電纜局放監測系統
系統概述
隨著我國電力事業不斷發展，電力電纜在電網建設與電網改造中得到越來越廣泛的應用。但是，電纜及接頭因為材料問題、施工工藝問題、運行環境問題、外力破壞問題或達到一定年限以后，常常會發生絕緣被擊穿而造成事故，因為電壓高、容量大，每次事故都可能造成重大的經濟損失。
電纜的絕緣結構中往往會由于加工技術上的難度或原材料不純而存在氣隙和有害性雜 質，或者由于工藝原因，在絕緣與半導電屏蔽層之間存在間隙或半導電體向絕緣層突出，在這些氣隙和雜質處極易產生局部放電（PD）。同時，在電力電纜的運輸、安裝過程當中也可能會產生各種絕緣缺陷導致局部放電。電纜線路設備老化或受損后，會在絕緣結構中產生局部放電現象，并引起局部發熱。長期放電容易導致電纜絕緣被擊穿，進而引發線路故障跳閘。此前，由于沒有有效的檢測手段，電纜線路放電現象很難被發現，通常只能在發生故障后進行緊急搶修。
國內外運行經驗和研究成果表明：電力電纜性能早期劣化或使用壽命縮短，很大程度上取決于其絕緣介質的樹枝狀老化，而局部放電測量是定量分析樹枝狀劣化程度的有效方法之一。例如：在樹枝引發初期，電纜的局部放電量約 0.1pC；當樹枝發展到介質擊穿的臨界狀態時，其局部放電量可達到 1000pC。
針對上述問題，我公司自主研發了JC-OM400L電纜局放監測系統采用模塊化設計方案，通過安裝在電纜接頭接地線上的高頻脈沖電流傳感器，來耦合電纜本體及接頭處的局部放電脈沖電流信號；耦合到的脈沖電流信號通過同軸電纜傳送至前端監測采集器，對模擬信號經過放大、濾波、模數轉換后變成數字信號再通過光纖傳送至后臺服務器。后臺服務器對所有傳感器的信號分別進行分類識別分析、計算，并將這些通過計算獲得的放電信息數據寫入到數據庫中，同時在監測系統的軟件上顯示監測結果。
該系統包括高頻脈沖電流傳感器、在線監測儀（監測采集器）、現場監控柜、高性能工業計算機（服務器）以及專家分析系統軟件和控制單元等組成。
系統原理
該系統主要由高頻脈沖電流傳感器、在線監測儀（監測采集器）、高性能工業計算機（服務器）以及專家分析系統軟件和控制單元等組成。
系統主要功能及技術
系統適用于 10KV 及以上電壓等級的電纜局部放電在線監測。能實時監測放電量，放電相位，放電次數等基本局部放電參數；計算出各個接頭及各段電纜局部放電幅值、頻次；經多次采集（一般測量 50 個工頻周期）后，從數據庫提取數據進行譜圖分析和數據報表以確定放電點相對位置，必要時給出報警。并可按照客戶要求，提供有關參數的統計量。能存儲測試譜圖、放電趨勢，從而及時發現電纜及接頭的絕緣缺陷，并為評估其絕緣水平及老化程度提供判據，為電纜的檢修工作提供依據。
主要功能參數：
項目 | 參數 |
工作電源 | 交流 220V；直流 24V；太陽能取電 |
通訊模式 | 與傳感器之間采用高頻電纜；與服務器之 間可以采用光纖、高頻電纜、4G 無線 |
最小測量放電幅值 | 1mV（現場 10PC） |
脈沖電流傳感器的頻率范圍 | 100kHz－30MHz |
放電脈沖的時間分辨率 | 10μs |
相位分辨率 | 0.18° |
定位誤差 | 3 米 |
系統特點
（1）監測系統采用開合式傳感器，結構緊湊，拆卸安裝方便，不需要停電，可以很方便的對重點站、重點設備、異常設備進行長期監測。
（2）監測系統采用雙端定位測量法，可實現對電纜本體產生的局部放電進行實時定位， 理想條件下定位精度可達+/-3 米。
（3）采用高性能 FPGA 處理器，實現 100Msps、12Bit 分辨率的高速采樣、存儲，每次分析可連續采樣 50 個工頻周期以上的數據。
（4）帶通濾波技術與噪聲識別及剔除算法聯合運用，可有效識別局放信號。
（5）基于脈沖電流法（IEC60270 標準）的局部放電監測技術，可檢測 10pC 以上局放信號。
（6）在無法鋪設光纖的情況下，可以采用 4G 網絡進行數據傳輸，可降低光纖布線困難，降低成本。
系統硬件組成
1、開口式高頻傳感器:
項目 | 參數 |
外形 | 采用鋁合金材料，開口式，便于安裝 |
測試原理 | 利用羅氏線圈原理，實時感應高頻信號 |
傳感器的頻率范圍 | 100kHz－30MHz |
測量范圍 | 10pC～20000pC |
最小測量放電幅值 | 1mV（現場 10PC） |
放電脈沖的時間分辨率 | 10μs |
相位分辨率 | 0.18° |
阻抗匹配 | 50[Ω] |
工作溫度 | -25℃～70℃ |
2、電纜局放在線監測裝置（現場采集器）:
監測主機（可定制壁掛式）
項目 | 參數 |
工作電源 | 交流 220V；直流 24V；太陽能取電 |
數據采集通道 | 可以采集 3 路局放信號 |
檢測范圍 | 2pC～10000pC |
通信方式 | 與傳感器之間采用高頻電纜；與服務器之 間可以采用光纖、高頻電纜、4G 無線 |
通訊協議 | MODBUS-RTU協議 |
防護等級 | IP68(防水型)；IP53(普通型) |
安裝位置 | 就近安裝與接地箱附近（包括高架塔） |
工作溫度 | -25℃～70℃ |
工作濕度 | ≤95% |
3、現場監控柜:
戶內監控柜可采用并柜形式，戶外監控柜可以定制戶外柜。
項目 | 參數 |
主要功能 | 安放服務器、交換機、UPS 電源、4G 路由器等 |
外殼結構 | 不銹鋼或噴塑 |
外形尺寸 | 戶內可采用并柜形式，也可定制戶外柜 |
配環境溫、濕度控制 | 冷凝式除濕裝置，通風扇，加熱器 |
配漏電保護 | 漏電電流大于 10mA 自動保護 |
系統軟件介紹
主要功能及特點：
（1）具備實時數據顯示功能，直接顯示傳感器測到的局放數據。
（2）具有局放幅值累積圖、局放數據顯示、單周期圖數據顯示、短期趨勢顯示圖以及各種譜圖等，并能完成數據橫向對比、不同圖表之間的疊加對比等功能。
（3）在線監測系統有智能診斷軟件對各種缺陷進行自動辨認，系統自動將采集到的信號進行模式識別，能判斷出不同類型局放信號，包括內部電暈、內部空穴、母線毛刺、殼體毛刺等， 以及不同類型的干擾信號。診斷系統能準確有效地找到故障現象的直接原因，其診斷方式， 在數據信息不*的情況下也應能夠工作，最大限度地避免誤報警和漏報警。
（4）提供以‘小時、天、星期、月、年’等不同更新周期的趨勢分析，并且數據趨勢的顯示時間段是可選擇。
（5）具有將局放數據庫數據自動輸出到Word或Excel等軟件的功能。
（6）實現遠程測試、診斷、查詢、訪問等功能，通過站端數據綜合處理單元將數據實時傳送到遠程監測診斷中心進行統一管理及診斷。局域網中遠程客戶可通過網絡方式在任何時間接入系統，查看監測診斷結果。
（7）采用閾值報警、關聯報警和趨勢報警等多種報警模式；可設置多個報警級別。能自動捕捉并記錄啟動報警的局放信號，同時進行報警，報警包括聲、光等多種報警形式，并提供可接入主控制室的信號接口。
（8）在軟件菜單中可以進行參數設置，包括局放信號閾值、硬件可控參數設置等。
（9）可查閱數據和文件夾的創建日期及訪問時間等歷史數據。
（10）根據保存的數據可以自動繪制每一測點的信號圖譜。自動對每天，每周，每月的數據進行繪圖，方便相關人員進行分析判斷。同時要求具有手動選擇時間功能。所繪圖表能導出到word文檔方便制作各類報表使用。
（11）具備訪問該系統的權限管理功能；由密碼等方法控制。
（12）通信規約：可以采用485或者DL/T 860（IEC61850）
工程圖片
