波将模拟传感信号中的噪声干扰滤除后发送检测信号至局放
特征提取单元，局放特征提取单元将检测信号中的特征图谱和放电指纹提取后输出至分析
诊断单元，分析诊断单元对特征图谱和放电指纹分析评估并输出检测结果。 所述的特征图谱包括幅值相位分布、平均放电量相位分布、放电次数相位分布、
放电幅值分布、放电能量分布和小-q-n三维图谱。 所述的放电指纹包括突出度、偏斜度、局部峰个数、放电不对称度、相位不对称 度、互相关因子和相位中值等。
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如图2所示，本实施例通过以下方式进行工作高频电流传感器、超高频传感器、 超声传感器和红外温度传感器与检测终端中对应的信号处理单元相连接，数据采集单元与 信号调理单元相连接以接收采集数据，并将采集数据进行保存并输出至局放信号处理单 元，局放信号处理单元采用FIR滤波、FFT滤波或小波滤波将采集数据中的噪声干扰滤除后 发送检测信号至局放特征提取单元，局放特征提取单元将检测信号中的特征图谱和放电指 纹提取后输出至分析诊断单元，分析诊断单元对特征图谱和放电指纹分析评估并输出检测 结果。 如图3所示，为本实施例具体安装示意图，其中高频电流传感器、超高频传感器、 超声传感器和红外温度传感器分别设置于高频电缆的电缆屏蔽层上，高频电流传感器与高 频电缆的电缆屏蔽接地线相连接，高频电缆与开关柜相连接。
权利要求
一种便携式电缆局部放电检测装置，其特征在于，包括传感器、检测终端和控制模块，其中传感器的输入端与电力电缆相连接进行检测，传感器的输出端与检测终端相连接以传输模拟传感信号，控制模块与检测终端相连接以接收模拟传感信号并输出控制指令和检测结果；所述的模拟传感信号包括高频电流信号、超高频信号、超声信号和红外温度信号。
2. 根据权利要求1所述的便携式电缆局部放电检测装置，其特征是，所述的传感器包括高频电流传感器、超高频传感器、超声传感器和红外温度传感器，其中高频电流传感器、超高频传感器、超声传感器和红外温度传感器分别与检测终端相连接以传输模拟传感信号。
3. 根据权利要求2所述的便携式电缆局部放电检测装置，其特征是，所述的高频电流传感器采用钳式结构，该高频电流传感器的电磁耦合磁芯采用超微晶材料，磁芯带有气隙。
4. 根据权利要求2所述的便携式电缆局部放电检测装置，其特征是，所述的超高频传感器采用频带为500MHz-l. 5GHz的微带天线。
5. 根据权利要求2所述的便携式电缆局部放电检测装置，其特征是，所述的超声传感器为压电型声发射传感器，谐振频率为30kHz，频带为20kHz-180kHz。
6. 根据权利要求2所述的便携式电缆局部放电检测装置，其特征是，所述的红外温度传感器为非接触式红外温度传感器。
7. 根据权利要求1所述的便携式电缆局部放电检测装置，其特征是，所述的检测终端包括信号调理单元和数据采集单元，其中信号调理单元与传感器相连接以接收模拟传感信号，信号调理单元的输出端与数据采集单元相连接以输出模拟传感信号，信号调理单元的输出端与控制模块相连接以输出红外温度信号，数据采集单元与信号调理单元相连接输出控制指令，数据采集单元与控制模块相连接以选择性输出高频电流信号、超高频信号或超声信号中的一种或其组合并接收控制指令。
8. 根据权利要求1或7所述的便携式电缆局部放电检测装置，其特征是，所述的检测终端上设有3个机械双向开关，实现手动控制指令的手动切换。
9. 根据权利要求1所述的便携式电缆局部放电检测装置，其特征是，所述的控制模块包括局放信号处理单元、局放特征提取单元和分析诊断单元，其中局放信号处理单元与检测终端相连接以接收模拟传感信号，局放信号处理单元采用FIR滤波、FFT滤波或小波滤波将模拟传感信号中的噪声干扰滤除后发送检测信号至局放特征提取单元，局放特征提取单元将检测信号中的特征图谱和放电指纹提取后输出至分析诊断单元，分析诊断单元对特征图谱和放电指纹分析评估并输出检测结果。
全文摘要
一种电力检测技术领域的便携式电缆局部放电检测装置，包括传感器、检测终端和控制模块，其中传感器的输入端与电力电缆相连接进行检测，传感器的输出端与检测终端相连接以传输模拟传感信号，控制模块与检测终端相连接以接收模拟传感信号并输出控制指令和检测结果；本发明结构紧凑，箱体带有轮式结构，移动检测方便，工作效率高，具有较高的灵敏度和信噪比，综合应用高频电流法、超高频法、超声法、红外温度法等4种检测方法，可以在现场对XLPE电缆局部放电进行有效检测。
文档编号G01R31/12GK101750573SQ20091031099
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月7日 优先权日2009年12月7日
发明者刘君华, 吴昊, 姚林朋, 张丽, 江秀臣, 王辉, 白媛, 耿旭旭, 耿莉娜, 苏文群, 蓝耕, 蔡军, 裴斌斌, 郭灿新, 钱勇, 陈立荣, 黄成军 申请人:上海市电力公司;上海交通大学