基于鉗形同軸電容的電纜中間接頭局部放電在線測量系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于鉗形同軸電容的電纜中間接頭局部放電在線測量系統，鉗形同軸電容器通過導線與局部信號采集裝置中的采集電路相連，鉗形同軸電容器與局部采集裝置的金屬屏蔽盒等電位，金屬屏蔽盒通過導線連接至局部放電采集裝置中采集電路的信號輸入端，局部放電采集裝置通過傳輸光纖將采集處理后的信號傳送至監測終端，實現信號的監測。鉗形同軸電容器由兩個可開半環構成，安裝簡單，通過光纖傳輸信號，提高了信號傳輸過程中的抗干擾能力，采集電路位于金屬屏蔽盒中，提高抗干擾能力，保證測量準確度，填充10％C3F890％N2作為絕緣氣體，克服了SF6氣體的溫室效應極高的缺點。
【專利說明】
基于鉗形同軸電容的電纜中間接頭局部放電在線測量系統
技術領域
[0001]本發明屬于電纜領域，尤其涉及一種基于鉗形同軸電容的電纜中間接頭局部放電在線測量系統。
【背景技術】
[0002]目前，電纜已被廣泛應用于輸電線路和配電網絡中。隨著電纜的延伸，電纜中間接頭的使用量也相應增加，其中硅橡膠絕緣預制式中間接頭以其整體預制式設計、絕緣性好、安裝方便等等特點而廣泛應用。但由于預制式中間接頭為多層固體復合介質絕緣結構、絕緣結構緊湊、且需現場安裝成型，影響其絕緣性能的原因很多，因此其發生故障的概率遠大于電纜本體，近十年的數據表明中間接頭擊穿故障的概率約占電纜故障總數的31%。高壓電力設備的絕大多數故障都歸結于絕緣性故障，而局部放電是造成絕緣劣化的主要原因，因此如何通過有效的手段實時監測、實時掌握電纜中間接頭的運行狀態十分必要。
[0003]但現在對于電纜中間接頭在線局部放電測量的研究還不成熟，廣泛應用于各類高壓電力設備局部放電檢測的脈沖電流法和后來為解決電纜加壓測試難題的振蕩波測試方法都只能在電纜離線情況下進行，無法全面、實時掌握其絕緣狀態。高頻電流法是在電纜本體上或接地引線上套以Rogowski線圈高頻電流傳感器，利用電纜絕緣局部放電時在金屬屏蔽層和接地線上產生不均勻電流進而產生變化磁場，當測量位置磁場發生變化時，Rogowski線圈上的積分電阻就能感應到局部放電脈沖信號，然后基于脈沖信號在電纜行波結構中的傳播、反射機理定位出缺陷點的位置，此方法將傳感器固定在指定測量點可以實現在線監測，其不足之處是傳感器卡裝在電纜外部，測量靈敏度受到限制，干擾信號難以消除，容易造成誤檢。
[0004]如果將傳感器內置在屏蔽層以內，具有很高的測量靈敏度和抗干擾能力，但相應地也會增加安裝難度。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種基于鉗形同軸電容的電纜中間接頭局部放電在線測量系統，旨在解決目前技術不能實現靈敏準確的電纜中間接頭局部放電在線測量、傳感器安裝操作困難的問題。
[0006]本發明是這樣實現的，一種基于鉗形同軸電容的電纜中間接頭局部放電在線測量系統包括鉗形同軸電容器、局部放電采集裝置、傳輸光纖、監測終端，鉗形同軸電容器通過導線與局部信號采集裝置中的采集電路相連，鉗形同軸電容器與局部采集裝置的金屬屏蔽盒等電位，所述金屬屏蔽盒通過導線連接至局部放電采集裝置中采集電路的信號輸入端，局部放電采集裝置通過傳輸光纖將采集處理后的信號傳送至監測終端，實現信號的監測。
[0007]進一步，鉗形同軸電容器由兩個半環構成，每個半環由內環、外環和兩側的隔板構成一個獨立的封閉結構，內部填充10 %C3F890 %N2絕緣氣體，內環、絕緣氣體、外環構成一個氣體電容器。
[0008]進一步，局部放電采集裝置的外殼為金屬屏蔽盒，固定在鉗形同軸電容器的外環上，并與外環同等電位，局部放電采集裝置中的采集電路完全位于金屬屏蔽盒內。
[0009]進一步，當鉗形同軸電容器兩個半環閉合時，構成一個圓柱體電容器，與局部放電采集裝置中的采集電路中分壓電容Co構成電容分壓器，實現對電纜中間接頭內部局部放電的測量。
[0010]進一步，鉗形同軸電容器的內環、外環均采用銅材料，隔板采用環氧樹脂絕緣材料，與鉗形同軸電容器內氣體共同構成電介質。
[0011]進一步，鉗形同軸電容為可開式結構。
[0012]進一步，傳輸光纖包含兩根光纖:上行光纖、下行光纖，上行光纖用于傳輸監測終端的控制信號，下行光纖用于傳輸數據。
[0013]進一步，監測終端用于對傳輸光纖傳送的數據進行分析處理，計算出中間接頭絕緣放電的當前值，實時用波形顯示出來，并將數據保存。
[0014]進一步，所述電容分壓器的輸出信號經過濾波放大模塊，對測量到的局部放電原始信號進行濾波和放大，再由A/D轉換模塊將模擬量信號轉換成數字量信號，數字量信號由微處理器進行組幀處理，通過電光轉換模塊將電信號轉換為光信號，通過傳輸光纖將信號傳送至監測終端。
[0015]本發明的技術效果如下:
[0016](I)鉗形同軸電容器由兩個可開半環構成，在現場安裝中間接頭時，套裝好中間接頭后，再將同軸電容安裝在中間接頭處，由于其兩個半環可開，解決了現場安裝傳感器難度大的問題，并且避免了對中間接頭主體結構的破壞。
[0017](2)鉗形同軸電容器內環與中間接頭相連且內環為銅材料，可作為銅屏蔽層并與兩端電纜的銅屏蔽層相連。
[0018](3)局部放電信號采集裝置與監測終端之間通過光纖傳輸信號，光纖傳輸的載波是光波，光波是頻率極高的電磁波，遠遠比電波通訊中的所使用的頻率高，所以不受干擾，提高了信號傳輸過程中的抗干擾能力。
[0019](4)局部放電信號采集裝置外殼為金屬屏蔽盒，與鉗形同軸電容器外環等電位連接，整個采集電路位于金屬屏蔽盒中，金屬屏蔽利用密閉導體上電荷均分布在導體外圍，內部沒有電場，內部不受外部電磁干擾，可有效抵抗外界干擾，從而提高整個裝置的抗干擾能力，保證了系統的測量準確度。
[0020](5)同軸電容器內環與外環之間填充10%C3F890%N2作為絕緣氣體也作為電容器的電介質，作為SF6的替代氣體，克服了 SF6氣體的溫室效應極高的缺點。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明實施例提供的基于鉗形同軸電容的電纜中間接頭局部放電在線測量系統的結構示意圖；
[0022]圖2和圖3為本發明實施例提供的鉗形同軸電容器的結構示意圖；
[0023]圖4為本發明實施例提供的局部放電信號采集裝置原理圖；
[0024]圖中:1、軸電容器;2、局部放電信號采集裝置;3、傳輸光纖;4、監測終端;5、電纜；6、電纜中間接頭;7、內環;8、外環;9、電纜中間接頭；10、隔板；11、濾波放大模塊；12、A/D轉換模塊;13、微處理器;14、光電轉換模塊。
【具體實施方式】
[0025]為能進一步了解本發明的
【發明內容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下。
[0026]請參閱圖1至圖4:
[0027]—種基于鉗形同軸電容的電纜中間接頭局部放電在線測量系統，由鉗形同軸電容器1、局部放電信號采集裝置2、傳輸光纖3、監測終端4構成，圖1中還有電纜5、電纜中間接頭6。如圖1所示，鉗形同軸電容器I通過導線與局部信號采集裝置2中的采集電路相連，且鉗形同軸電容器與采集電路中的電容分壓來測得中間接頭絕緣局部放電信號，通過處理后經傳輸光纖3傳送至監測終端4中。監測終端4將對傳輸過來的數據進行實時分析處理，并且波形顯示和數據保存。
[0028]所述的鉗形同軸電容器I設計為兩個半環結構，而針對預制式中間接頭的主體結構由硅橡膠主絕緣、半導電層及應力堆構成，并預先在工廠里制成三位一體的的結構，在現場安裝中間接頭時，先將硅橡膠套筒擴徑，然后將硅橡膠套筒套在電纜外屏蔽層上并挪至一邊，電纜導體接續后，把移到一邊的主絕緣體安裝在電纜原有的絕緣部分上，恢復電纜連接處絕緣的作用。在現場進行安裝同軸電容器時，通過兩個半環的開合，可以降低現場安裝傳感器的難度，并且避免了對中間接頭主體結構的破壞。如圖2、圖3所示，鉗形同軸電容器由內環7、外環8和兩側的隔板10構成。其中內環、外環采用銅材料制成，隔板10采用環氧樹脂絕緣材料制成，與電容器內氣體共同構成電介質。鉗形電容器的內徑選擇略大于中間接頭外徑，鉗形電容器外徑大于內徑20_，內環7、外環8選擇大約0.8_的銅皮制成，特別適合現場使用。
[0029]所述的鉗形同軸電容器I與局部信號米集裝置2中的分壓電容Co構成電容分壓器，當中間接頭金屬屏蔽層上流過局部放電脈沖電流信號時，由于電容有高通低阻的作用，電流中的高頻成分流向電容分壓器，故可從Co兩端獲取到脈沖電壓信號，進而實現對接頭內部局部放電信號的測量，并且可實現在線的、實時的測量。
[0030]如圖4所示，電容分壓器的輸出信號經過濾波放大模塊11，對其測量到的局部放電原始信號進行濾波和放大，再由A/D轉換模塊12將模擬量信號轉換成數字量信號。數字量信號再由微處理器13進行組幀處理，通過電光轉換模塊14將電信號轉換為光信號，最后通過傳輸光纖3將信號傳送至監測終端。模數轉換模塊12由高精度模數轉換芯片ADS1243構成，用于對模數信號的高精度轉換，提高信號采集的精度與準確度。
[0031]所述的監測終端4在接收到傳輸光纖3傳送過來的信號后，實時對數據進行處理分析，通過預先設定的絕緣放電值和傳輸光纖的數據函數關系解算出中間接頭絕緣放電的當前值，并實時用波形顯示出來，便于工作人員實時監測器運行狀態。監測終端4還具有數據記錄等功能，用于根據局部放電的發展階段，評估局部放電的嚴重程度，進而診斷中間接頭的絕緣狀態。監測終端4采用PowerPC系列處理器構成核心處理單元，并通過LCD顯示屏實現信號參數與波形的實時顯示。
[0032]所述傳輸光纖3由兩根光纖上行光纖和下行光纖構成，上行光纖用于傳輸監測終端的控制信號，下行光纖用于傳輸數據。
[0033]所述的局部放電信號采集裝置4的外殼為金屬屏蔽盒，固定在鉗形同軸電容器的外環上，且與外環同等電位，局部放電信號采集電路全部位于金屬屏蔽盒中，因此可有效抵抗外界對采集電路的干擾，提高整個裝置的抗干擾性。
[0034]本發明的技術效果如下:
[0035](6)鉗形同軸電容器由兩個可開半環構成，在現場安裝中間接頭時，套裝好中間接頭后，再將同軸電容安裝在中間接頭處，由于其兩個半環可開，解決了現場安裝傳感器難度大的問題，并且避免了對中間接頭主體結構的破壞。
[0036](7)鉗形同軸電容器內環與中間接頭相連且內環為銅材料，可作為銅屏蔽層并與兩端電纜的銅屏蔽層相連。
[0037](8)局部放電信號采集裝置與監測終端之間通過光纖傳輸信號，提高了信號傳輸過程中的抗干擾能力。
[0038](9)局部放電信號采集裝置外殼為金屬屏蔽盒，與鉗形同軸電容器外環等電位連接，整個采集電路位于金屬屏蔽盒中，可有效抵抗外界干擾，從而提高整個裝置的抗干擾能力，保證了系統的測量準確度。
[0039](10)同軸電容器內環與外環之間填充10%C3F890%N2作為絕緣氣體也作為電容器的電介質，作為SF6的替代氣體，克服了 SF6氣體的溫室效應極高的缺點。
[0040]以上所述僅是對本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本發明技術方案的范圍內。
【主權項】
1.一種基于鉗形同軸電容的電纜中間接頭局部放電在線測量系統，其特征在于，所述的基于鉗形同軸電容的電纜中間接頭局部放電在線測量系統包括鉗形同軸電容器、局部放電采集裝置、傳輸光纖、監測終端； 所述鉗形同軸電容器通過導線與局部信號采集裝置中的采集電路相連，鉗形同軸電容器與局部采集裝置的金屬屏蔽盒等電位;所述金屬屏蔽盒通過導線連接至局部放電采集裝置中采集電路的信號輸入端，局部放電采集裝置通過傳輸光纖將采集處理后的信號傳送至監測終端。2.如權利要求1所述的基于鉗形同軸電容的電纜中間接頭局部放電在線測量系統，其特征在于，鉗形同軸電容器由兩個半環構成，每個半環由內環、外環和兩側的隔板構成一個獨立的封閉結構，內部填充10 % C3F890 % N2絕緣氣體，內環、絕緣氣體、外環構成一個氣體電容器。3.如權利要求1所述的基于鉗形同軸電容的電纜中間接頭局部放電在線測量系統，其特征在于，局部放電采集裝置的外殼為金屬屏蔽盒，固定在鉗形同軸電容器的外環上，并與外環同等電位，局部放電采集裝置中的采集電路完全位于金屬屏蔽盒內。4.如權利要求1所述的基于鉗形同軸電容的電纜中間接頭局部放電在線測量系統，其特征在于，當鉗形同軸電容器兩個半環閉合時，構成一個圓柱體電容器，與局部放電采集裝置中的采集電路中分壓電容Co構成電容分壓器，實現對電纜中間接頭內部局部放電的測量。5.如權利要求1所述的基于鉗形同軸電容的電纜中間接頭局部放電在線測量系統，其特征在于，鉗形同軸電容器的內環、外環均采用銅材料，隔板采用環氧樹脂絕緣材料，與鉗形同軸電容器內氣體共同構成電介質。6.如權利要求1所述的基于鉗形同軸電容的電纜中間接頭局部放電在線測量系統，其特征在于，鉗形同軸電容為可開式結構。7.如權利要求1所述的基于鉗形同軸電容的電纜中間接頭局部放電在線測量系統，其特征在于，傳輸光纖包含兩根光纖:上行光纖、下行光纖，上行光纖用于傳輸監測終端的控制信號，下行光纖用于傳輸數據。8.如權利要求1所述的基于鉗形同軸電容的電纜中間接頭局部放電在線測量系統，其特征在于，監測終端用于對傳輸光纖傳送的數據進行分析處理，計算出中間接頭絕緣放電的當前值，實時用波形顯示出來，并將數據保存。9.如權利要求1所述的基于鉗形同軸電容的電纜中間接頭局部放電在線測量系統，其特征在于，所述電容分壓器的輸出信號經過濾波放大模塊，對測量到的局部放電原始信號進行濾波和放大，再由A/D轉換模塊將模擬量信號轉換成數字量信號，數字量信號由微處理器進行組幀處理，通過電光轉換模塊將電信號轉換為光信號，通過傳輸光纖將信號傳送至監測終端。
【文檔編號】G01R31/12GK105911443SQ201610527161
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年7月6日
【發明人】黃玨, 于潔, 陳旭, 蘇艾宇洋, 周遠化, 張思球, 趙爽
【申請人】三峽大學