电力IOT||高压电缆局部放电在线监测

泛在电力物联网是围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。利用局部放电技术对变压器、开关柜、GIS、高压电缆等关键设备进行状态监测是电力物联网的重要组成部分。

高压电缆经过长时间的运行后，电缆的绝缘部分易受到腐蚀产生绝缘缺陷，最主要的表现就是局部放电。此时需要对电缆缺陷部分进行更换处理，否则将导致永久性的绝缘故障。相对于传统检测设备，PC架构电缆局部放电测试系统具有联网方便、扩展性好、运算能力强、专家库升级方便等优点，是局部放电检测设备的发展趋势。

系统架构

本系统使用震荡波检测高压电缆的局部放电位置，被测电缆绝缘缺陷处的畸变程度超过临界放电场强而激发局部放电，信号向两边同时传播。在测试端并联耦合器收集信号，通过采集数据和数据分析，得到电缆的局放量，局放集中程度和位置，以评估电缆运行状态下的局放特性。

所用高频脉冲电流传感器使用罗氏线圈原理，高频电流穿过磁芯中心引起的高频交变磁场在线圈中产生感应电流，电流信号经过调理转成电压输入到数据采集卡PCIE-1840。

PCIE-1840为4通道16位高速采集卡，每个通道采集速度高达125M，全速采集时每秒产生1G Byte（125M*4*2）的数据，产品采用PCIE*4接口，可以容纳最高2G的带宽将数据上传到计算机。通过TIS（Time Interleaved Sampling，时间交叉采样)可以实现1通道500M/CH或2通道250M/CH采样。每个系统的PCIE-1840在收到同步脉冲信号之后，通过采集卡的外部时钟源和外部触发进行时间戳标记和同步校准。

故障点定位

该系统可直接显示四通道局部放电原始脉冲信号，自动检测和记录电缆局部放电的脉冲波形、放电类型和 PRPD/PRPS图谱，判断缺陷的严重性和缺陷的类型。

由于局部放电激发出的两个脉冲沿电缆向相反的方向传播，其中一个脉冲直接到达测试端测量仪，另一个脉冲向测试对端传播。由于在确定的电缆绝缘类型中，电脉冲传播速度是已知的常数，根据两个脉冲信号及到达测试端的时间长，可以计算出局部放电发生的位置。本系统利用GPS同步机制进行信号同步校准，两套系统进行同步采集，在电缆首尾的两个测试点进行采集，可以准确快速地定位出故障发生的位置。

同步GPS脉冲以固定时间间隔发送到PCIE-1840的DTRG输入端，同时触发两套PCIE-1840的数据采集并在同步采集到的数据打上时间戳。当采集到不同方向的局部放电电流脉冲后，通过网络将数据合并进行数据分析，显示PRPD和PRPS谱图，并根据同步数据进行故障点的计算和锁定。

应用效果

在对某10kv电缆线路进行震荡波局部放电检测时，发现测距点约820米处有局部放电现象，对该10kv电缆线路故障点处电缆中间接头进行解剖，发现铜芯铜屏蔽层受到明显损坏，半导体，电层和主绝缘明显破损，主绝缘层出现明显划伤痕迹，及时处理避免了更严重事故的发生。

【相关参考资料：】

1. PCIE1802||风力发电机状态监测与故障诊断系统
2. MIC1816R||嵌入式ARM测控一体机安装使用说明
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