一种电缆中间接头内置式局部放电测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电缆中间接头内置式局部放电测量方法及系统，基于磁场耦合原理获取中间接头绝缘缺陷引发的局部放电原始信号，对局部放电原始信号进行程控式滤波、增益调节和检波处理，对调理后的检波信号进行采集，并提取特征参量上传至上位机，实现在不破坏电缆中间接头结构的基础上对其局部放电进行高灵敏度内置式测量；本发明专利技术能够用于110kV及以下电压等级电缆中间接头局部放电的测量，具有良好的抗干扰性能及测量灵敏度，不影响电缆中间接头的机械及电场结构；同时，本发明专利技术将局部放电特征值提取算法下沉至前端采集电路，通过无线物联网进行数据的远程通讯，能够实现多点分布式监测及边缘计算，适用于电缆分布式、长距离的运行方式。

【技术实现步骤摘要】
一种电缆中间接头内置式局部放电测量方法及系统
本专利技术涉及电缆状态传感
，并且更具体地，涉及一种电缆中间接头内置式局部放电测量方法及系统。
技术介绍
低压交联XLPE电力电缆由于其合理的工艺和结构，优良的电气性能，安全可靠的运行，较强的耐腐蚀能力，简单的安装敷设，运行维护工等特点，已经被广泛的应用到输电线路和配电网中，且使用率日益提高。预制式中间接头多为多层固体复合介质绝缘结构，近十年来全国XLPE电力电缆运行故障类型和数量的统计分析表明，电缆中间接头击穿故障的比例约占电缆运行故障总数的31％。因此，中间接头是电力电缆绝缘的薄弱环节和运行故障的典型部位。在投运电缆线路中，由于各种原因导致的中间接头故障屡见不鲜，如何通过有效的监测手段准确、实时掌握电缆线路关键部位的运行状态，避免因击穿导致的大面积停电事故，是保障电力安全输送的关键性课题。绝缘性能的劣化和失效是导致高压电力设备故障的主要原因，因此高压电力设备的绝大多数故障最终归结为绝缘性故障。绝缘故障的起因不仅是由于强电场作用和材料缺陷引起的绝缘劣化，而且在设备的运行过程中各种外界因素(机械、热力)和电场的相互作用最终也会演变为绝缘性故障。局部放电是造成绝缘劣化的主要原因，也是绝缘劣化的重要征兆。运行经验和研究均表明：电力电缆局部放电量与电力电缆绝缘状况密切相关，局部放电量的变化预示着电缆绝缘一定程度上反映潜在隐患缺陷的存在。因此，国内、外专家学者、IEC、IEEE以及CIGRE等国际电力权威机构一致推荐局部放电试验是作为XLPE电力电缆绝缘状况评价的最佳方法。电缆中间接头局部放电内置式测量方法适合接头局部放电在线监测。但是，目前现有的内置式测量方法大多需要局部改造电缆接头或本体的固有结构，由于电缆的运行工况复杂，长期在高电压、大电流环境下运行且绝缘设计非常紧凑，其固有结构的改变可能会对电缆长期运行过程中的电气及机械特性产生不良影响，引入故障隐患。目前，尚未有成熟的电缆中间接头局部放电隐患内置式测量方法及系统。
技术实现思路
本专利技术提出一种电缆中间接头内置式局部放电测量方法及系统，以解决如何方便、准确地对电缆中间接头的局部放电进行测量的问题。为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种电缆中间接头内置式局部放电测量方法，所述方法包括：获取电缆中间接头内部的局部放电原始信号；依次对所述局部放电信号进行程控滤波、程控放大和峰值检波处理，以获取局部放电检波信号；按照预设的采集周期采集所述局部放电检波信号，以获取当前采集周期对应的电压采集数据；若所述电压采集数据中的电压最大值处于当前量程的预设范围阈值内，则对所述电压采集数据进行信号转换，以获取电荷量采集数据；若所述电荷量采集数据中的电荷量最大值大于等于预设的电荷量阈值，则对所述电荷量采集数据进行局部放电特征值提取，以获取局部放电特征值。优选地，其中所述获取电缆中间接头内部的局部放电原始信号，包括：利用带磁芯线圈式结构且安装在电缆中间接头主体结构和保护壳体之间的信号耦合模块，基于磁场耦合原理通过非接触式的方式耦合电缆中间接头内部局部放电产生的高频电压信号，以获取所述局部放电原始信号。优选地，其中所述对所述电压采集数据进行信号转换，以获取电荷量采集数据，包括：计算所述电压采集数据中的每个电压值与预设系数阈值的乘积，将每个电压值均转换为电荷量值，以获取电荷量采集数据。优选地，其中所述对所述电荷量采集数据进行局部放电特征值提取，以获取局部放电特征值，包括：提取所述电荷量采集数据中电荷量值大于等于预设的电荷量阈值的所有过阈值脉冲的峰值，并根据所有过阈值脉冲的峰值计算过阈值脉冲幅值平均值，以获取局部放电特征值；其中，所述局部放电特征值包括：当前采集周期的采集时刻、过阈值脉冲幅值的最大值、过阈值脉冲的个数和过阈值脉冲幅值平均值。优选地，其中所述方法还包括：若若所述电压采集数据中的电压最大值未处于当前量程的预设范围阈值内，则按照预设的量程调整策略更新当前的量程，并重新获取当前采集周期对应的电压采集数据，直至所述电压采集数据满足当前的量程时停止；若所述电荷量采集数据中的电荷量最大值小于预设的电荷量阈值，则直接进行下一采集周期的局部放电检波信号的采集。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种电缆中间接头内置式局部放电测量系统，所述系统包括：信号耦合模块，用于获取电缆中间接头内部的局部放电原始信号；信号调理模块，用于依次对所述局部放电信号进行程控滤波、程控放大和峰值检波处理，以获取局部放电检波信号；信号采集模块，按照预设的采集周期采集所述局部放电检波信号，以获取当前采集周期对应的电压采集数据；信号转换模块，用于若所述电压采集数据中的电压最大值处于当前量程的预设范围阈值内，则对所述电压采集数据进行信号转换，以获取电荷量采集数据；局部放电特征值获取模块，用于若所述电荷量采集数据中的电荷量最大值大于等于预设的电荷量阈值，则对所述电荷量采集数据进行局部放电特征值提取，以获取局部放电特征值。优选地，其中所述信号耦合模块，为带磁芯线圈式结构且安装在电缆中间接头主体结构和保护壳体之间，基于磁场耦合原理通过非接触式的方式耦合电缆中间接头内部局部放电产生的高频电压信号，以获取所述局部放电原始信号。优选地，其中所述信号转换模块，对所述电压采集数据进行信号转换，以获取电荷量采集数据，包括：计算所述电压采集数据中的每个电压值与预设系数阈值的乘积，将每个电压值均转换为电荷量值，以获取电荷量采集数据。优选地，其中所述局部放电特征值获取模块，对所述电荷量采集数据进行局部放电特征值提取，以获取局部放电特征值，包括：提取所述电荷量采集数据中电荷量值大于等于预设的电荷量阈值的所有过阈值脉冲的峰值，并根据所有过阈值脉冲的峰值计算过阈值脉冲幅值平均值，以获取局部放电特征值；其中，所述局部放电特征值包括：当前采集周期的采集时刻、过阈值脉冲幅值的最大值、过阈值脉冲的个数和过阈值脉冲幅值平均值。优选地，其中所述系统还包括：量程更新模块，用于若所述电压采集数据中的电压最大值未处于当前量程的预设范围阈值内，则按照预设的量程调整策略更新当前的量程，并进入信号采集模块重新获取当前采集周期对应的电压采集数据，直至所述电压采集数据满足当前的量程时停止；信号采集模块，还用于若所述电荷量采集数据中的电荷量最大值小于预设的电荷量阈值，则直接进行下一采集周期的局部放电检波信号的采集。本专利技术提供了一种电缆中间接头内置式局部放电测量方法及系统，在不影响电缆中间接头结构的基础上，利用信号耦合模块基于磁场耦合原理获取中间接头绝缘缺陷引发的局部放电高频信号，对局部放电原始高频信号进行程控式滤波、增益调节和检波处理，在此基础上对调理后的检波信号进行采集，并提取特征参量上传至上位机，实现在不破坏电缆中间接头结构的基础上对其局部放电进行高灵敏度内置式测量。本专利技术能够用于110kV及以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电缆中间接头内置式局部放电测量方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取电缆中间接头内部的局部放电原始信号；/n依次对所述局部放电信号进行程控滤波、程控放大和峰值检波处理，以获取局部放电检波信号；/n按照预设的采集周期采集所述局部放电检波信号，以获取当前采集周期对应的电压采集数据；/n若所述电压采集数据中的电压最大值处于当前量程的预设范围阈值内，则对所述电压采集数据进行信号转换，以获取电荷量采集数据；/n若所述电荷量采集数据中的电荷量最大值大于等于预设的电荷量阈值，则对所述电荷量采集数据进行局部放电特征值提取，以获取局部放电特征值。/n

【技术特征摘要】
1.一种电缆中间接头内置式局部放电测量方法，其特征在于，所述方法包括：
获取电缆中间接头内部的局部放电原始信号；
依次对所述局部放电信号进行程控滤波、程控放大和峰值检波处理，以获取局部放电检波信号；
按照预设的采集周期采集所述局部放电检波信号，以获取当前采集周期对应的电压采集数据；
若所述电压采集数据中的电压最大值处于当前量程的预设范围阈值内，则对所述电压采集数据进行信号转换，以获取电荷量采集数据；
若所述电荷量采集数据中的电荷量最大值大于等于预设的电荷量阈值，则对所述电荷量采集数据进行局部放电特征值提取，以获取局部放电特征值。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取电缆中间接头内部的局部放电原始信号，包括：
利用带磁芯线圈式结构且安装在电缆中间接头主体结构和保护壳体之间的信号耦合模块，基于磁场耦合原理通过非接触式的方式耦合电缆中间接头内部局部放电产生的高频电压信号，以获取所述局部放电原始信号。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述电压采集数据进行信号转换，以获取电荷量采集数据，包括：
计算所述电压采集数据中的每个电压值与预设系数阈值的乘积，将每个电压值均转换为电荷量值，以获取电荷量采集数据。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述电荷量采集数据进行局部放电特征值提取，以获取局部放电特征值，包括：
提取所述电荷量采集数据中电荷量值大于等于预设的电荷量阈值的所有过阈值脉冲的峰值，并根据所有过阈值脉冲的峰值计算过阈值脉冲幅值平均值，以获取局部放电特征值；其中，所述局部放电特征值包括：当前采集周期的采集时刻、过阈值脉冲幅值的最大值、过阈值脉冲的个数和过阈值脉冲幅值平均值。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述电压采集数据中的电压最大值未处于当前量程的预设范围阈值内，则按照预设的量程调整策略更新当前的量程，并重新获取当前采集周期对应的电压采集数据，直至所述电压采集数据满足当前的量程时停止；
若所述电荷量采集数据中的电荷量最大值小于预设的电荷量阈值，则直接进行下一采集周期的局部放电检波信号的采集。


6.一种电缆中间接头内置式局部放电测量系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：常文治，毕建刚，杜非，弓艳朋，袁帅，王广真，许渊，于浩，宋鹏先，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国网天津市电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11