CN110596548A - 低功耗电力电缆绝缘在线监测*** - Google Patents

低功耗电力电缆绝缘在线监测*** Download PDF

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李昂
何忠意
张苗苗
吴雅楠
王原
孙峤
齐昕
***
马晓博
曹卓然
李昭
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
    • G01R31/1263—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation
    • G01R31/1272—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation of cable, line or wire insulation, e.g. using partial discharge measurements

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Abstract

本发明涉及一种低功耗电力电缆绝缘在线监测***，包括***用户管理模块、信号采集管理模块、电源管理模块、服务器管理模块及统计查询管理模块，本发明设计科学合理，提供一种能够长时间监测电力电缆绝缘运行状态,能够采集一个月内不同时间段的电缆绝缘局放数据，并利用无线通信技术上传到人机交互终端，工作人员可根据每日不同负载下被监测电缆的局部放电数据和长期的数据变化趋势准确判断出电缆绝缘的运行状态，本***的低功耗设计可以支持设备长期工作在户外监测点，人员维护需求较少，利用大数据判断出绝缘运行状态或者绝缘缺陷的发展趋势，避免偶然性，大幅提高准确率，方便高效，适用于大规模推广使用。

Description

低功耗电力电缆绝缘在线监测***
技术领域
本发明属于电力工程领域，涉及电力电缆绝缘技术，尤其是一种低功耗电力电缆绝缘在线监测***。
背景技术
电力电缆绝缘运行在高电场下，易出现局部区域电场集中，引发局部放电，出现绝缘缺陷，最终绝缘击穿，发生停电事故。目前电缆绝缘缺陷的检测多为巡检设备，或短时监测设备，以上设备仅能检测某一时刻或者短期内电缆绝缘状态，由于以上的技术局限性，导致检测结果具有相当大的偶然性，无法准确判断出是否出现了绝缘缺陷，以及绝缘缺陷的发展趋势。电缆绝缘运行状态的判断失误会导致电网停电事故的发生或者增加不必要的停电电缆检修费用和停电时间。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种能够采集一个月时间内不同时刻的电缆绝缘局放数据并进行长时间监测的低功耗电力电缆绝缘在线监测***。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种低功耗电力电缆绝缘在线监测***，包括***用户管理模块、信号采集管理模块、电源管理模块、服务器管理模块及统计查询管理模块，其中***用户管理模块包括用户管理单元、修改密码单元，信号采集管理模块包括信号滤波单元、信号采集单元，电源管理模块包括休眠模式单元、工作模式单元，服务器管理模块包括数据存储单元、数据传输单元，统计查询管理模块包括实时数据单元、历史数据单元。
而且，信号采集管理模块包括依次串接的高频电流传感器、放大电路、滤波电路、检波电路，高频电流传感器设置有多个，采用由罗格夫斯基线圈构成的电感型传感器，信号由一条导线引出，终端接BNC头。
而且，放大电路采用型号为UA733和AD8056芯片和OP37芯片实现的三级放大电路。
而且，服务器管理模块包括有GPRS发射装置和接收GPRS发射装置信号的GPRS接收装置，GPRS发射装置的信号输入端连接数据采集及分析单元的串口通信端口，GPRS接收装置的输出端连接人机界面。
而且，统计查询管理模块采用高性能ARM芯片作为主处理器，具体方法是利用高性能ARM芯片作为主处理器，通过自带的A/D转换模块，将接收到的前一级模拟信号转换为数字信号，对接收信号的幅值进行测量并且计算高频脉冲个数，所述的数据采集及分析单元还设置有串口通信端口。
而且，电源管理模块中的电源采用大容量锂电池。
本发明的优点和积极效果是：
本发明设计科学合理，提供一种能够长时间监测电力电缆绝缘运行状态且的在线监测***且能够采集一个月时间内不同时刻的电缆绝缘局放数据，利用无线通信技术上传到人机交互终端，工作人员可根据每日不同负载下被监测电缆的局部放电数据和长期的数据变化趋势准确判断出电缆绝缘的运行状态的低功耗电力电缆绝缘在线监测***。
本***采用无线通信技术，工作人员在室内即可接收数据以及对现场设备进行控制与参数配置。本***的低功耗设计可以支持设备长期工作在户外监测点，人员维护需求较少，同时可长期采集电缆绝缘局部放电数据，利用大数据判断出绝缘运行状态或者绝缘缺陷的发展趋势，避免偶然性，大幅提高准确率，方便高效，适用于大规模推广使用。
附图说明
图1为本发明***组成结构示意图；
图2为本发明的工作原理图；
图3为本发明的人机交互界面图；
图4为本发明绝缘缺陷局部放电数据图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
本发明提供一种低功耗电力电缆绝缘在线监测***，可用于10kV及以上电压等级电力电缆绝缘运行状态监测，如图1，包括***用户管理模块、信号采集管理模块、电源管理模块、服务器管理模块及统计查询管理模块，其中***用户管理模块包括用户管理单元、修改密码单元，信号采集管理模块包括信号滤波单元、信号采集单元，电源管理模块包括休眠模式单元、工作模式单元，服务器管理模块包括数据存储单元、数据传输单元，统计查询管理模块包括实时数据单元、历史数据单元。
信号采集管理模块用以获取局部放电信号，包括依次串接的高频电流传感器(HFCT)、放大电路、滤波电路、检波电路。高频电流传感器设置有多个，采用由罗格夫斯基线圈构成的电感型传感器，信号由一条导线引出，终端接BNC头，并用外壳包装起来，以避免外部干扰。放大电路采用型号为UA733和AD8056芯片和OP37芯片实现的三级放大电路。
当电力电缆发生局部放电时，在电力电缆铠装护套引出接地线上会产生出相应的高频脉冲信号，此信号会由HFCT感应出一个电压信号，同时将其送入到采集单元的放大滤波电路，此处进行信号放大处理，然后通过滤波电路滤掉干扰信号，信号经滤波后进行检波。采用的高通滤波电路将频带设定在几兆赫兹至几十兆赫兹，有效的滤出干扰信号，用以获取局部放电信号。
服务器管理模块的数据储存及数据传输单元进行远距离数据传输，包括有GPRS发射装置和接收GPRS发射装置信号的GPRS接收装置，GPRS发射装置的信号输入端连接数据采集及分析单元的串口通信端口，GPRS接收装置的输出端连接人机界面。测量到的信号输入GPRS发射装置，经GPRS网络传输到服务器，服务器将数据传输至GPRS接收装置，然后进入下一级处理单元，即***用户管理模块的客户端人机界面。
统计查询管理模块用于采集局部放电数据并进行分析和传输，并且对电力电缆的局部放电状态做出判断，将分析的结果传送到后续单元。采用高性能ARM芯片作为主处理器；具体方法是利用高性能ARM芯片作为主处理器，通过自带的A/D转换模块，将接收到的前一级模拟信号转换为数字信号，对接收信号的幅值进行测量并且计算高频脉冲个数。以所测量的高频脉冲信号值的大小以及脉冲数作为依据来判断电力电缆局部放电的强弱。所述的数据采集及分析单元还设置有串口通信端口，可实现将监测结果进行网络传输，实现远程控制和诊断，及时了解被测电力电缆的绝缘运行情况。
***用户管理模块作为客户端用于显示整个***的监测结果和实现远程参数设定和控制。直观的显示整个***的监测结果，包括局部放电是否存在，局部放电信号强弱等，可以直观输出PRPD、PRPS以及放电统计数据，为运行人员提供参考。工作人员通过此界面实现对于局部放电监测***的相关设定、操作。具体方法是可以将实时采集或历史数据的信息显示在计算机界面上，能够进行电缆单相或三相的采集设定，能够进行定时自动采集或人工手动采集的设定，在定时自动采集可进行采集时间间隔的设定，可进行阈值的设定以及高滤波或低滤波的选取。
电源管理模块中的电源采用大容量锂电池供电，方便拆卸进行充电，ARM自带的电源管理***可以通过设置的参数选择***进入工作或休眠模式，减少能量消耗，实现长期户外运行功能。
如图2，上述一种低功耗电力电缆绝缘在线监测***的工作流程如下：
步骤一：安装传感器；
步骤二：电缆绝缘劣化产生局放；
步骤三：传感器捕捉到局放信号并传送给信号采集管理模块；
步骤四：信号采集管理模块将采集到的局放信号放大滤波检波处理采集；
步骤五：将采集的数据通过GPRS传给服务器管理模块；
步骤六：客户端访问服务器获得局放数据；
步骤七：客户端显示局放数据并给出判断；
步骤八：客户端设置采集模式传递给服务器；
步骤九：服务器接收参数后并传递给信号采集管理模块；
步骤十：信号采集管理模块接收设置参数并设置信号处理方式。
本发明的人机交互界面图见图3，绝缘缺陷局部放电数据图见图4。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (6)

1.一种低功耗电力电缆绝缘在线监测***，其特征在于：包括***用户管理模块、信号采集管理模块、电源管理模块、服务器管理模块及统计查询管理模块，其中***用户管理模块包括用户管理单元、修改密码单元，信号采集管理模块包括信号滤波单元、信号采集单元，电源管理模块包括休眠模式单元、工作模式单元，服务器管理模块包括数据存储单元、数据传输单元，统计查询管理模块包括实时数据单元、历史数据单元。
2.根据权利要求1所述的一种低功耗电力电缆绝缘在线监测***，其特征在于：信号采集管理模块包括依次串接的高频电流传感器、放大电路、滤波电路、检波电路，高频电流传感器设置有多个，采用由罗格夫斯基线圈构成的电感型传感器，信号由一条导线引出，终端接BNC头。
3.根据权利要求2所述的一种低功耗电力电缆绝缘在线监测***，其特征在于：放大电路采用型号为UA733和AD8056芯片和OP37芯片实现的三级放大电路。
4.根据权利要求1所述的一种低功耗电力电缆绝缘在线监测***，其特征在于：服务器管理模块包括有GPRS发射装置和接收GPRS发射装置信号的GPRS接收装置，GPRS发射装置的信号输入端连接数据采集及分析单元的串口通信端口，GPRS接收装置的输出端连接人机界面。
5.根据权利要求1所述的一种低功耗电力电缆绝缘在线监测***，其特征在于：统计查询管理模块采用高性能ARM芯片作为主处理器，具体方法是利用高性能ARM芯片作为主处理器，通过自带的A/D转换模块，将接收到的前一级模拟信号转换为数字信号，对接收信号的幅值进行测量并且计算高频脉冲个数，所述的数据采集及分析单元还设置有串口通信端口。
6.根据权利要求1所述的一种低功耗电力电缆绝缘在线监测***，其特征在于：电源管理模块中的电源采用大容量锂电池。
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