电缆及变压器联合回路振荡在线监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电缆及变压器带电监测领域，特别是涉及一种电缆及变压器联合回路振荡在线监测系统。
【背景技术】
[0002]电缆及变压器是电力系统重要电力设备，但由于目前电缆及变压器的带电监测主要通过局部放电、负载电流、温度及振动等因素进行测量，具有一定局限性，主要表现为:
[0003](I)对干扰的处理不理想，因为现场负荷波动明显，噪声是随机的，很难区分高频信号是来自噪声还是来自设备本体。
[0004](2)目前的监测系统仅是针对设备个体，没有考虑到电力系统中多个设备之间的共同作用，如变压器和电缆之间可能发生谐振，这些信号可能不会影响设备绝缘安全，但会造成监测系统的误判。
[0005](3)针对电缆的在线监测系统尚未有能力实现老化评估，仅是针对局部故障，尤其是电缆中间接头的监测，而电缆实际运行时，老化状态的评估很难通过一两个参数直接判断出来，因此目前一般的在线监测仅是针对故障点的监测。
[0006](4) 一旦电缆和变压器有故障状态，可能导致变压器和电缆之间的交互振荡产生危险过电压信号，该过电压信号可能超过电缆或变压器单独发生故障的诱发电压，直接加重电网系统的安全隐患。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电缆及变压器联合回路振荡在线监测系统，由两套采集装置和一套独立的信号发生器组成，将变频信号源通过电缆及变压器的阻抗频率响应特性进行综合监测，该框架可以用于对阻抗频谱中的谐振阻抗点进行分析，或者用于通过阻抗频谱的趋势变化分析电缆或变压器的湿度带来的老化特征，或者通过阻抗频谱进行电缆故障定位；既可以通过自身扫频源进行测试，又具备捕捉母线电缆或变压器有载分接开关切换时的阻抗频谱响应；具备GPS定位功能，可实现双端监测的高精度对时；具备光纤、无线等通信接口，方便实现大系统范围监测和数据汇总。
[0008]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:电缆及变压器联合回路振荡在线监测系统，它包括本地电脑、远端电脑、第一微处理器、DDS信号源、第一耦合变压器、第二耦合变压器、电缆及变压器回路、第三耦合变压器、第一采集装置、第二微处理器及第二采集装置；
[0009]本地电脑通过第一通信接口与第一微处理器连接，远端电脑通过通信媒介与第一通信接口连接；第一微处理器依次通过DDS信号源、功率放大器、限流电阻和第一耦合变压器与电缆及变压器回路的输入端相连接，第一耦合变压器的输出端还与第二耦合变压器相连，第二耦合变压器的输出端通过第一采集装置与第一微处理器连接，功率放大器的输出端还与第一采集装置连接；电缆及变压器回路的输出端与第三耦合变压器连接，第三耦合变压器的输出端通过第二采集装置与第二微处理器连接，第二微处理器依次通过第二通信接口和通信媒介与第一微处理器相连。
[0010]电缆及变压器联合回路振荡在线监测系统，还包括第一 GPS模块和第二 GPS模块，第一 GPS模块与第一通信接口连接，第二 GPS模块与第二微处理器连接。
[0011]电缆及变压器联合回路振荡在线监测系统，还包括第一避雷器和第二避雷器，第一避雷器与第二耦合变压器的输出端连接，第二避雷器与第三耦合变压器的输出端连接。
[0012]所述的通信媒介包括光纤或无线通信网络。
[0013]所述的第一采集装置和第二采集装置均包括一个前置的50Hz陷波器，陷波器带宽为 45~65Hz。
[0014]所述DDS信号源的频率范围为0.1Ηζ~500ΜΗζο
[0015]所述功率放大器最大功率为200W。
[0016]所述限流电阻的阻值范围为0.5~200Ω，最大功率200W。
[0017]所述第一采集装置和第二采集装置的最高采样频率为IGHz。
[0018]本实用新型的有益效果是:
[0019]I)本实用新型由两套采集装置和一套独立的信号发生器组成，将变频信号源通过电缆及变压器的阻抗频率响应特性进行综合监测，该框架可以用于对阻抗频谱中的谐振阻抗点进行分析，或者用于通过阻抗频谱的趋势变化分析电缆或变压器的湿度带来的老化特征，或者通过阻抗频谱进行电缆故障定位。
[0020]2)本实用新型提出了一种带电状态获得阻抗频谱的硬件框架，提出了一种带电状态同时获取电缆及变压器阻抗频谱的实现框架，既可以通过自身扫频源进行测试，又具备捕捉母线电缆或变压器有载分接开关切换时的阻抗频谱响应；具备GPS定位功能，可实现双端监测的高精度对时；具备光纤、无线等通信接口，方便实现大系统范围监测和数据汇总。
[0021]3)大范围内应用本监测系统可提高整个线路的电缆及变压器优化配置，从而提高电力系统，尤其是城区供配电系统的安全可靠性。
[0022]4)第一采集装置和第二采集装置前均加一个50Hz陷波器，陷波器带宽为45-65HZ，用于过滤系统工作的50Hz或60Hz频率信号，从而起到了抗干扰作用。
[0023]5)为使得在线监测系统安全可靠，在采集装置前端的陷波器入口处接有避雷器，可防止过电压冲击造成采集装置损坏。
[0024]6)本实用新型还可印证，在外部冲击电压条件下，冲击电压经变压器和电缆回路后的波形可能因电缆和变压器之间的交互谐振发生畸变，该畸变波形为外部冲击电压波形与谐振波形的叠加，因此通过监测变压器和电缆系统的两端信号从而获取阻抗的频率响应更能反映出变压器与电缆交互谐振的作用，比单独的监测电缆某端，或变压器单独监测更加有实际应用价值。
[0025]7)本实用新型还可为优化设计配网系统的防雷和过电压抑制装置提供重要试验环境和调试指标，只有在获得的阻抗频谱曲线上的谐振峰值点数最少，且谐振峰值较低时，才能反映系统的冲击过电压抑制设备的最佳工作条件。同时，相似外部冲击电压下的阻抗频谱变化，尤其是电缆部件具备较高周期性频域振荡的信号，可能因电缆老化程度不同，展现不同的频域阻抗振荡周期，即相同频率间隔会出现近似的阻抗曲线，该特征与历史数据进行比较可反映电缆或整体的老化状态。
[0026]8)如上所述，本实用新型为检测电缆和变压器联合回路的健康状态提供了必须的实现框架，操作者既可以通过本方案获得电缆及变压器的传输增益，又可以获得阻抗频谱，据此通过相应的对比，统计手段展开深入分析，可用于开展预防性维护，是变压器及电缆设备置换工作的重要依据。
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型结构示意框图；
[0028]图2为DDS信号源输出频率下的阻抗频谱图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
[0030]如图1所示，电缆及变压器联合回路振荡在线监测系统，它包括本地电脑、远端电脑、第一微处理器、DDS信号源、第一耦合变压器、第二耦合变压器、电缆及变压器回路、第三耦合变压器、第一采集装置、第二微处理器及第二采集装置；本地电脑通过第一通信接口与第一微处理器连接，远端电脑通过通信媒介与第一通信接口连接；第一微处理器依次通过DDS信号源、功率放大器、限流电阻和第一耦合变压器与电缆及变压器回路的输入端相连接，第一耦合变压器的输出端还与第二耦合变压器相连，第二耦合变压器的输出端通过第一采集装置与第一微处理器连接，功率放大器的输出端还与第一采集装置连接；电缆及变压器回路的输出端与第三耦合变压器连接，第三耦合变压器的输出端通过第二采集装置与第二微处理器连接，第二微处理器依次通过第二通信接口和通信媒介与第一微处理器相连。
[0031 ] 电缆及变压器联合回路振荡在线监测系统，还包括第一 GPS模块和第二 GPS模块，第一 GPS模块与第一通信接口连接，第二 GPS模块与第二微处理器连接。
[0032]电缆及变压器联合回路振荡在线监测系统，还包括第一避雷器和第二避雷器，第一避雷器与第二耦合变压器的输出端连接，第二避雷器与第三耦合变压器的输出端连接。
[0033]所述的通信媒介包括光纤或无线通信网络。
[0034]在电缆及变压器回路稳定工作的条件下，采用信号源耦合注入的方法。首先，本地电脑或远端电脑控制本地的第一微处理器发出控制信号，启动DDS信号源工作，并同时启动第一采集装置和第二采集装置开始工作。当DDS信号开始工作的初始几个信号周期，第一采集装置和第二采集装置丢弃采集的数据，然后D