HDJF-5000型电缆局部放电在线监测系统技术方案_图文

1、HDJF-5000型电缆局部放电在线监测系统设计方案保定华电电气有限公司目录一、HDJF-5000型电缆局部放电在线监测系统简介 (11、系统概述 (12、系统工作原理及系统拓扑图 (23、系统的主要功能及特点 (3二、系统硬件组成及参数 (41、开口式高频传感器 (42、在线监测仪(现场采集器 (73、现场监控柜 (10三、系统软件介绍 (121、主要功能及特点 (122、软件界面截图 (13四、局部放电的类型识别 (15五、局部放电定位 (16六、局部放电严重程度判定 (16一、HDJF-5000型电缆局部放电在线监测系统简介1、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

2、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,在这些气隙和杂质尖端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

3、。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HDJF-5000型电缆局部放电在线监测系统。HDJF-5000型电缆局部放电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

4、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。2、系统工作原理及系统拓扑图HDJF-5000型电缆局部放电在线监测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。 电缆局部

5、放电监测系统拓扑图3、系统的主要功能及特点HDJF-5000型电缆局部放电在线监测系统适用于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

6、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10s相位分辨率0.18°定位误差3米系统主要特点:(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

7、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。二、系统硬件组成及参数1、开口式高频传感器:(1主要技术参数: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10pC20000pC最小测量放电幅值1mV(现场10PC放电脉冲的时间分辨率10s相位分辨率0.18°阻抗匹配50工作温度-2570(2设备图片: 开口式高频传感器(

8、3现场安装图片:传感器采用开口式设计,安装方便,电缆无需停电。 开口式高频传感器现场安装 开口式高频传感器现场安装2、在线监测仪(现场采集器:(1主要技术参数: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路局放信号最高采样率100Mbps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无线工作温度-2570工作湿度95% (2设备图片: 在线监测仪(现场采集器(3现场安装图片: 在线监测仪(现场采集器现场安装 在线监测仪(现场采集器现场安装3、现场监控柜:(1主要技术参数: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

9、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(2设备图片: 现场监控柜(3现场安装图片:户内监控柜可采用并柜形式,户外监控柜可以定制防雨外箱。 监控柜现场安装图片三、系统软件介绍1、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

10、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

11、;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/T860(IEC61850。2、软件界面截图 软件

12、界面截图HDJF-5000 型电缆局部放电在线监测系统 软件界面截图 - 14 - HDJF-5000 型电缆局部放电在线监测系统 四、局部放电的类型识别 类型 放电模式 金属颗粒和金属颗粒 间的局部放电， 金属颗 粒和金属部件间的局 部放电 放电幅值分布较广，放电时间间隔不稳定，其极性效应不明显，在整个工频 周期相位均有放电信号分布。 典型放电波形 典型放电谱图 自由金属颗粒 悬浮放电 固定金属体悬 浮放电 松动金属部件产生的 局部放电 放电脉冲幅值稳定，且相邻放电时间间隔基本一致。当悬浮金属体不对称时， 正负半波检测信号有极性差异。 固体绝缘内部 气隙 固体绝缘内部开裂、 气 隙等缺陷引起

13、的放电 放电次数少，周期重复性低。放电幅值也较分散，但放电相位较稳定，无明 显极性效应。 绝缘表面沿面 放电 绝缘表面金属颗粒或 绝缘表面脏污导致的 局部放电； 放电幅值分散性较大，放电时间间隔不稳定，极性效应不明显。 尖端放电 处于高电位或低电位 的金属毛刺或尖端， 由 于电场集中， 产生的电 晕放电。 放电次数较多，放电幅值分散性小，时间间隔均匀。放电的极性效应非常明 显，通常仅在工频相位的负半周出现。 - 15 - HDJF-5000 型电缆局部放电在线监测系统 系统实时监测并显示电缆的局部放电现象，可以判定电缆中内部电晕、绝缘内部缺陷、 固体绝缘表面脏污等典型缺陷产生的局部放电信号；采用全数字化高速局放信号采集处理芯 片，检测中心频带驻波比：2.0。 六、局部放电定位 监测系统提供局部放电初步定位功能，定位精度为电缆的某个接头、终端或某两个接头 之间的区域。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；离开局部放电源的距离不同，放电信号