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电力IOT||高压电缆局部放电在线监测

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发布于 2022-05-31 12:58:40
发布于 2022-05-31 12:58:40
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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
  3. 十分钟学会Linux数据采集开发-Ubuntu/Deepin
  4. 2019测试测量精品展示与应用案例
  5. 重磅:研华PCIE-1840高速数字化仪解决方案!
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  10. 收藏||2018研华测试测量三十篇应用案例合集!
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