有的高压电力电缆在工厂都做过很精密的检测, 电缆基本上不会存在局部放电,但是电缆头(电缆接头或电缆终端)是电缆出厂后是做成的,存在局部放电的危险。 多年的运行迹象表明 90% 以上的电缆故障都是电缆终端接头故障引发的所以有必要对电缆电缆接头和电缆终端进行局部放电的检测,为了保证电力电缆的安全运行,要求在接头做好后进行耐压和局部放电的试验。同时,对已经进入运行的电缆也能经常测量其局部放电以评估其绝缘状态。因此,对电缆接头进行现场局部放电监测,对实现电力系统的安全运行,进而对经济发展、社会稳定都有重要的意义。
本公司根据《Q GDW 11304.5-2015电力设备带电检测仪器技术规范 第5部分:高频法局部放电带电检测仪器技术规范》以及《DL/T 2271-2021高压电缆局部放电在线监测系统技术规范》研发生产的电缆局部放电在线监测系统,通过安装在高压电缆接头处接地引下线处的高频电流传感器,各个在线监测单元检测电缆内部发生局部放电后产生的脉冲电流,测试数据通过网络传输到后台的在线监测服务器软件上。
所有采样通道都可连续同步采集,数据处理都是在监测单元内部FPGA内并行计算处理完成,数据的采集计算和模式识别都是由采集单元处理,分布式计算,后台计算机只负责数据存储和展示,显示查询测量结果,整体系统更稳定。●
软件采用WEB平台,浏览器直接浏览管理即可,不需要再安装其他客户端软件,接外网云平台后,可以在任何电脑上查看监测情况。支持超大数据库容量,保证10年的监测数据的稳定存储。●
可记录测量放电量、放电相位、测量时间等相关参数,可提供放电趋势图并具有预警和报警功能,可对数据库进行查询、删除、备份以及打印报表等。●
系统以不同的图形方式显示局部放电信号,如年月日局放趋势图,相位脉冲图、 PRPD、PRPS图谱,清晰反应放电的幅度,时间,相位信息。可以浏览每一个监测单元任意监测时刻的局放波形细节。●
当电缆线芯中有电流流过时,将会使金属护套上产生感应电势。在护套开路时,这个感应电势可能会很大,有时不但会危及人身安全,还会击穿金属护套的外护层,尤其是电缆线路发生过电压及短路故障时,在金属护套上会形成很高的感应电压,使电缆外护套绝缘发生击穿,故应在金属护套的一定位置采用特殊的连接方式和接地方式。当护层两端都接地时,就和大地形成一个通路,从而产生了接地环流。护层接地方式不当时,这个环流大小甚至可以达到线%或者更高,使得金属护层上产生大量的损耗,影响了电缆的载流量并且使得电缆绝缘加速老化,同时电缆线路的许多故障会表现为金属护层接地环流的变化,比如护层绝缘损坏引起的多点接地、护层接地系统遭到破坏(接地线或者交叉互联线被偷盗)等,所以有必要对电缆金属护层的环流进行相关的分析计算。而当护层单端接地时,接地线中将有电容电流流过,因为可以将单芯电缆线芯和线芯外面的金属护套,看作是一个圆柱形的电容器,使得接地电流成分中含有电容电流,这个电容电流在电缆主绝缘状态发生变化时也随之发生变化。当电缆主绝缘存在水树时,由于水树的整流作用,将会有直流电流成分通过接地线,而电缆主绝缘或者接头处存在缺陷的而产生的局部放电信号电流也会流经电缆护层的接地线,这些不同类型的接地电流成分不仅可以反映电力电缆金属护层自身的状态,也可以反映主绝缘的品质状态(如老化以及缺陷等)引起的局部放电在内的多类故障。
电缆内部局部放电产生的电流脉冲还可以激发出电磁波,包括中低频和UHF段电磁波,然后根据接收的信号来分析局部放电的严重程度及其位置。 该方法特别适合在电缆头位置处检测,电缆头是局放发生概率最高的位置,且HF信号更容易传出来被检测到,可定制合适的频带实现抗感扰的目的,也能对故障实现定位。
系统采用模块化设计方法,通过安装在电缆接头接地线上的脉冲电流传感器,来耦合电缆本体里的局部放电脉冲电流信号,耦合到的脉冲信号通过同轴电缆传送至智能无线数据采集终端,经多次采集后, 对模拟信号经过滤波、放大处理和模拟数字转换后变成数字信号,再经过高阶数字滤波处理后由处理器经过无线信号发射单元传送至服务器。检测单元采用内置光纤时基同步或者电流感应同步方式,用以标定各种特征信号发生的时刻值,实现各终端之间的相位和时基同步,方便后续局放图谱分析。
终端采集的每组局放数据,根据是否有时标信号或相位信号输入,分别标注相应的时刻参数。经算法处理后先本地存储,然后根据服务器端软件指令向服务器发送指定数据。既保证数据系统性,不遗漏诸如局放信号等特征信号,又不至于引起通信堵塞。
高频局放在线监测单元以光纤网络方式布局,各个监测单元和在线监测数据集中器构成一个封闭的光网络,监测数据统一在数据集中器汇总,再由数据集中器定时输送给电脑服务器上的在线监测平台。
其中在线监测数据服务集中器使用网口2和服务器电脑连接或者连接外网路由器。多个监测子站可以通过把数据服务器连接到一起汇聚成一个较大的监测网络(注意数据集中器的IP地址不要冲突,监测子网的光网络相互隔离),如图所示(接地环流和护层电压传感器作为选配传感器),节点之间的光网络手拉手连接,注意光纤端口需要A-B-A-B串接。
高频电流传感器由磁芯、罗高夫斯基线圈、滤波和取样单元以及电磁屏蔽盒组成。线圈绕在高频下具有较高导磁率的磁芯上,滤波及取样单元的设计,兼顾测量灵敏度和信号响应频带的要求。为了抑制干扰,提高信噪比,并考虑到防雨、防尘等要求,罗高夫斯基线圈及滤波采样单元都安装在金属屏蔽盒中。
数据集中器用于和监测单元组成分布式检测局域网,通过光纤将各个监测单元的数据统一汇总,再通过光纤,网线G网络等多种可选通信方式和位于站内或者远方的控制中心本地服务器进行数据交互。
监测系统软件采用分布式的设计和部署,满足的横向和纵向扩展,前端ui和后端服务完全分离,后端采用微服务的系统架构,搭配nginx进行负载,数据采用sql server关系型数据库来存储,前端采用主流react,umi,以及antd风格ui组件,系统功能,配置丰富,行业参数设置齐全,数据展示图表简洁明了,实时数据信息交互和展示。
软件主要用于管理布局在线的各个监测终端,根据用户配置,将一些全局设置发送给数据服务器,接收数据服务器上传的各个采集单元的监测数据,如监测周期内的峰值,一个工频周期内的采样到的所有信号值。再根据用户指令,对数据归类分析,图谱展示,阶段性数据报表生成,预警消息查看等。
由于局放一般存在一个渐进和时间积累的过程,软件定时存储每个监测节点的数据,提供局放信号的长时间趋势图,用于观察电力电缆是否存在局放趋势,提前得到预警。
对关注的某个节点获取多种类型的信号图谱,如相位直线图,PRPD,PRPS图谱等,可以和标准放电图谱进行清晰对比。