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电缆局放在线监测系统

我公司自主研发了隧道综合监控-电缆局放在线监测系统采用模块化设计方案，通过安装在电缆接头接地线上的高频脉冲电流传感器，来耦合电缆本体及接头处的局部放电脉冲电流信号；耦合到的脉冲电流信号通过同轴电缆传送至前端监测采集器，对模拟信号经过放大、滤波、模数转换后变成数字信号再通过光纤传送至后台服务器。后台服务器对所有传感器的信号分别进行分类识别分析、计算，并将这些通过计算获得的放电信息数据写入到数据库中，同时在监测系统的软件上显示监测结果。

关键词：

船用工业配件 | 国防工业配件 | 机械工业配件| 矿山工业配件 | 日本新日铁产品

所属分类：

电缆隧道综合监控系统

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隧道综合监控———电缆局放在线监测系统

系统概述

随着我国电力事业不断发展，电力电缆在电网建设与电网改造中得到越来越广泛的应用。但是，电缆及接头因为材料问题、施工工艺问题、运行环境问题、外力破坏问题或达到一定年限以后，常常会发生绝缘被击穿而造成事故，因为电压高、容量大，每次事故都可能造成重大的经济损失。

电缆的绝缘结构中往往会由于加工技术上的难度或原材料不纯而存在气隙和有害性杂质，或者由于工艺原因，在绝缘与半导电屏蔽层之间存在间隙或半导电体向绝缘层突出，在这些气隙和杂质处极易产生局部放电（PD）。同时，在电力电缆的运输、安装过程当中也可能会产生各种绝缘缺陷导致局部放电。电缆线路设备老化或受损后，会在绝缘结构中产生局部放电现象，并引起局部发热。长期放电容易导致电缆绝缘被击穿，进而引发线路故障跳闸。此前，由于没有有效的检测手段，电缆线路放电现象很难被发现，通常只能在发生故障后进行紧急抢修。

国内外运行经验和研究成果表明：电力电缆性能早期劣化或使用寿命缩短，很大程度上取决于其绝缘介质的树枝状老化，而局部放电测量是定量分析树枝状劣化程度的有效方法之一。例如：在树枝引发初期，电缆的局部放电量约 0.1pC；当树枝发展到介质击穿的临界状态时，其局部放电量可达到 1000pC。

针对上述问题，我公司自主研发了电缆局放在线监测系统采用模块化设计方案，通过安装在电缆接头接地线上的高频脉冲电流传感器，来耦合电缆本体及接头处的局部放电脉冲电流信号；耦合到的脉冲电流信号通过同轴电缆传送至前端监测采集器，对模拟信号经过放大、滤波、模数转换后变成数字信号再通过光纤传送至后台服务器。后台服务器对所有传感器的信号分别进行分类识别分析、计算，并将这些通过计算获得的放电信息数据写入到数据库中，同时在监测系统的软件上显示监测结果。

该系统包括高频脉冲电流传感器、在线监测仪（监测采集器）、现场监控柜、高性能工业计算机（服务器）以及专家分析系统软件和控制单元等组成。

系统原理

该系统主要由高频脉冲电流传感器、在线监测仪（监测采集器）、高性能工业计算机（服务器）以及专家分析系统软件和控制单元等组成。

<strong><strong>电缆局放在线监测系统</strong></strong>.jpg

系统主要功能及参数

系统适用于 10KV 及以上电压等级的电缆局部放电在线监测。能实时监测放电量，放电相位，放电次数等基本局部放电参数；计算出各个接头及各段电缆局部放电幅值、频次；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以确定放电点相对位置，必要时给出报警。并可按照客户要求，提供有关参数的统计量。能存储测试谱图、放电趋势，从而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。

主要功能参数：

项目	参数
工作电源	交流 220V；直流 24V；太阳能取电
通讯模式	与传感器之间采用高频电缆；与服务器之间可以采用光纤、高频电缆、4G 无线
最小测量放电幅值	1mV（现场 10PC）
脉冲电流传感器的频率范围	100kHz－30MHz
放电脉冲的时间分辨率	10μs
相位分辨率	0.18°
定位误差	3 米

系统特点

（1）监测系统采用开合式传感器，结构紧凑，拆卸安装方便，不需要停电，可以很方便的对重点站、重点设备、异常设备进行长期监测。

（2）监测系统采用双端定位测量法，可实现对电缆本体产生的局部放电进行实时定位，理想条件下定位精度可达+/-3 米。

（3）采用高性能 FPGA 处理器，实现 100Msps、12Bit 分辨率的高速采样、存储，每次分析可连续采样 50 个工频周期以上的数据。

（4）带通滤波技术与噪声识别及剔除算法联合运用，可有效识别局放信号。

（5）基于脉冲电流法（IEC60270 标准）的局部放电监测技术，可检测 10pC 以上局放信号。

（6）在无法铺设光纤的情况下，可以采用 4G 网络进行数据传输，可降低光纤布线困难，降低成本。

系统硬件组成

1、开口式高频传感器:

电缆局放传感器.jpg

项目	参数
外形	采用铝合金材料，开口式，便于安装
测试原理	利用罗氏线圈原理，实时感应高频信号
传感器的频率范围	100kHz－30MHz
测量范围	10pC～20000pC
最小测量放电幅值	1mV（现场 10PC）
放电脉冲的时间分辨率	10μs
相位分辨率	0.18°
阻抗匹配	50[Ω]
工作温度	-25℃～70℃

2、电缆局放在线监测装置（现场采集器）:

电缆局放主机.jpg

监测主机（可定制壁挂式）

项目	参数
工作电源	交流 220V；直流 24V；太阳能取电
数据采集通道	可以采集 3 路局放信号
检测范围	2pC～10000pC
通信方式	与传感器之间采用高频电缆；与服务器之间可以采用光纤、高频电缆、4G 无线
通讯协议	MODBUS-RTU协议
防护等级	IP68(防水型)；IP53(普通型)
安装位置	就近安装与接地箱附近（包括高架塔）
工作温度	-25℃～70℃
工作湿度	≤95%

3、现场监控柜:

电缆局放现场屏柜照片.jpg

户内监控柜可采用并柜形式，户外监控柜可以定制户外柜。

项目	参数
主要功能	安放服务器、交换机、UPS 电源、4G 路由器等
外壳结构	不锈钢或喷塑
外形尺寸	户内可采用并柜形式，也可定制户外柜
配环境温、湿度控制	冷凝式除湿装置，通风扇，加热器
配漏电保护	漏电电流大于 10mA 自动保护

系统软件介绍

主要功能及特点：

（1）具备实时数据显示功能，直接显示传感器测到的局放数据。

（2）具有局放幅值累积图、局放数据显示、单周期图数据显示、短期趋势显示图以及各种谱图等，并能完成数据横向对比、不同图表之间的叠加对比等功能。

（3）在线监测系统有智能诊断软件对各种缺陷进行自动辨认，系统自动将采集到的信号进行模式识别，能判断出不同类型局放信号，包括内部电晕、内部空穴、母线毛刺、壳体毛刺等，以及不同类型的干扰信号。诊断系统能准确有效地找到故障现象的直接原因，其诊断方式，在数据信息不完全的情况下也应能够工作，最大限度地避免误报警和漏报警。

（4）提供以‘小时、天、星期、月、年’等不同更新周期的趋势分析，并且数据趋势的显示时间段是可选择。

（5）具有将局放数据库数据自动输出到Word或Excel等软件的功能。

（6）实现远程测试、诊断、查询、访问等功能，通过站端数据综合处理单元将数据实时传送到远程监测诊断中心进行统一管理及诊断。局域网中远程客户可通过网络方式在任何时间接入系统，查看最新的监测诊断结果。

（7）采用阈值报警、关联报警和趋势报警等多种报警模式；可设置多个报警级别。能自动捕捉并记录启动报警的局放信号，同时进行报警，报警包括声、光等多种报警形式，并提供可接入主控制室的信号接口。

（8）在软件菜单中可以进行参数设置，包括局放信号阈值、硬件可控参数设置等。

（9）可查阅数据和文件夹的创建日期及访问时间等历史数据。

（10）根据保存的数据可以自动绘制每一测点的信号图谱。自动对每天，每周，每月的数据进行绘图，方便相关人员进行分析判断。同时要求具有手动选择时间功能。所绘图表能导出到word文档方便制作各类报表使用。

（11）具备访问该系统的权限管理功能；由密码等方法控制。

（12）通信规约：可以采用485或者DL/T 860（IEC61850）

工程图片

电缆局放现场安装图片.jpg

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