CN102508135A - 一种基于云计算的电缆振荡波局部放电测量与定位*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于云计算的电缆振荡波局部放电测量与定位***，包括云计算平台和云计算接入模块，云计算平台包括局部放电信号分析与定位***、局部放电故障特征库、局部放电模式识别***和电缆绝缘状态评估***,云计算接入模块包括信号采集***、振荡波发生装置、试品电缆和局部放电校准仪。云计算接入模块具有网络通信能力，能产生阻尼振荡波使绝缘缺陷处放电，进而采集波形及数据测量值并传送到云计算平台，云计算平台进行局部放电的分析、判断，并作出电缆绝缘状况的评估以及放电趋势预测，从而实现电缆局部放电的检测以及电缆绝缘状况评估。本发明利用云计算，使局部放电数据处理能力得到极大增强，局放识别与定位速度得到很大提高。
Description
技术领域
本发明涉及电力电缆局部放电检测领域，具体涉及一种基于云计算，采用振荡波检测局部放电的方法对电缆进行局部放电测量与定位的***。
背景技术
云计算是分布式计算技术的一种,它通过网络将海量数据交由多部服务器所组成的庞大运算***经搜寻、计算分析之后将处理结果回传给用户。通过这项技术云计算平台可以在数秒内处理海量的数据，达到和超级计算机同样强大运算能力的网络服务。云计算具有超大规模、虚拟化、高可靠性、通用性、高扩展性以及极其廉价的特点。
局部放电是涉及电气***绝缘体的放电，由于局部放电的发展受限于绝缘***的缺陷，电缆的局部放电量与其绝缘状况密切相关，局部放电量的变化可以调查电缆绝缘可能存在的缺陷。因此，基于局部放电检测的电缆检测技术是进行电力电缆故障检测和缆绝缘状况评估的最佳方法，并作为及时发现电缆故障隐患、预测电缆运行寿命、保障电缆安全可靠运行的重要手段。目前，国际上应用比较广泛的振荡波电缆局部放电检测和定位技术，能够有效检测和定位电缆局部放电的位置且检测本身不对电缆造成伤害。
目前国内使用的振荡波局部放电测试***都是使用单机软件进行数据处理的，而且没有数据通信能力。由于单机***数据处理能力有限，只能对电缆进行简单的局放分析和定位，当采集到的数据信息量较大时，***分析软件处理速度较慢，分析结果较为单一，无法进行诸如局放类型识别，局放发展趋势等应用。单机局放分析软件要进行电缆绝缘状态评估时，需要操作者具有相当多的经验，而且提供的绝缘状态评估比较主观。另外单机***对局放数据进行分析是在测试完成后进行的，无法在测试过程中实施局放分析和定位。此外单机软件版本升级不方便，而且数据存储于单机***中可能会发生数据丢失且不利于集中保存。
基于以上缺陷，本发明提出基于云计算的电缆振荡波局部放电测量与定位***，用于局部放电信号采集、现场实时数据分析处理。将各个单机采集到的局部放电数据，通过定义统一的数据格式整合到一个统一的云端***平台加以利用，这是单机***无法提供的优点。对于单机***采集到的海量数据，云计算平台通过超大规模和高容错能力，更好地发挥整个***的数据处理能力，从而实现快速、实时地进行电缆的局放识别、故障定位。并且云计算平台可集成专家***，对电缆的绝缘状况客观地进行更加科学有效的评估。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有局部放电测量与定位***的不足，提供一种用于测量电力电缆局部放电的***，可以使得局部放电信号能被完整地测量，同时还提供一种基于云计算的数据处理***，实现局部放电检测中海量数据的智能、快速的运算处理。该***不仅能测出电缆是否发生局部放电以及进行局放源定位，而且可对局放类型进行识别，对电缆的绝缘状况进行整体评估，还可对电缆的局放趋势，电缆运行寿命进行预测。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于云计算的电缆振荡波局部放电测量与定位***，包括云计算平台和云计算接入模块。所述云计算接入模块用于采集电缆局部放电的信息，并将获取的信息与所述云计算平台进行交互；所述云计算平台根据上传的数据使用局部放电信号分析与定位***进行运算分析，提取出局放信号的特征参数，和局部放电故障特征库比对后作局部放电类型的模式识别，给出是否有局部放电发生及局放量大小、发生局部放电的位置等结果，并根据用户选择是否进行电缆绝缘状况整体评估，以及局放趋势预测等应用。
所述云计算平台包括局部放电信号分析与定位***、局部放电故障特征库、局部放电模式识别***和电缆绝缘状态评估***，云计算接入模块是带云计算接入功能的振荡波局部放电检测***，包含振荡波发生装置、信号采集***。用于局部放电快速分析和定位，识别局部放电类型，并进行电缆绝缘状态评估。
所述云计算接入模块包括信号采集***、振荡波发生装置、试品电缆和局部放电校准仪；所述振荡波发生装置由30KV程控高压直流电源、高压电子开关、空心电感构成；所述信号采集***由高压分压装置、耦合装置、工控计算机、信号采集装置构成。所述振荡波发生装置用于产生阻尼振荡波，所述数据采集***对外部输入的含局部放电信息的振荡波信号进行采集，并在信号采集阶段对信号进行预处理。
所述云计算接入模块还包括无线网络，用于接入云计算平台进行数据通信，所述数据通信包括接收、浏览所述云计算平台处理局部放电信号后的判决、状态评估结果。所述无线网络包括WIFI或３Ｇ网络。
所述高压电子开关通过晶闸管串联技术实现28KV的电压耐受等级，有优化的均压措施；所述高压电子开关通过工控计算机发送的命令快速开通，时间小于1μS；所述高压电子开关采用光纤传输控制信号，以光电隔离方式实现高压与低压的分离，保证检测***低压层电路的安全。
所述空心电感与试品电缆组成LC谐振电路，30KV程控高压直流电源对电缆充电完成后，由数据采集***的工控计算机控制高压电子开关闭合，使LC回路对地放电而产生振荡波。空心电感的值根据振荡波设计的振荡波频率和待测电缆的范围，优选取值为0.75H。
所述的30KV程控高压直流电源可产生0～30KV/12mA的直流电压，直接采用市电供电，用模拟信号与工控计算机连接通信，进行程控控制。
所述信号采集装置，用于将要测量的局部放电脉冲模拟信号进行数字化和存储，其采集的输入信号是将要测量的局部放电一个或多个放电脉冲的模拟信号，并且可以将所述的放电脉冲的模拟波形（完整的波形）转换成数字形式表示以及存储。所述数字化的信号处理，包括提取局部放电脉冲波形相关特征参数值、将包含所述参数值数据的已处理数字信号上传到云计算平台。使用的数字化仪具有100MS/s的高速采样能力， 20MHz的限制带宽，16MB的缓存能力。有多个采集通道以并行地处理对应的信号，并可编程进行值调节、滤波等数字信号处理应用，可使用可编程算法来抑制噪声。
所述耦合装置是能将放电信号从被采集信号中提取出来的设备，它是一个无源二端口网络，能把采集到的局部放电电流信号转换成电压信号，频带符合IEC60270的要求，以适合信号采集装置进行采样，可滤除工频电压及其低频谐波。。
所述局放校准仪用于产生信号特征参数沿符合IEC60270标准要求的校准脉冲信号,通过通信接口与计算机通讯而进行远程控制，根据选择的量程和频率相应地产生校准脉冲信号。
所述高压分压装置采用了阻容分压原理，将电路电压降低到安全电压范围，滤除工频信号及其低次谐波，并对低频的振荡波和高频的局部放电信号进行信号分离。
相对现有技术本发明具有如下优点和有益效果：该装置可使用单机分析软件进行简单的局放定位分析，也可使用云端进行快速分析处理局放数据，能实现阻尼振荡波的发生、自动采集振荡波局放信号并保存，试验数据可实时传输给云端的局部放电信号分析与定位***进行快速分析、模式识别和状态评估。采用无线网络进行数据传输，局部放电数据的运算处理、分析由云端计算平台进行，由此可克服单机***数据处理能力不足的缺点，使用云检测方法可对数据进行各种复杂的分析处理，扩展***功能。
附图说明
图1是基于云计算的电缆振荡波局部放电测量与定位***的结构框图。
图2是云计算接入模块的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施不限于此。
如图1所示，是本发明的整体结构框图，该***包括云计算平台和云计算接入模块，云计算平台包括局部放电信号分析与定位***、局部放电故障特征库、局部放电模式识别***和电缆绝缘状态评估***。云计算接入模块是带云端接入功能的振荡波电缆局部放电检测***，多个接入模块可同时接入云计算平台获取计算服务，并且进行数据共享。进行局部放电检测时，云计算接入模块进行振荡波的发生以及数据采集，然后把采集到的数据和测量值通过无线网络传输给云计算平台，云计算平台将数据存储并进行一系列的处理、分析运算后得到局部放电判决结果和绝缘状况评估结果，云端平台将运算结果传送给相应的云计算接入模块。
如图2是云计算接入模块的结构框图，云计算接入模块包括试品电缆、信号采集***、振荡波发生装置、局部放电校准仪。所述振荡波发生装置由30KV程控高压直流电源、高压电子开关、空心电感构成。所述信号采集***由高压分压装置、耦合装置、工控计算机、信号采集装置构成。***工作时电路连接为：空心电感与试品电缆连接组成LC电路，30KV程控高压直流电源与LC电路的空心电感连接，在试验阶段高压电源对LC电路的试品电缆充电至预设电压值，高压电子开关与LC电路的空心电感连接，高压电子开关受控闭合使LC电路对地放电产生阻尼振荡波。高压分压装置从LC电路中点连接获取振荡波信号，并与耦合装置连接，耦合装置与信号采集装置连接，信号采集装置安装在工控计算机中，工控计算机通过WIFI或３Ｇ网络与云端连接进行数据传输，局部放电校准仪在校准阶段接在试品电缆与电缆屏蔽层（地）之间，测试时需断开校准仪的电气连接。
基于云计算的电缆振荡波局部放电测量与定位***可通过下述方案实现，首先对连接好的测试***，使用局放校准仪对测试***进行校准，保存相关测量参数。***校准完成后，由30KV程控高压直流电源对待测电缆进行充电，达到预设电压后，控制高压电子开关闭合，使电路产生阻尼振荡。含局部放电信息的振荡波经高压分压装置和耦合装置后，由信号采集装置进行信号的采集和处理，然后将数据发送给云计算平台分析。云计算平台的局部放电信号分析与定位***对数据分析得出信号的各项特征参数后，得出有无局部放电发生以及局放量大小和局部放电的位置等分析结果。并结合局部放电故障特征库和局部放电模式识别***，对电缆的绝缘状况做出判断。
本发明可对电力电缆进行局部放电测试，在测试过程中需对信号进行采集及处理。数据的处理一般在云计算平台进行，采用云计算提供了可靠、安全的数据存储中心，用户不必担心采集到的局部放电数据丢失，而且大量局部放电数据的运算处理对云计算接入模块的设备要求低，使用起来比较方便，可以实现绝缘故障数据库的共享。
Claims (10)
1.一种基于云计算的电缆振荡波局部放电测量与定位***，其特征在于包括云计算平台和云计算接入模块；所述云计算接入模块用于采集电缆局部放电的信息，并将获取的信息与所述云计算平台进行交互；所述云计算平台为专用云，用于存储和处理云计算接入模块上传的局部放电信息。
2.根据权利要求1所述的基于云计算的电缆振荡波局部放电测量与定位***，其特征在于所述云计算平台包括局部放电信号分析与定位***、局部放电故障特征库、局部放电模式识别***和电缆绝缘状态评估***。
3.根据权利要求1所述的基于云计算的电缆振荡波局部放电测量与定位***，其特征在于所述云计算接入模块包括信号采集***、振荡波发生装置、试品电缆和局部放电校准仪；所述振荡波发生装置由30KV程控高压直流电源、高压电子开关、空心电感构成；所述信号采集***由高压分压装置、耦合装置、工控计算机、信号采集装置构成。
4.根据权利要求1或3所述的基于云计算的电缆振荡波局部放电测量与定位***，其特征在于所述云计算接入模块还包括无线网络，用于接入云计算平台进行数据通信，所述数据通信包括接收、浏览所述云计算平台处理局部放电信号后的判决、状态评估结果；所述无线网络包括WIFI或３Ｇ网络。
5.根据权利要求3所述的基于云计算的电缆振荡波局部放电测量与定位***，其特征在于所述高压电子开关通过晶闸管串联技术实现28KV的电压耐受等级；所述高压电子开关通过工控计算机发送的命令快速开通，时间小于1μS；所述高压电子开关采用光纤传输控制信号，以光电隔离方式实现高压与低压的分离。
6.根据权利要求3所述的基于云计算的电缆振荡波局部放电测量与定位***，其特征在于所述空心电感与试品电缆组成LC谐振电路，30KV程控高压直流电源对电缆充电完成后，由工控计算机控制高压电子开关闭合，使LC回路对地放电从而产生振荡波。
7.根据权利要求3所述的基于云计算的电缆振荡波局部放电测量与定位***，其特征在于所述信号采集装置用于将要测量的局部放电脉冲模拟信号进行数字化和存储；所述数字化的信号处理，包括提取局部放电脉冲波形相关特征参数值、将包含所述参数值数据的已处理数字信号上传到云计算平台。
8. 根据权利要求8所述的基于云计算的电缆振荡波局部放电测量与定位***，其特征在于所述数字化仪具有100MS/s的高速采样能力， 20MHz的限制带宽，16MB的缓存能力。
9. 根据权利要求3所述的基于云计算的电缆振荡波局部放电测量与定位***，其特征在于所述信号采集装置有多个采集通道以并行处理信号，并可通过编程进行值调节、滤波以及抑制噪声。
10. 根据权利要求3所述的基于云计算的电缆振荡波局部放电测量与定位***，其特征在于所述耦合装置为二端口网络，用于将输入电流信号转换成电压信号，从被采集信号中提取放电信号，滤除工频电压及其低频谐波。
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