一种高频电力电缆局部放电带电监测在线系统的制作方法

1.本实用新型涉及电缆检测技术领域，特别涉及一种高频电力电缆局部放电带电监测在线系统。


背景技术：

2.经济的发展与人民生活品质的提高对配电网建设提出了更高的要求，配网自动化则是提高配电网管理水平和提高供电可靠性的最重要手段之一。随着电网规模的日趋扩大和复杂、输送容量的大幅提升和电压等级的提高，电能输送效率越来越高，电网装备投资越来越高，突发故障所造成的直接与间接损失也越来越大。电网错综复杂，容易发生故障。尤其是地下电缆故障，由于其隐蔽特性，很难查找，有时不得不通过每段线路逐个查询确定故障所在区域，对线路、设备运行的安全性极为不利，且需要人工巡线，增加了故障查找难度和时间。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种高频电力电缆局部放电带电监测在线系统，能够及时发现电缆及接头的绝缘缺陷，并为评估其绝缘水平及老化程度提供判据，为电缆的检修工作提供依据，提高电网信息化水平、降低人员劳动强度。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：
5.一种高频电力电缆局部放电带电监测在线系统，包括传感器模块、数据采集模块、数据服务器模块、数据通信模块及工频触发模块，所述数据采集模块分别与传感器模块及数据服务器模块通信连接，所述数据通信模块及工频触发模块均与所述数据服务器模块通信连接。
6.优选地，所述传感器模块包括本体局放传感器、高频接地电流传感器、工频相位传感器及内置超高频传感器，所述本体局放传感器、高频接地电流传感器、工频相位传感器及内置超高频传感器均与所述数据采集模块通信连接。
7.优选地，所述数据服务器模块包括主控电路、供电电路、稳压电路、信号输出电路及无线收发电路，所述供电电路、稳压电路、信号输出电路及无线收发电路均与所述主控电路电连接。
8.优选地，所述数据采集模块包括信号滤波电路、第一开关稳压器电路、第二开关稳压器电路及运算放大电路，所述信号滤波电路、第一开关稳压器电路、第二开关稳压器电路及运算放大电路均与所述主控电路电连接。
9.优选地，所述数据通信模块包括第一信号耦合电路、第二信号耦合电路及存储电路，所述第一信号耦合电路、第二信号耦合电路均与所述无线收发电路电连接，所述存储电路分别与所述第一信号耦合电路、第二信号耦合电路电连接。
10.优选地，所述工频触发模块包括触摸屏控制电路及输入接口电路，所述触摸屏控
制电路及输入接口电路均与所述主控电路电连接。
11.采用上述技术方案，本实用新型提供的一种高频电力电缆局部放电带电监测在线系统，具有以下有益效果：该高频电力电缆局部放电带电监测在线系统中的数据采集模块分别与传感器模块及数据服务器模块通信连接，数据通信模块及工频触发模块均与数据服务器模块通信连接，通过传感器模块对运行中的电力电缆接头的局部放电进行长时间监测，并通过数据采集模块进行数据处理分析，由数据服务器模块对电缆接头绝缘进行绝缘诊断，能够及时发现电缆及接头的绝缘缺陷，并为评估其绝缘水平及老化程度提供判据，为电缆的检修工作提供依据，提高电网信息化水平、降低人员劳动强度。
附图说明
12.图1为本实用新型的结构框图；
13.图2为本实用新型中数据服务器模块的电路原理图；
14.图3为本实用新型中数据采集模块的电路原理图；
15.图4为本实用新型中数据通信模块的电路原理图；
16.图5为本实用新型中工频触发模块的电路原理图；
17.图6为本实用新型的工作流程图；
18.图中，1
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传感器模块、2
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数据采集模块、3
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数据服务器模块、4
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数据通信模块、5
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工频触发模块。
具体实施方式
19.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
20.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
21.如图1所示，在本实用新型的结构框图中，该高频电力电缆局部放电带电监测在线系统包括传感器模块1、数据采集模块2、数据服务器模块3、数据通信模块4及工频触发模块5，该数据采集模块2分别与传感器模块1及数据服务器模块3通信连接，该数据通信模块4及工频触发模块5均与该数据服务器模块3通信连接。可以理解的，该传感器模块1包括本体局放传感器、高频接地电流传感器、工频相位传感器及内置超高频传感器，该本体局放传感器、高频接地电流传感器、工频相位传感器及内置超高频传感器均与该数据采集模块2通信连接。可以理解的，本实用新型通过传感器模块1对运行中的电力电缆接头的局部放电进行长时间监测，并通过数据采集模块2进行数据处理分析，由数据服务器模块3对电缆接头绝缘进行绝缘诊断，能够及时发现电缆及接头的绝缘缺陷，并为评估其绝缘水平及老化程度
提供判据，为电缆的检修工作提供依据，提高电网信息化水平、降低人员劳动强度。
22.具体地，如图2
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5所示，该数据服务器模块3包括主控电路、供电电路、稳压电路、信号输出电路及无线收发电路，该供电电路、稳压电路、信号输出电路及无线收发电路均与该主控电路电连接。可以理解的，该主控电路包括接口j1、电容ec8、二极管d20、发光管led2、电阻r107、电阻r108、电阻r109、电阻r110、电阻r111、芯片u26及接口j9，该芯片u26分别与接口j1、电容ec8、二极管d20、发光管led2、电阻r107、电阻r108、电阻r109、电阻r110、电阻r111及接口j9连接；该供电电路包括开关sw3、保险丝f1、二极管d1、电容ec1、电阻r8、电阻r5、芯片u1、电阻r1、电阻r2、电阻r4、电容c1、发光管led1、电感l5、电容c6、电容ec4、电容ec5、电容ec6及电容ec7，该电容c6、电容ec4、电容ec5、电容ec6及电容ec7均与电感l5连接，该芯片u1分别与开关aw3、保险丝f1、二极管d1、电容ec1、电阻r8、电阻r5、电阻r1、电阻r2、电阻r4、电容c1及发光管led1连接，该开关sw3与接口j9连接；该稳压电路包括稳压芯片u2、电容c2、电阻r8、电容c3、电感l1、电阻r6、电阻r7、电容ec3、电容c4、电容c5、电容ec2、电阻r15及电阻r16，该稳压芯片u2分别与电容c2、电阻r8、电容c3、电感l1、电阻r6、电阻r7连接，该电感l1与电容ec3、电容c4、电容c5、电容ec2、电阻r15及电阻r16连接；该信号输出电路包括电阻r144、电阻r145、电阻r146、电阻r147、电阻r148、电阻r149、电阻r150、电阻r151、发光管led3、发光管led4、发光管led5、发光管led6、发光管led7、电容c124、电容c125、接口s1及接口s2，该均与电阻r15连接，该电容c124及接口s1均与电阻r150连接，该电容c125及接口s2均与电阻r151连接；该无线收发电路包括芯片u22、电容c99、二极管d51、电阻r93、电阻r94、二极管d52、二极管d53及接口j3，该芯片u22分别与电容c99、二极管d51、电阻r93、电阻r94、二极管d52、二极管d53及接口j3连接。该芯片u1及芯片u26均可以是zxct1009芯片等，该芯片u22可以是sp3485cn芯片等。
23.具体地，该数据采集模块2包括信号滤波电路、第一开关稳压器电路、第二开关稳压器电路及运算放大电路，该信号滤波电路、第一开关稳压器电路、第二开关稳压器电路及运算放大电路均与该主控电路电连接。可以理解的，该信号滤波电路包括芯片u3、电容c8、电感l2、电容c9、电容c12、电阻r9、电阻r10、二极管d3、电感l3、电容c7、电容c10及电容c11，该芯片u3分别与电容c8、电感l2、电容c9、电容c12、电阻r9、电阻r10连接，该二极管d3、电容c7、电容c10及电容c11均与电感l3连接；该第一开关稳压器电路包括芯片u4、电容v18、电感l4、二极管d4、电阻r11、电阻r12、电容c14、电阻r13及电阻r14，该电容v18、电感l4、二极管d4、电阻r11、电阻r12、电容c14均与芯片u4连接，该电阻r13与电阻r14连接；该第二开关稳压器电路包括芯片u8、电容c23、电容c27、二极管d8、电容c26、二极管d7、二极管d9、电容c25、电容c24、电感l7、二极管d10、电阻r34、电阻r35、二极管d11、电阻r30、电阻r31、电阻r32、二极管d11、电容c31、电容c39及二极管d6，该芯片u8分别与电容c23、电容c27、二极管d8、电容c26、二极管d7、二极管d9、电容c25、电容c24、电感l7、二极管d10、电阻r34、电阻r35、二极管d11、电阻r30、电阻r31、电阻r32、二极管d11、电容c31、电容c39及二极管d6连接；该运算放大器电路包括电阻r18、电阻r17、电阻r19、电阻r20及运算放大器u5，该运算放大器u5分别与电阻r18、电阻r17、电阻r19、电阻r20连接；该芯片u3可以是lt1611芯片等，该芯片u4及芯片u8均可以是ap3015芯片等，该运算放大器u5可以是lm358运算放大器等。
24.具体地，该数据通信模块4包括第一信号耦合电路、第二信号耦合电路及存储电路，该第一信号耦合电路、第二信号耦合电路均与该无线收发电路电连接，该存储电路分别
与该第一信号耦合电路、第二信号耦合电路电连接。可以理解的，该存储电路包括存储芯片u6、电感l8、电容cp01、电容cp06、电感l11、电阻r21、电阻r22、电阻r23、三极管q1、电容c16、电感l6、二极管d5、电容c18、电阻r28、电阻r29、电阻r24、电阻r25、电阻r26、电阻r27及电容c17，该存储芯片u6分别与电感l8、电容cp01、电容cp06、电感l11、电阻r21、电阻r22、电阻r23、三极管q1、电容c16、电感l6、二极管d5、电容c18、电阻r28、电阻r29、电阻r24、电阻r25、电阻r26、电阻r27及电容c17连接，该存储芯片u6可以是mp3202芯片等；该第一信号耦合电路包括芯片u30、芯片u31、芯片u32、电阻r120、电阻r121、电阻r122、电阻r123、电阻r124、电阻r125、电阻r126、电阻r127、电阻r128、电阻r129、电阻r130及电阻r131，该芯片u30分别与芯片u31、芯片u32、电阻r120、电阻r121、电阻r122、电阻r123、电阻r124、电阻r125、电阻r126、电阻r127、电阻r128、电阻r129、电阻r130及电阻r131连接；该第二信号耦合电路包括芯片u33、芯片u34、芯片u35、芯片u24、电阻r132、电阻r133、电阻r134、电阻r135、电阻r136、电阻r137、电阻r138、电阻r139、电阻r140、电阻r141、电阻r142、电阻r143、电阻r101、电阻r102及接口j4；该芯片u33分别与芯片u34、芯片u35、芯片u24、电阻r132、电阻r133、电阻r134、电阻r135、电阻r136、电阻r137、电阻r138、电阻r139、电阻r140、电阻r141、电阻r142、电阻r143、电阻r101、电阻r102及接口j4连接。该芯片u30、芯片u31、芯片u32、芯片u33、芯片u34、芯片u35、芯片u24均可以是hcpl062n芯片等。
25.具体地，该工频触发模块5包括触摸屏控制电路及输入接口电路，该触摸屏控制电路及输入接口电路均与该主控电路电连接。可以理解的，该触摸屏控制电路包括芯片u9、电容c32、电容c33、电容c34及电容c35，该输入接口电路包括接口j2、电容c19、电容c20、电容c21及电容c22，该芯片u9分别与电容c32、电容c33、电容c34、电容c35、接口j2、电容c19、电容c20、电容c21及电容c22连接；该芯片u9可以是xpt2046芯片等。
26.可以理解的，该高频电力电缆局部放电带电监测在线系统通过安装在电缆接头两端本体上的高频电流大传感器和安装在交叉互联线上的高频电流小传感器，来耦合电缆接头处的脉冲电流信号；耦合到的脉冲信号通过同轴电缆传送至前端处理采集单元，对模拟信号经过放大、模拟数字转换后变成数据信号再通过光缆，采用tcp/ip协议传送至数据处理服务器。数据处理服务器对信号进行数据分析后获得电缆接头处的放电信号。将计算获得的放电数据写入到数据库中，经多次采集(一般测量50个工频周期)后，从数据库提取数据进行谱图分析和数据报表，并在虚拟检测系统的面板上显示。电缆接头在线监测系统分布式结构，即电缆接头局放信号通过分布在各个监测点的采集模块对信号进行选通、放大、采集，转换成数字信号，经过nb
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iot通信协议，把数据传送到数据服务器，由数据服务器统一对信号进行计算、分析操作。每组电缆接头监测点安装一个局放采集端子箱，各个局放采集端子箱分布安装于被测电缆接头设备附近，通过tcp/ip协议，以数字通讯的方式与数据服务器通讯。所有监测数据存储于主站计算机数据库中，数据库格式符合国家电网公司状态维修支撑平台对在线监测系统数据库格式的要求。局放采集通讯主机与数据服务器是通过标准的nb
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iot网络进行通信，每一组电缆数据通讯主机通过nb
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iot网络和服务器进行组网，组成环网，每个局放采集端子箱需要一个独立的局域网内的ip地址，数据服务器也需要一个独立的局域网内的ip地址，信号采集时，是由数据服务器来发送采集命令，逐次采集各个点的放电信号，并接收由各个测量点通过光纤局域网所传回的数据，然后在数据服务器上进行分析。
27.可以理解的，本实用新型设计合理，构造独特，如图6所示，在实际工作过程中，系统采用模块化设计，每个电缆接头处设置一组监测装置，包括本体局放传感器、高频接地电流传感器、工频相位传感器、内置超高频传感器及配套信号线缆，系统工作流程如图1
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1所示。安装在电缆接头两端的本体局放和安装在电缆绝缘接头交叉互联接地线或直通头接地线上的高频接地电流传感器耦合到的信号、超高频耦合到的信号，同时进入调理单元的四个通道，经滤波放大后，由采样率为100ms/s高速数据采集卡进行采集，同时利用工频相位传感器获取电缆本体上工频电流信号，作为采集系统的同步相位，并以此信号触发数据采集卡采样，以获得发生放电的相位信息。系统硬件的控制(如放大器的放大倍数控制)由操作人员手动来控制。同时系统的数据采集程序还能实时显示经过滤波、各种抗干扰处理后的局部放电信号，并将采集到的信号保存下来。系统的数据分析程序可以将数据库的数据进行分析，生成二维、三维放电谱图及50工频周期放电图。另外，系统还可将历次采集到的局部放电数据存入mysql数据库中，利用趋势图程序调用数据库中的数据，生成局部放电的发展趋势图。
28.以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。