一種分布式礦用電纜在線局部放電監(jiān)測與故障定位裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種分布式礦用電纜在線局部放電監(jiān)測與故障定位裝置，主要包括兩個寬頻脈沖電流傳感器、兩個監(jiān)測終端和一個上位機端。監(jiān)測終端包含信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、DSP控制器、第一光電轉(zhuǎn)換裝置，上位機端包含第二光電轉(zhuǎn)換裝置和上位機。本實用新型采用分布式監(jiān)測終端，不受電纜電網(wǎng)拓撲結構影響，安裝方便，可靠性高，能夠提高電纜局部放電監(jiān)測的準確度和靈敏度，同時可以實現(xiàn)電纜的局部放電故障點準確定位。
【專利說明】一種分布式礦用電纜在線局部放電監(jiān)測與故障定位裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種絕緣監(jiān)測裝置，具體涉及一種分布式礦用電纜在線局部放電監(jiān)測與故障定位裝置。

【背景技術】
[0002]目前，針對XLPE電纜發(fā)展了多種監(jiān)測方法，其中應用較為廣泛的有直流分量法、直流疊加法、介質(zhì)損耗法和局部放電法。直流分量法中測得直流分量電流雖然在一定程度上能夠反映絕緣中的水樹枝問題，但其存在被測電流值微弱、測量結果易受雜散電流與護層絕緣電阻影響等問題；直流疊加法測得的絕緣電阻只有在發(fā)生貫穿水樹枝后才有體現(xiàn)，因此分散性較大，與電纜絕緣剩余壽命的相關性不好；個別較為集中的絕緣缺陷并不會使整根電纜的介質(zhì)損耗值發(fā)生明顯變化，因此介質(zhì)損耗法反映的往往只是電纜絕緣的普遍性缺陷，只有局部放電法能夠?qū)崟r準確知道電纜的絕緣狀況。
[0003]局部放電的發(fā)生會伴隨出現(xiàn)許多非電的和電的現(xiàn)象:非電現(xiàn)象有光、聲、熱的輻射，氣體壓力變化，化學變化等；電現(xiàn)象主要有電脈沖、電磁輻射以及介質(zhì)損耗增大等。局部放電的監(jiān)測實際上就是對這些表征局部放電的物理量進行監(jiān)測，根據(jù)所測物理量的不同，監(jiān)測方法可分為非電氣監(jiān)測法和電氣監(jiān)測法。非電氣監(jiān)測法主要有超聲波監(jiān)測法、溫度監(jiān)測法，非電氣監(jiān)測法主要包括:電容耦合法、差分法、超高頻法、方向耦合法、電磁耦合法。
[0004]但是，聲音信號沿電纜傳播時衰減很快，而電纜溫度受負荷、天氣狀況以及敷設環(huán)境的影響很大，因此在現(xiàn)場應用中主要采用電氣法對XLPE電纜的局部放電進行監(jiān)測。電氣監(jiān)測法中電容耦合法的靈敏度高，抗干擾能力較強，但是需要破壞電纜，所以對于已經(jīng)鋪設完成的電纜線路此方法不適用；差分法抗干擾性能較好，接線較簡單，但是一般用于對IlOkV及以上的XLPE電纜進行局部放電信號的采集，其監(jiān)測的頻率范圍約為3?12MHz，頻率一旦高于12MHz，能量損耗將導致高頻信號大幅衰減，使其監(jiān)測靈敏度明顯降低；方向耦合法的監(jiān)測頻帶較高，但是此方法的實現(xiàn)同樣需要破壞電纜，因此其應用受到了限制；電磁耦合法無需預先安裝耦合器，操作十分方便，其監(jiān)測頻帶寬，配合使用一定的抗干擾措施便可獲得良好的監(jiān)測效果，成為目前國內(nèi)普遍采用的一種監(jiān)測方法。在監(jiān)測到電纜局部放電放的同時，如果能對局部放電源進行定位，局部放電活動測量的實效性就會大大提高，故局部放電源定位技術成為近年來國內(nèi)外的研究熱點。
實用新型內(nèi)容
[0005]為解決現(xiàn)有電纜絕緣監(jiān)測和故障測試儀由于電磁干擾等原因不能運用到煤礦井下和不具有防爆性能等問題，本實用新型提供一種安全便捷的礦用電纜在線局部放電監(jiān)測與定位裝置。
[0006]本實用新型的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0007]本實用新型提供一種分布式礦用電纜在線局部放電監(jiān)測與故障定位裝置，包含寬頻脈沖電流傳感器一和寬頻脈沖電流傳感器二、第一監(jiān)測終端、第二監(jiān)測終端和上位機端，寬頻脈沖電流傳感器一和寬頻脈沖電流傳感器二分別鉗接在礦用電纜金屬屏蔽層兩端的兩個接地線上，第一監(jiān)測終端通過同軸電纜與寬頻脈沖電流傳感器一相連，第二監(jiān)測終端與寬頻脈沖電流傳感器二相連，第一監(jiān)測終端和第二監(jiān)測終端實時同步采集局部放電信號，所述第一監(jiān)測終端和第二監(jiān)測終端通過光纖連接在上位機端。
[0008]進一步地，上述本實用新型的第一監(jiān)測終端和第二監(jiān)測終端均包含信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、DSP控制器、第一光電轉(zhuǎn)換裝置，寬頻脈沖電流傳感器一和寬頻脈沖電流傳感器二將信號傳遞給信號調(diào)理電路，經(jīng)過信號調(diào)理電路后傳遞給到A/D轉(zhuǎn)換電路將信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)字信號通過DSP控制器以后送到第一光電轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為光信號。
[0009]上述的上位機包含第二光電轉(zhuǎn)換裝置和上位機，其中第二光電轉(zhuǎn)換裝置將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，送入上位機。
[0010]上述的第一光電轉(zhuǎn)換裝置包含依次相連的傳輸編碼器、第一電平轉(zhuǎn)換器、光纖發(fā)送器。
[0011]上述的第二光電轉(zhuǎn)換裝置包含依次相連的光纖接收器、第二電平轉(zhuǎn)換器、接收解碼器。
[0012]上述的寬頻脈沖電流傳感器一和寬頻脈沖電流傳感器二為礦用防爆羅氏寬頻脈沖電流傳感器。
[0013]上述的述第一監(jiān)測終端和第二監(jiān)測終端密封在防爆殼內(nèi)。
[0014]上述的DSP控制器接有報警裝置與顯示裝置。
[0015]進一步地，上述A/D轉(zhuǎn)換電路和DSP控制器采用的型號為ADS1672和Dspic30F6014o
[0016]采用上述技術方案的本實用新型，具有以下有益效果:
[0017]1、上位機端與監(jiān)測終端通過光纖傳輸信號，可以避免井下的強電磁干擾；
[0018]2、性能可靠且監(jiān)測效果好。將寬頻脈沖電流傳感器鉗接在礦用電纜屏蔽層接地線上來監(jiān)測局部放電脈沖信號，并且通過同步觸發(fā)模式實現(xiàn)電纜兩端監(jiān)測終端數(shù)據(jù)的同步采集，能夠?qū)崿F(xiàn)電纜局部放電監(jiān)測和局部放電位置的精確定位；
[0019]3、安裝方便，可靠性高。采用將寬頻脈沖電流傳感鉗接在礦用電纜屏蔽層接地線上，產(chǎn)生的局部放電脈沖電流會沿著電纜傳到接地線上且衰減較小，寬頻脈沖電流傳感器頻段為ΙΟ-ΙΟΟΜΗζ，避免了在1MHz以下產(chǎn)生的噪聲干擾，大大提高了礦用電纜局部放電測試的靈敏度和局部放電定位的準確性；
[0020]4.、寬頻脈沖電流器鉗接在開關柜的出線電纜屏蔽層接地線上，可以實現(xiàn)低電壓操作，安全可靠；
[0021]5、采用的是非侵入分布式監(jiān)控，不會對現(xiàn)有的礦用電纜設施造成任何破壞，并且不受煤礦井下電纜拓撲結構的影響，能夠隨時進行擴充；
[0022]6，將監(jiān)測終端密封在防爆殼內(nèi)，可以解決監(jiān)測裝置的防爆問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型的原理示意圖。
[0024]圖2是第一光電轉(zhuǎn)換裝置。
[0025]圖3是第二光電轉(zhuǎn)換裝置。
[0026]其中，1-礦用電纜，2-寬頻脈沖電流傳感器一，3-寬頻脈沖電流傳感器二，4-第一監(jiān)測終端，5-第二監(jiān)測終端，6-上位機端。

【具體實施方式】
[0027]以下將參照附圖，對本實用新型的實施方式進行詳細的描述。應當理解，本實施方式僅僅是為了說明本實用新型，而不是為了限制本實用新型的保護范圍。
[0028]圖1為本實用新型一種分布式礦用電纜在線局部放電監(jiān)測與故障定位裝置原理框圖，本實用新型提供的一種分布式礦用電纜在線局部放點監(jiān)測與定位裝置，包含羅氏寬頻脈沖電流傳感器一 2、羅氏寬頻脈沖電流傳感器二 3、第一監(jiān)測終端4、第二監(jiān)測終端5、上位機端6，第一監(jiān)測終端4和第二監(jiān)測終端5分別密封在防爆殼內(nèi)，并且均一端通過光纖連接到上位機端6，另一端通過同軸電纜與羅氏寬頻脈沖電流傳感器一和羅氏寬頻脈沖電流傳感器二相連，羅氏寬頻脈沖電流傳感器一 2、羅氏寬頻脈沖電流傳感器二 3鉗接在同軸電纜兩端接地線上。第一監(jiān)測終端4和第二監(jiān)測終端5中均包含依次相連的信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、DSP控制器、第一光電轉(zhuǎn)換裝置，并且DSP處理器上連接報警裝置與顯示裝置。第一光電轉(zhuǎn)換裝置包含依次相連的傳輸編碼器、第一電平轉(zhuǎn)換器、光纖發(fā)送器，上位機端6包含第二光電轉(zhuǎn)換裝置、上位機，第二光電轉(zhuǎn)換裝置連接上位機。所述的第二光電轉(zhuǎn)換裝置包含依次相連的光纖接收器、第二電平轉(zhuǎn)換器、接收解碼器。
[0029]羅氏寬頻脈沖電流傳感器一 2和羅氏寬頻脈沖電流傳感器二 3監(jiān)測到的脈沖電流，通過高頻同軸電纜進入信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、DSP處理器，再進入第一光電轉(zhuǎn)換裝置，經(jīng)第一光電轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的光信號通過光纖傳輸?shù)降诙怆娧b換裝置，最終進入上位機。
[0030]上述的羅氏寬頻脈沖電流傳感器一 2和羅氏寬頻脈沖電流傳感器二 3為礦用防爆羅氏寬頻脈沖電流傳感器。
[0031]本發(fā)明的監(jiān)測與定位裝置工作時，羅氏寬頻脈沖電流傳感器一 2和羅氏寬頻脈沖電流傳感器一 3通過電磁耦合原理監(jiān)測接地線兩端的脈沖電流，采集到局部脈沖信號以后，將信號通過高頻同軸電纜傳到信號處理電路，信號處理電路中的濾波電路、調(diào)理電路、功放電路對信號進行濾波、去噪、放大處理后，傳輸?shù)紸/D轉(zhuǎn)換器，將電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再通過中斷傳給DSP控制器以后，傳輸?shù)絺鬏斁幋a器編碼并輸出給第一電平轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信號將傳輸給光纖發(fā)送器將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并輸入到光纖電纜中，通過光纖電纜傳輸?shù)焦饫w接收器，光纖接收器將光信號再轉(zhuǎn)換為電信號傳給第二電平轉(zhuǎn)換器，將電信號轉(zhuǎn)換為普通的電平信號，接收解碼器接收到該信號以后將該信號解碼得到局部脈沖電流信號傳輸至上位機中，如果監(jiān)測到的局部脈沖信號滿足局部放電特性，則可此礦用電纜發(fā)生了局部放電現(xiàn)象，再通過局部放電信號到達兩端的時間差定位局部放電故障點，從而可安排停電檢修，避免電纜絕緣的進一步惡化，保障電纜的安全運行。作為一種優(yōu)選的實施方式，A/D轉(zhuǎn)換電路選擇型號為ADS1672的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，DSP選擇為Dspic30F6014型處理器。
[0032]在井下時，由于DSP控制器上的報警裝置和顯示裝置，因此也可用過DSP控制器監(jiān)測局部脈沖電流信號，進行局部放電現(xiàn)象的報警。
【權利要求】
1.一種分布式礦用電纜在線局部放電監(jiān)測與故障定位裝置，其特征在于:包含寬頻脈沖電流傳感器一(2)、寬頻脈沖電流傳感器二(3)、第一監(jiān)測終端(4)、第二監(jiān)測終端(5)和上位機端(6)，寬頻脈沖電流傳感器一(2)和寬頻脈沖電流傳感器二(3)分別鉗接在礦用電纜(I)金屬屏蔽層兩端的兩個接地線上，第一監(jiān)測終端(4)通過同軸電纜與寬頻脈沖電流傳感器一(2)相連，第二監(jiān)測終端(5)與寬頻脈沖電流傳感器二(3)相連，所述第一監(jiān)測終端(4)和第二監(jiān)測終端(5)實時同步采集局部放電信號，所述第一監(jiān)測終端(4)和第二監(jiān)測終端(5 )通過光纖連接在上位機端(6 )。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種分布式礦用電纜在線局部放電監(jiān)測與故障定位裝置，其特征在于:所述第一監(jiān)測終端(4)和第二監(jiān)測終端(5)均包含信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、DSP控制器、第一光電轉(zhuǎn)換裝置，寬頻脈沖電流傳感器一(2)和寬頻脈沖電流傳感器二(3)將信號傳遞給信號調(diào)理電路，經(jīng)過信號調(diào)理電路后傳遞給到A/D轉(zhuǎn)換電路將信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)字信號通過DSP控制器以后送到第一光電轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為光信號。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種分布式礦用電纜在線局部放電監(jiān)測與故障定位裝置，其特征在于:所述上位機端(6)包含第二光電轉(zhuǎn)換裝置和上位機，第二光電轉(zhuǎn)換裝置將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，送入上位機。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種分布式礦用電纜在線局部放電監(jiān)測與故障定位裝置，其特征在于: 所述第一光電轉(zhuǎn)換裝置包含依次相連的傳輸編碼器、第一電平轉(zhuǎn)換器、光纖發(fā)送器； 所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置包含依次相連的光纖接收器、第二電平轉(zhuǎn)換器、接收解碼器。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種分布式礦用電纜在線局部放電監(jiān)測與故障定位裝置，其特征在于:所述寬頻脈沖電流傳感器一(2)和寬頻脈沖電流傳感器二(3)均為礦用防爆羅氏寬頻脈沖電流傳感器。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的一種分布式礦用電纜在線局部放電監(jiān)測與故障定位裝置，其特征在于:所述第一監(jiān)測終端(4)和第二監(jiān)測終端(5)密封在防爆殼內(nèi)。
7.根據(jù)權利要求2所述的一種分布式礦用電纜在線局部放電監(jiān)測與故障定位裝置，其特征在于:所述DSP控制器接有報警裝置與顯示裝置。
8.根據(jù)權利要求2所述的一種分布式礦用電纜在線局部放電監(jiān)測與故障定位裝置，其特征在于:所述A/D轉(zhuǎn)換電路和所述DSP控制器為ADS1672和Dspic30F6014。
【文檔編號】G01R31/12GK204028289SQ201420462275
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權日:2014年8月15日
【發(fā)明者】張建國, 馬星河, 汪旭東, 周濤, 王新, 許孝卓, 夏濤 申請人:平頂山天安煤業(yè)股份有限公司, 河南理工大學