[发明专利]基于无线网络的电力电缆局部放电高频电流监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力电缆局部放电高频电流检测，特别是涉及一种通过在线高频电流局部放电检测，能够随时监测运行的电力电缆内部局部放电水平的变化状态，并通过无线网络传输至上位机，进而从多个角度描述电力电缆局部放电特征的基于无线网络的电力电缆局部放电高频电流监测系统。具体讲,涉及基于无线网络的电力电缆局部放电高频电流监测系统。

背景技术

电力是社会发展和城市变革最重要的技术基础，随着我国经济的飞速发展，电力行业、供电以及用电企业自动化建设和改造在不断发展与完善，电力设备的电压等级也在不断提高，人们对电力设备运行可靠性提出了更加苛刻的要求。

电力电缆由于敷设容易，运行维护简单等优点，近10年来已成为我国城市电网输配电的主力。据不完全统计，已投运的35kV及以下的电力电缆约有50万千米；110kV及以上的已达上千千米；应用最高电压等级为500kV。我国各大城市如上海、北京、天津、广州等地的城市电网中，电力电缆已获得广泛应用，且敷设量逐年递增。电力电缆敷设进度的提速，使得更多的电力负荷与之相连。电力电缆的安全可靠运行，在整个电网中的地位也越来越重要。电力电缆线路故障率和其他多数电力设备相似投入运行的初期(一般为1-5年)容易发生运行故障，主要原因是电缆及附件产品质量和电缆敷设安装质量的问题。电力电缆终端绝缘结构复杂，易导致局部区域电场集中，引发局部放电。为确保供电可靠性，电力部门采取定期试验和检修的办法保证电力电缆正常运行。然而，定期检修增加了电力设备的运行费用和停电时间，甚至增加了设备的故障率，并且在检修的间隔还是有故障发生。因此，亟需对电力电缆实行状态检修，对设备运行状况进行实时和定时的在线监测，根据设备的运行状态和绝缘的劣化程度，确定检修时间和措施，减少事故的发生频率，提高电力系统运行的安全可靠性。同时，随着传感器技术、信号处理技术、计算机技术、人工智能技术的发展，使得对电力电缆的运行状态进行在线监测，及时发现故障隐患并对累计性故障做出预测成为可能。

要进行状态检修对设备实行在线监测，必须对故障的类型特点进行分析，从而确定监测的项目。由于电力电缆的内部多涉及电、磁、温度等多种物理现象，故障的表现形式和产生机理千差万别，因此要对电力电缆进行在线监测并作出较为准确的故障判断以及故障预测，必须了解电力电缆的工作特性和故障特点。综合考虑电力电缆的上述工作特性和故障特点，电力电缆状态检修主要监测的项目有温度监测、电量监测、局部放电(PD-Partial Discharge)监测等。

国内外运行经验和研究成果表明：当电力电缆绝缘内部存在缺陷时，会导致电缆内部树枝化的产生，而其直接影响着电力电缆性能早期劣化或绝缘介质的使用寿命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。因此，对电力电缆的局部放电进行检测是及时发现故障隐患和预测运行寿命及保障电力电缆安全可靠运行的重要手段。

高频局部放电检测方法是用于电力设备局部放电缺陷检测与定位的常用测量方法之一，其检测频率范围通常为3～30MHz，可广泛应用于高压电力电缆及其附件、变压器、电抗器、旋转电机等电力设备的局放检测。

高频局部放电检测所用传感器类型主要分为电容型传感器和电感型传感器。电感型传感器中的高频电流传感器(High frequency current transformer,HFCT)具有便携性强、安装方便、现场抗干扰能力较好等优点，因此应用最为广泛，其工作方式为对流经电力设备的接地线、中性点接线以及电缆本体中放电脉冲电流信号进行检测。

高频电流传感器多采用罗格夫斯基线圈结构。罗格夫斯基线圈(rogowski coils，简称罗氏线圈)用于电流检测领域，通常由环形铁氧体磁芯构成，该材质传感器对于高频电流信号具有很好的耦合能力，同时在传感器设计时，选取合适的线圈匝数和积分电阻，可保证传感器具有很高的灵敏度。可以设计成开口型结构，方便现场安装，在传感器及信号处理电路相对固定的情况下，可以对检测回路进行标定，对被测局部放电的强度进行理化描述，以便于准确评估被检测电力设备局部放电的绝缘劣化程度。

GPRS是通用分组无线服务(General Packet Radio Service)的缩写，是在GSM全球移动通信系统网络基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输方式，在嵌入式系统中应用非常广泛。随着中国移动GPRS网络建设的日趋成熟，地区的覆盖率超过90％，GPRS信号基本上达到了无盲区覆盖。GPRS属于分组交换技术，具有实时在线、按流量计费、快捷登陆、传输速率高，支持IP协议和X.25协议等特点。