用于超高壓電力電纜絕緣診斷的帶電檢測及在線監(jiān)測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于超高壓電力電纜絕緣診斷的帶電檢測及在線監(jiān)測裝置，包括分別設(shè)置在被測電纜首端和末端的A端系統(tǒng)和B端系統(tǒng)，在A端系統(tǒng)和B端系統(tǒng)內(nèi)部，電流比較器套設(shè)在待測電纜本體上，中心控制子系統(tǒng)的一個輸入端連接電流比較器的輸出端，另一個輸入端通過標(biāo)準(zhǔn)電容器連接待測電壓，中心控制子系統(tǒng)的輸出端通過壓控電流源與電流比較器的輸入端相連；A端系統(tǒng)的中心控制子系統(tǒng)還與數(shù)據(jù)處理終端連接，A、B端系統(tǒng)的中心控制子系統(tǒng)通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)相連并進(jìn)行通訊。本實用新型設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)在運(yùn)超高壓電纜絕緣帶電檢測和在線監(jiān)測，使設(shè)備的整體利用率有效提高，同時提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
【專利說明】
用于超高壓電力電纜絕緣診斷的帶電檢測及在線監(jiān)測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種用于超高壓電力電纜絕緣診斷的帶電檢測及在線監(jiān)測裝置，屬于高壓內(nèi)絕緣技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨城市化進(jìn)程的不斷加快及全社會用電量的不斷增加，220kV及以上超高壓XLPE電纜由于具有良好的工藝結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的電氣性能和安全可靠的運(yùn)行特點，幾乎全面替代了傳統(tǒng)形式的電力電纜，因而對其運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確診斷成為保證輸電網(wǎng)絡(luò)可靠運(yùn)行的重要環(huán)
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[0003]—般認(rèn)為，局部放電、電樹枝、水樹枝的發(fā)生是造成XLPE電纜及其附件老化、絕緣性能下降的原因。超高壓電纜及附件經(jīng)常因地下水位的影響存在浸水運(yùn)行現(xiàn)象，即使增加金屬護(hù)套及外護(hù)套等防護(hù)措施，電纜仍然存在進(jìn)水受潮及水樹產(chǎn)生的風(fēng)險，嚴(yán)重影響超高壓電力電纜輸電網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，對超高壓)(LPE電纜水樹老化程度的現(xiàn)場檢測方法的應(yīng)用研究就顯得尤為迫切，及時、準(zhǔn)確的掌控在運(yùn)超高壓電纜絕緣狀況，采取必要的應(yīng)對措施減少突發(fā)性停電事故的發(fā)生具有十分重要的現(xiàn)實意義。
[0004]XLPE電纜水樹老化測試技術(shù)研究較早，主要是針對測試方法的研究理論，包括:耐壓試驗、局部放電試驗等，鑒于實際問題復(fù)雜性，目前被廣泛接受的研究成果很少。近年來，國內(nèi)外專家針對含水樹)(LPE電纜的整流效應(yīng)、極性效應(yīng)、諧波效應(yīng)、超低頻響應(yīng)等特性進(jìn)行研究，推動了 XLPE電纜水樹診斷技術(shù)理論的進(jìn)一步發(fā)展，包括:直流分量法、損耗因數(shù)法、損耗電流諧波分量法、超低頻響應(yīng)法等。其中，損耗因數(shù)法和損耗電流諧波分量法已應(yīng)用在電力電纜停電檢測領(lǐng)域，但尚未實現(xiàn)在運(yùn)電纜狀態(tài)評估領(lǐng)域的應(yīng)用。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的主要目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種用于超高壓電力電纜絕緣診斷的帶電檢測及在線監(jiān)測裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)損耗電流諧波分量測試和損耗因數(shù)測量，實現(xiàn)在運(yùn)超高壓電力電纜絕緣狀態(tài)的在線檢測，提升超高壓電力電纜的輸電可靠性。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0007]用于超高壓電力電纜絕緣診斷的帶電檢測及在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括分別設(shè)置在被測電纜首端和末端的A端系統(tǒng)和B端系統(tǒng)，所述A端系統(tǒng)與B端系統(tǒng)通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)連接，所述A端系統(tǒng)與B端系統(tǒng)均包括電流比較器、壓控電流源、標(biāo)準(zhǔn)電容器、中心控制子系統(tǒng)，所述A端系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)處理終端；
[0008]在A端系統(tǒng)和B端系統(tǒng)內(nèi)部，所述電流比較器套設(shè)在待測電纜本體上，所述中心控制子系統(tǒng)的一個輸入端連接電流比較器的輸出端，另一個輸入端通過標(biāo)準(zhǔn)電容器連接待測電壓，所述中心控制子系統(tǒng)的輸出端通過壓控電流源與電流比較器的輸入端相連;A端系統(tǒng)中的中心控制子系統(tǒng)還與數(shù)據(jù)處理終端連接，A端系統(tǒng)的中心控制子系統(tǒng)和B端系統(tǒng)的中心控制子系統(tǒng)通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)相連并進(jìn)行通訊；
[0009]所述電流比較器包括依次緊密貼合的磁屏蔽、微調(diào)線圈、粗調(diào)線圈、調(diào)整線圈、銅屏蔽、檢測線圈和環(huán)形鐵芯；
[0010]所述中心控制子系統(tǒng)包括保護(hù)電路、信號處理電路、放大器、FPAG、上位機(jī)、控制器和濾波電路;所述保護(hù)電路一端接地，另一端與信號處理電路的輸入端相連，所述信號處理電路的輸出端連接控制器的一個輸入端，所述控制器的另一個輸入端連接放大器的輸出端，所述控制器的輸出端連接濾波電路的輸入端，所述FPAG和上位機(jī)分別與控制器相連;所述信號處理電路的輸入端作為中心控制子系統(tǒng)的一個輸入端還與標(biāo)準(zhǔn)電容相連，所述放大器的輸入端作為中心控制子系統(tǒng)的另一個輸入端與電流比較器的輸出端相連，所述濾波電路的輸出端作為中心控制子系統(tǒng)的一個輸出端與壓控電流源相連;A端系統(tǒng)的控制器和B端系統(tǒng)的控制器通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)相連并進(jìn)行通訊;所述中心控制子系統(tǒng)實現(xiàn)電壓測量、差動式電流測量、信號處理、控制信號發(fā)出和傳輸數(shù)據(jù)處理。
[0011]前述的用于超高壓電力電纜絕緣診斷的帶電檢測及在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述磁屏蔽為雙“U”形鑲套結(jié)構(gòu)，材料為Imm厚坡莫合金Ij 79。
[0012]前述的用于超高壓電力電纜絕緣診斷的帶電檢測及在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)形鐵芯外徑250?3000mm，內(nèi)徑220?270mm，高度20?38mm，截面積為3?8cm2 ；所述環(huán)形鐵芯材料為0.1mm厚坡莫合金I j85帶材。
[0013]前述的用于超高壓電力電纜絕緣診斷的帶電檢測及在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述微調(diào)線圈匝數(shù)為2?10;所述粗調(diào)線圈匝數(shù)為50?150。
[0014]前述的用于超高壓電力電纜絕緣診斷的帶電檢測及在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測線圈繞包一層后引線沿環(huán)形鐵芯圓周反向轉(zhuǎn)一圈引出；所述檢測線圈在線監(jiān)測用匝數(shù)為1800?2300匝，帶電檢測用匝數(shù)為8600?9400匝。
[0015]前述的用于超高壓電力電纜絕緣診斷的帶電檢測及在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述中心控制子系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理終端通過無線或有線方式連接。
[0016]本實用新型具有以下有益效果:本實用新型實現(xiàn)以損耗電流三次諧波比為判據(jù)的XLPE電纜主絕緣水樹老化狀態(tài)檢測，被測電纜首端和末端的設(shè)置兩套測量系統(tǒng)，可通過測量線路兩端的負(fù)荷電流實現(xiàn)差動式比較測量，進(jìn)而實現(xiàn)電纜絕緣泄漏電流的測量，進(jìn)行電纜水樹老化準(zhǔn)確預(yù)判。分別采用可拆卸式、固定式差動電流比較器獲得超高壓電纜線芯絕緣泄漏電流信息，實現(xiàn)電纜損耗因數(shù)和損耗電流諧波分量帶電檢測、在線監(jiān)測。本實用新型設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)在運(yùn)超高壓電纜絕緣帶電檢測和在線監(jiān)測，使設(shè)備的整體利用率有效提高，同時提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本實用新型的電流比較器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為利用本實用新型進(jìn)行電壓測量的電路原理圖。
[0020]圖4為利用本實用新型進(jìn)行差動式電流測量的原理圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實用新型的保護(hù)范圍。
[0022]一種用于超高壓電力電纜絕緣診斷的帶電檢測及在線監(jiān)測系統(tǒng)，整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括A端系統(tǒng)和B端系統(tǒng)，分別設(shè)置在被測電纜首端和末端，兩者之間通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)連接，A端系統(tǒng)與B端系統(tǒng)均包括電流比較器、壓控電流源、標(biāo)準(zhǔn)電容器、中心控制子系統(tǒng)。在A端系統(tǒng)和B端系統(tǒng)內(nèi)部，電流比較器套設(shè)在待測電纜本體上，中心控制子系統(tǒng)的一個輸入端連接電流比較器的輸出端，另一個輸入端通過標(biāo)準(zhǔn)電容器連接待測電壓，中心控制子系統(tǒng)的輸出端通過壓控電流源與電流比較器的輸入端相連。A端系統(tǒng)中的中心控制子系統(tǒng)還與數(shù)據(jù)處理終端連接，A端系統(tǒng)的中心控制子系統(tǒng)和B端系統(tǒng)的中心控制子系統(tǒng)通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)相連并進(jìn)行通訊。
[0023]電流比較器采用可拆卸式或固定式差動電流比較器，可拆卸式差動電流比較器用于帶電檢測，固定式差動電流比較器用于在線監(jiān)測，電流比較器結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括依次緊密貼合的磁屏蔽11、微調(diào)線圈12、粗調(diào)線圈13、調(diào)整線圈14、銅屏蔽15、檢測線圈16和環(huán)形鐵芯17。磁屏蔽11為雙“U”形鑲套結(jié)構(gòu)，材料為Imm厚坡莫合金I j79。環(huán)形鐵芯17外徑250?3000mm，內(nèi)徑220?270mm，高度20?38mm，截面積為3?8cm2;環(huán)形鐵芯17材料為0.1mm厚坡莫合金I j85帶材;微調(diào)線圈12匝數(shù)為2?10。粗調(diào)線圈13匝數(shù)為50?150。檢測線圈16繞包一層后引線沿環(huán)形鐵芯17圓周反向轉(zhuǎn)一圈引出；檢測線圈16在線監(jiān)測用匝數(shù)為1800?2300匝，帶電檢測用匝數(shù)為8600?9400匝。
[0024]中心控制子系統(tǒng)包括保護(hù)電路、信號處理電路、放大器、FPAG、上位機(jī)、控制器和濾波電路;保護(hù)電路一端接地，另一端與信號處理電路的輸入端相連，所述信號處理電路的輸出端連接控制器的一個輸入端，所述控制器的另一個輸入端連接放大器的輸出端，所述控制器的輸出端連接濾波電路的輸入端;FPAG和上位機(jī)分別與控制器相連。所述信號處理電路的輸入端作為中心控制子系統(tǒng)的一個輸入端與標(biāo)準(zhǔn)電容相連，所述放大器的輸入端作為中心控制子系統(tǒng)的另一個輸入端與電流比較器的輸出端相連，所述濾波電路的輸出端作為中心控制子系統(tǒng)的一個輸出端與壓控電流源相連;A端系統(tǒng)的控制器和B端系統(tǒng)的控制器通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)相連并進(jìn)行通訊。所述中心控制子系統(tǒng)實現(xiàn)電壓測量、差動式電流測量、信號處理、控制信號發(fā)出和傳輸數(shù)據(jù)處理。
[0025]利用本實用新型進(jìn)行電壓測量時，原理如圖3所示，中心控制子系統(tǒng)的保護(hù)電路和信號處理電路與標(biāo)準(zhǔn)電容器一起構(gòu)成電壓測量分系統(tǒng)，完成電壓測量。中心控制子系統(tǒng)的信號處理電路的輸入端通過標(biāo)準(zhǔn)電容器連接待測電壓，信號處理電路的輸入端還通過中心控制子系統(tǒng)的保護(hù)電路接地，信號處理電路的輸出端與中心控制子系統(tǒng)的控制器輸入端相連，使得中心控制系統(tǒng)可以實時采集待測電壓數(shù)值。
[0026]利用本實用新型進(jìn)行差動式電流測量時，原理如圖4所示，電流比較器、標(biāo)準(zhǔn)電容器、壓控電流源和中心控制子系統(tǒng)的保護(hù)電路、信號處理電路、放大器、控制器和濾波電路一起構(gòu)成差動式電流測量分系統(tǒng)，完成差動式電流測量。將電流比較器固定在待測電纜上，電流比較器將采集到的電纜負(fù)荷電流信號經(jīng)過中心控制子系統(tǒng)的放大器放大后，與電壓測量的結(jié)果一起送入控制器，控制器經(jīng)過運(yùn)算輸出控制信號，控制信號經(jīng)過濾波電路濾波后送入壓控電流源，壓控電流源向電流比較器輸入補(bǔ)償電流。
[0027]B端的中心控制子系統(tǒng)通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)與A端的中心控制子系統(tǒng)進(jìn)行點對點傳輸，將數(shù)據(jù)存入A端的中心控制子系統(tǒng)。
[0028]數(shù)據(jù)處理終端，具有損耗參數(shù)數(shù)據(jù)處理功能和診斷報告生成功能，根據(jù)中心控制子系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)損耗電流三次諧波分量提取，進(jìn)行損耗電流三次諧波、損耗因數(shù)判定，綜合水樹診斷判據(jù)評估超高壓電纜絕緣狀態(tài)。
[0029]工作過程，兩端電壓測量分系統(tǒng)的輸出信號及電流比較器的輸出信號作為差動式電流測量系統(tǒng)輸入量，送入控制器，控制器輸出信號控制壓控電流源輸出補(bǔ)償電流，補(bǔ)償電流比較器的輸出，實現(xiàn)差動式電流測量系統(tǒng)的損耗電流的測量。GPRS無線傳輸系統(tǒng)將兩端電壓電流的測量結(jié)果傳送到A端的控制器上，控制器綜合兩者數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)處理終端，數(shù)據(jù)處理終端以損耗電流三次諧波比為判據(jù)，評價XLPE電纜主絕緣水樹老化狀態(tài)，評估結(jié)果并生成診斷報告。
[0030]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.用于超高壓電力電纜絕緣診斷的帶電檢測及在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括分別設(shè)置在被測電纜首端和末端的A端系統(tǒng)和B端系統(tǒng)，所述A端系統(tǒng)與B端系統(tǒng)通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)連接，所述A端系統(tǒng)與B端系統(tǒng)均包括電流比較器、壓控電流源、標(biāo)準(zhǔn)電容器、中心控制子系統(tǒng)，所述A端系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)處理終端； 在A端系統(tǒng)和B端系統(tǒng)內(nèi)部，所述電流比較器套設(shè)在待測電纜本體上，所述中心控制子系統(tǒng)的一個輸入端連接電流比較器的輸出端，另一個輸入端通過標(biāo)準(zhǔn)電容器連接待測電壓，所述中心控制子系統(tǒng)的輸出端通過壓控電流源與電流比較器的輸入端相連;A端系統(tǒng)中的中心控制子系統(tǒng)還與數(shù)據(jù)處理終端連接，A端系統(tǒng)的中心控制子系統(tǒng)和B端系統(tǒng)的中心控制子系統(tǒng)通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)相連并進(jìn)行通訊； 所述電流比較器包括依次緊密貼合的磁屏蔽、微調(diào)線圈、粗調(diào)線圈、調(diào)整線圈、銅屏蔽、檢測線圈和環(huán)形鐵芯； 所述中心控制子系統(tǒng)包括保護(hù)電路、信號處理電路、放大器、FPAG、上位機(jī)、控制器和濾波電路;所述保護(hù)電路一端接地，另一端與信號處理電路的輸入端相連，所述信號處理電路的輸出端連接控制器的一個輸入端，所述控制器的另一個輸入端連接放大器的輸出端，所述控制器的輸出端連接濾波電路的輸入端，所述FPAG和上位機(jī)分別與控制器相連;所述信號處理電路的輸入端作為中心控制子系統(tǒng)的一個輸入端還與標(biāo)準(zhǔn)電容相連，所述放大器的輸入端作為中心控制子系統(tǒng)的另一個輸入端與電流比較器的輸出端相連，所述濾波電路的輸出端作為中心控制子系統(tǒng)的一個輸出端與壓控電流源相連;A端系統(tǒng)的控制器和B端系統(tǒng)的控制器通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)相連并進(jìn)行通訊;所述中心控制子系統(tǒng)實現(xiàn)電壓測量、差動式電流測量、信號處理、控制信號發(fā)出和傳輸數(shù)據(jù)處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超高壓電力電纜絕緣診斷的帶電檢測及在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述磁屏蔽為雙“U”形鑲套結(jié)構(gòu)，材料為Imm厚坡莫合金I j79。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超高壓電力電纜絕緣診斷的帶電檢測及在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)形鐵芯外徑250?3000mm，內(nèi)徑220?270mm，高度20?38mm，截面積為3?8cm2;所述環(huán)形鐵芯材料為0.1mm厚坡莫合金I j85帶材。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超高壓電力電纜絕緣診斷的帶電檢測及在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述微調(diào)線圈匝數(shù)為2?10;所述粗調(diào)線圈匝數(shù)為50?150。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超高壓電力電纜絕緣診斷的帶電檢測及在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測線圈繞包一層后引線沿環(huán)形鐵芯圓周反向轉(zhuǎn)一圈引出；所述檢測線圈在線監(jiān)測用匝數(shù)為1800?2300匝，帶電檢測用匝數(shù)為8600?9400匝。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超高壓電力電纜絕緣診斷的帶電檢測及在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述中心控制子系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理終端通過無線或有線方式連接。
【文檔編號】G01R31/12GK205562734SQ201620356186
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】李陳瑩, 陳杰, 周志成, 胡麗斌, 曹京滎, 周立, 陶風(fēng)波
【申請人】國網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司