隧道电缆局部放电在线监测及定位系统技术方案

本发明专利技术提供一种隧道电缆局部放电在线监测及定位系统，包括多个用于采集高压电力电缆接头处放电信号的高频传感器、与高频传感器通过同轴电缆相连的监测处理分析IED、与监测处理分析IED通过光纤相连的网络交换机以及与网络交换机通过光纤相连的放电分析终端。监测处理分析IED包括与高频传感器相连的数据采集单元、时钟管理单元、与时钟管理单元相连的网络接口和与数据采集单元及时钟管理单元相连的控制处理单元，控制处理单元与网络交换机相连，多个监测处理分析IED之间通过网络接口相连。控制处理单元控制时钟管理单元采用基于硬件时间戳的IEEE1588协议的高精度时钟同步方法同步相连的监测终端的时钟。这样，相连监测终端的时钟同步精度较高，这样一种隧道电缆局部放电在线监测及定位系统，其具有较高的同步性、实时性、采用精度。

On line monitoring and positioning system for partial discharge of tunnel cable

The invention provides an on-line monitoring and positioning system for partial discharge of tunnel cables, including several high-frequency sensors for collecting discharge signals at high-voltage power cable joints, monitoring and processing analysis IED connected with high-frequency sensors through coaxial cables, network switches connected with monitoring and processing analysis IED through optical fibers, and a network switch connected with high-frequency sensors. Network switches analyze terminals through optical fiber connected discharges. Monitoring, processing and analysis IED includes data acquisition unit, clock management unit, network interface connected with clock management unit and control and processing unit connected with data acquisition unit and clock management unit. Control and processing unit is connected with network switch. Multiple monitoring and processing analysis IEDs pass through each other. The network interface is connected. The control processing unit controls the clock management unit to synchronize the clock of the connected monitoring terminal using the high precision clock synchronization method of IEEE1588 protocol based on hardware timestamp. In this way, the clock synchronization accuracy of the connected monitoring terminal is high. This kind of on-line monitoring and positioning system for partial discharge of tunnel cable has high synchronization, real-time and accuracy.

【技术实现步骤摘要】
隧道电缆局部放电在线监测及定位系统
本专利技术涉及一种电力电缆运行状态监测领域，特别涉及一种隧道高压电力电缆局部放电在线监测及定位系统。技术背景随着电网的不断发展和城市电网改造的需要，我国电力电缆线路的使用量正逐年上升，并按照规划要求，电压等级高于10KV的电力电缆全部入地铺设，实际经验表明，电力电缆线路故障是引发电网事故，尤其是电力隧道、地铁、综合管廊中的电力电缆，一旦出现故障，都会造成重大经济损失。因此，准确、及时掌握隧道中电力电缆线路的运行状态，对合理处理故障隐患，保障电网稳定运行具有重要的意义。为了准确、及时掌握高压电缆线路的运行状态，对高压电力电缆线路的监控和控制的同步性、实时性提出了越来越高的要求。目前常见的电力电缆局部放电在线监测及定位系统是基于同步时钟脉冲的采样方式，传输媒介为无线传输系统或者光纤传输系统。这种高压电力电缆局部放电在线监测及定位系统的同步性、实时性、采样精度都不高，很难满足当今电力电缆运行及发展需求。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种隧道电缆局部放电在线监测及定位系统，其具有较高的同步性、实时性、采用精度。一种隧道电缆局部放电在线监测及定位系统，包括多个用于采集高压电力电缆接头处放电信号的高频传感器、与高频传感器通过同轴电缆相连的监测处理分析IED、与监测处理分析IED通过光纤相连的网络交换机以及与网络交换机通过光纤相连的放电分析终端，所述监测处理分析IED的数量为多个，每个监测处理分析IED与同一位置的多个高频传感器相连，各个监测处理分析IED之间通过光纤相连，其特征在于，所述监测处理分析IED包括与高频传感器相连的采集单元、时钟管理单元、与时钟管理单元相连的网络接口和与采集单元及时钟管理单元相连的控制单元；所述控制单元与网络交换机相连，多个监测处理分析IED之间通过网络接口相连；所述控制单元控制采集单元和时钟管理单元的工作；所述采集单元采集高频传感器检测到的信号，所述控制单元控制所述时钟管理单元采用基于硬件时间戳的IEEE1588协议的高精度时钟同步方法同步相连的监测处理分析IED的时钟。在其中一个实施例中，所述时钟管理单元包括本地时钟、系统时钟和同步单元，所述本地时钟和系统时钟均与同步单元相连，所述同步单元通过网络接口将相互连接的两个监测处理分析IED中的一个监测处理分析IED的系统时钟与另一个监测处理分析IED的系统时钟进行同步。在其中一个实施例中，所述本地时钟的时钟源为恒温晶振或者温控晶振。在其中一个实施例中，所述多个监测处理分析IED中的其中一个监测处理分析IED与网络交换机相连并与其它监测处理分析IED串连。在其中一个实施例中，所述高频传感器为电磁式感应高频传感器。上述隧道电缆局部放电在线监测及定位系统包括控制单元和时钟管理单元，控制单元控制时钟管理单元采用基于硬件时间戳的IEEE1588协议的高精度时钟同步方法同步相连的监测处理分析IED的时钟。这样，相连监测处理分析IED的时钟同步精度就会较高，该隧道电缆局部放电在线监测及定位系统同步采用精度也就较高，该隧道电缆局部放电在线监测及定位系统最终具有较高的同步性、实时性及高精度。附图说明图1为一个实施例的隧道电缆局部放电在线监测及定位系统示意图；图2为基于硬件时间戳的IEEE1588协议的高精度时钟同步方法原理图；图3为图1所示隧道电缆局部放电在线监测及定位系统的监测处理分析IED内部模块图；具体实施方式参考图1和图3，一个实施例提供隧道电缆局部放电在线监测及定位系统，所述装置主要由高频传感器1、监测处理分析IED2、光纤3、网络交换机4、放电分析终端5、同轴电缆线6组成。该隧道电缆局部放电在线监测及定位系统包括多个相互串联在一起的监测处理分析IED2，每个监测处理分析IED2与至少一个高频传感器1通过同轴电缆6相对应连接，多个相互串联在一起的监测处理分析IED2中的其中一个监测处理分析IED2与网络交换机4相连。监测处理分析IED2包括多个网络通信接口，这样多个监测处理分析IED2就可以通过网络通信接口串联在一起。例如，此处的监测处理分析IED2的数量为四个，分别为第一监测处理分析IED、第二监测处理分析IED、第三监测处理分析IED和第四监测处理分析IED。其中，第一监测处理分析IED和第二监测处理分析IED通过网络通信接口连在一起，第二监测处理分析IED和第三监测处理分析IED通过网络通信接口连在一起，第三监测处理分析IED和第四监测处理分析IED通过网络通信接口连在一起，第一监测处理分析IED和网络交换机4通过网络通信接口连在一起。每个监测处理分析IED2与一组高频传感器1相对应连接。此处每一组高频传感器1包括三个高频传感器1，这三个高频传感器1分别监测高压电缆7上同一位置的三相高压电缆7中的一相高压电缆7。各组高频传感器1在高压电缆7线路上呈等间距排列。这样，该隧道高压电缆局部放电在线监测可以实现对三相电的局部放电情况进行实时在线监测。在该实施例中，高频传感器1为电磁感应式高频传感器。所述监测处理分析IED2依次串联再与网络交换机4相连接方式组成通信网络，本通信网络可以方便现场的安装和后期的扩展，灵活性较高。现场安装时，只需将各个监测处理分析IED2串接在一起，然后再与网络交换机4连接即可，无需每个监测处理分析IED2都去和网络交换机4连接；后期扩展，只需将需要扩展的监测处理分析IED2串联进串联号的监测处理分析IED2即可，十分方便。所述局放分析终端5对相邻两个监测处理分析IED2传来的数据作为一组数据进行分析处理、数据标签识别及超标报警。监测处理分析IED2采集到的数据先进行噪音滤波处理，经过噪音滤波处理的数据再经过数据标号加载上数据标签通过光纤3上送到网络交换机4和局放分析终端5，在局放分析终端对上传的进行数据库比对分析、数据标签识别，判定是否检测到了局部放电信号，通过判定并根据数据标签可以将放电位置定位到对应的相邻两个监测处理分析IED2之间的项高压电缆线。因此，该隧道电缆局部放电在线监测及定位系统可以将放电位置定位到两个相邻的监测处理分析IED2之间的哪项高压电缆上。其中，监测处理分析IED2包括与高频传感器1相连的采集单元11、时钟管理单元12、与时钟管理单元12相连的网络接口13和与采集单元11及时钟管理单元12相连的控制单元14。控制单元14与网络交换机4相连，多个监测处理分析IED2之间通过网络接口13相连。控制单元14控制采集单元11和时钟管理单元12的工作，所述采集单元11采集高频传感器1检测到的信号，控制单元14控制所述时钟管理单元12采用基于硬件时间戳的IEEE1588协议的高精度时钟同步方法同步相连的监测处理分析IED2的时钟。参考图2，基于硬件时间戳的IEEE1588协议的高精度时钟同步方法主要原理如下。首先会进行偏移量TO和延迟量TD的测量。主时钟节点周期性地向从时钟节点发送同步包，接着从硬件中读入同步包的硬件时间戳T1，并打包发送同步跟随包。从时钟节点收到主时钟节点发来的同步包，并记录下硬件时间戳T2，嘉定网络延时为TD，则可计算出偏移时差TO：TO＝T2-T1-TD从时钟节点可以不定期地向主时钟节点发送延迟请求包，并记录下请求包的发送时标T3，主时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道电缆局部放电在线监测及定位系统，包括多个用于采集高压电力电缆接头处放电信号的高频传感器、与高频传感器通过同轴电缆相连的监测处理分析IED、与监测处理分析IED通过光纤相连的网络交换机以及与网络交换机通过光纤相连的放电分析终端，所述监测处理分析IED的数量为多个，每个监测处理分析IED与同一位置的多个高频传感器相连，各个监测处理分析IED之间通过光纤相连，其特征在于，所述监测处理分析IED包括与高频传感器相连的数据采集单元、时钟管理单元、与时钟管理单元相连的网络接口和与数据采集单元及时钟管理单元相连的控制处理单元；所述控制处理单元与网络交换机相连，多个监测处理分析IED之间通过网络接口相连；所述控制处理单元控制数据采集单元和时钟管理单元的工作；所述数据采集单元采集高频传感器检测到的信号，所述控制处理单元控制所述时钟管理单元采用基于硬件时间戳的IEEE1588协议的高精度时钟同步方法同步相连的监测处理分析IED的时钟。

【技术特征摘要】
1.一种隧道电缆局部放电在线监测及定位系统，包括多个用于采集高压电力电缆接头处放电信号的高频传感器、与高频传感器通过同轴电缆相连的监测处理分析IED、与监测处理分析IED通过光纤相连的网络交换机以及与网络交换机通过光纤相连的放电分析终端，所述监测处理分析IED的数量为多个，每个监测处理分析IED与同一位置的多个高频传感器相连，各个监测处理分析IED之间通过光纤相连，其特征在于，所述监测处理分析IED包括与高频传感器相连的数据采集单元、时钟管理单元、与时钟管理单元相连的网络接口和与数据采集单元及时钟管理单元相连的控制处理单元；所述控制处理单元与网络交换机相连，多个监测处理分析IED之间通过网络接口相连；所述控制处理单元控制数据采集单元和时钟管理单元的工作；所述数据采集单元采集高频传感器检测到的信号，所述控制处理单元控制所述时钟管理单元采用基于硬件时间戳的IEEE1588协议的高精度时钟同步方法同步相连的监测处理分析IED的时钟。2.根据权利要求1所述的隧道电缆局部放电在线监测及定位系统，其特征在于，所述时钟管理单元包括本地时钟、系统时钟和时钟同步单元，所述本地时钟和系统时钟均与时钟同步单元相连，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱节军，凌小燕，张艳，张傲，
申请(专利权)人：苏州赛通自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32