一种光伏直流电缆串联电弧故障漏磁无损检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电线电缆带电检测技术，具体涉及一种光伏直流电缆串联电弧故障漏磁无损检测装置及方法，该装置包括电磁辐射检测装置和处理器；电磁辐射检测装置包括检测探头、探头前端和主体长柄，检测探头底部与前端探头连接，主体长柄顶端设置有纵向握把，下端连接检测探头，中间设置横向握把，靠近主体长柄顶端设置有插头，插头通过信号线、电源线与检测探头的顶部连接，其信号线和电源线设置于主体长柄内部；检测探头内部正交设置有第一、第二、第三霍尔元件；处理器通过插头与电磁辐射检测装置连接；处理器包括信号处理单元和电弧故障诊断模块。该装置能方便地对电缆管线进行无损检测，确定串联电弧故障位置，提高了光伏电缆的安全性，可靠性。可靠性。可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏直流电缆串联电弧故障漏磁无损检测装置及方法


[0001]本专利技术属于电线电缆带电检测
，特别涉及一种光伏直流电缆串联电弧故障漏磁无损检测装置及方法。

技术介绍

[0002]光伏发电采用直流电缆汇集电能，直流电缆串联电弧故障是光伏电站火灾的主要诱因。直流电弧温度高，无电压过零点，很难自行熄灭，且弧道阻抗与负载阻抗相当，很难通过过流保护切断，亟需研发光伏直流电缆串联电弧故障检测技术。现有技术主要有基于传导耦合的逆变器端高频电流分量检测方法和基于辐射耦合的高频电磁波分量检测方法两种。直流电弧实质上是低电压大电流的气体放电过程，近场区域磁场畸变严重且包含高能高频磁场分量。实时准确检测串联电弧故障，并切断故障电路是避免电弧持续燃烧以至于发生火灾事故的有效途径。当直流串联电弧故障发生时，反而会使得负载电流减小，相较于其它电弧更难以被甄别。为解决光伏直流电缆串联电弧检测问题，本专利技术提出一种利用直流电缆电弧进场区域磁场畸变特征检测电缆串联电弧故障的方法及装置。

技术实现思路

[0003]针对
技术介绍
存在的问题，本专利技术提供一种光伏直流电缆串联电弧故障漏磁无损检测装置及方法。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种光伏直流电缆串联电弧故障漏磁无损检测装置，包括电磁辐射检测装置和处理器；电磁辐射检测装置包括检测探头、探头前端和主体长柄，检测探头底部与前端探头连接，主体长柄顶端设置有纵向握把，下端连接检测探头，中间设置横向握把，靠近主体长柄顶端设置有插头，插头通过信号线、电源线与检测探头的顶部连接，其信号线和电源线设置于主体长柄内部；检测探头内部正交设置有第一霍尔元件(A)、第二霍尔元件(B)和第三霍尔元件(C)；处理器通过插头与电磁辐射检测装置连接；处理器包括信号处理单元和电弧故障诊断模块。
[0005]在上述光伏直流电缆串联电弧故障漏磁无损检测装置中，第一霍尔元件(A)、第二霍尔元件(B)和第三霍尔元件(C)分别设置于正交坐标系z，y，x轴上。
[0006]在上述光伏直流电缆串联电弧故障漏磁无损检测装置中，处理器还包括图像处理模块和去噪分析模块，以及纵向握把上设置显示装置；处理器与显示装置无线连接。
[0007]用于光伏直流电缆串联电弧故障漏磁无损检测装置的方法，该方法包括以下步骤：
[0008]步骤1、电磁辐射检测装置采集数据；
[0009]通过第一霍尔元件(A)、第二霍尔元件(B)和第三霍尔元件(C)分别测量B
z
、方向、B
y
方向和B
x
方向上的磁场强度产生的电压信号，传送至信号处理单元；
[0010]步骤2、信号处理单元将步骤1所测量的B
z
、方向、B
y
方向和B
x
方向产生的电压信号根据磁场方向、信号大小的关系进行处理，返回测量点的磁矢量对应的电压信号；具体步骤
如下：
[0011]步骤2.1、处理步骤1所测量的电压信号得到磁矢量对应电压信号及方向；
[0012]测得磁场强度大小为：
[0013][0014]其中，B为所测磁矢量的电压信号，B
x
、B
y
、B
z
分别为三个霍尔元件所测得的正交磁场强度所对应的电压信号；其中，B
x
、B
y
为x
‑
y平面即检测探头平面上的互为正交的分量，B
z
为沿主体长柄垂直于检测探头平面的分量；
[0015]相对于探头处的磁场强度方向角满足：
[0016][0017][0018]其中，θ为磁矢量在x
‑
y平面即探头平面上与x轴的夹角，为磁矢量与z轴，即与主体长柄的夹角；
[0019]步骤2.2、对电压信号进行快速傅里叶变换处理判定电弧故障；
[0020]利用快速傅里叶变换FFT对步骤2.1得到的磁矢量大小对应的电压信号的高频部分进行提取，若存在2MHz～30MHz的高频信号，则认为产生电弧，故产生电弧的位置为电缆受伤处；离散傅里叶变换DFT以及快速傅里叶变换FFT的公式如下
[0021]离散傅里叶变换DTF：
[0022][0023]x为采样的数据，N为采样点数，X为傅立叶变换过后的数据，n和k表示x和X的下标，j为复数单位，n和k的取值范围均为0～N
‑
1，代表的就是x和X的每一个数据序号；
[0024]将其欧拉展开可以得到：
[0025][0026]快速傅里叶变换FFT：
[0027]对多项式f不失一般性的，设n＝2
s
s∈N，将n看作第一个大于等于5它的2的整数次幂，考虑按a
i
下标的奇偶性将f(x)中的项分为两部分，即
[0028][0029]令
[0030][0031]则
[0032]f(x)＝f1(x2)+xf2(x2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(18)
[0033]带入可得：
[0034][0035]带入可得
[0036][0037]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术磁场检测探头为三个磁场测量方向两两正交的霍尔元件，通过处理器对三个方向所测信号的合成处理，检测返回的结果是被检处磁矢量的大小所对应的信号，体现了被检处磁场的真实情况。避免了单个霍尔元件所测的磁场强度方向单一，所测得信号只是在单个方向上的投影，所反映的电缆故障情况因被检处磁场方向不同而有所局限的问题。能有效准确地检测出管内电缆导体的局部曲线，从而为光伏直流电缆串联电弧故障的检测提供有效设备与方法。
[0038]采取使用霍尔元件磁场检测的方式对电弧故障进行估计，不需要额外对电缆制造回路，不受制于电缆尺寸以及电缆所在环境。可以非常方便地对电缆管线进行无损检测，以便确定串联电弧故障位置，及时采取应对措施，提高了光伏电缆的安全性，可靠性。
[0039]本专利技术检测装置不与故障电缆产生直接接触，可实现光伏直流电缆串联电弧故障的无接触检测，保证光伏系统及运维人员在光伏电缆故障检测时的便捷性的安全性。
附图说明
[0040]图1为本专利技术一个实施例电磁辐射检测装置结构示意图；
[0041]其中，1
‑
纵向握把，2
‑
插头，3
‑
信号线电源线，4
‑
横向握把，5
‑
检测探头，6
‑
探头前端，7
‑
第一霍尔元件A，8
‑
第二霍尔元件B，9
‑
第三霍尔元件C；
[0042]图2为本专利技术一个实施例第一、第二、第三霍尔元件在探头中位置示意图；
[0043]其中，10
‑
所测磁场B
z
方向，11
‑
磁矢量与主体长柄的夹角12
‑
所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏直流电缆串联电弧故障漏磁无损检测装置，其特征在于：包括电磁辐射检测装置和处理器；电磁辐射检测装置包括检测探头、探头前端和主体长柄，检测探头底部与前端探头连接，主体长柄顶端设置有纵向握把，下端连接检测探头，中间设置横向握把，靠近主体长柄顶端设置有插头，插头通过信号线、电源线与检测探头的顶部连接，其信号线和电源线设置于主体长柄内部；检测探头内部正交设置有第一霍尔元件(A)、第二霍尔元件(B)和第三霍尔元件(C)；处理器通过插头与电磁辐射检测装置连接；处理器包括信号处理单元和电弧故障诊断模块。2.根据权利要求1所述光伏直流电缆串联电弧故障漏磁无损检测装置，其特征在于：第一霍尔元件(A)、第二霍尔元件(B)和第三霍尔元件(C)分别设置于正交坐标系z，y，x轴上。3.根据权利要求1所述光伏直流电缆串联电弧故障漏磁无损检测装置，其特征在于：处理器还包括图像处理模块和去噪分析模块，以及纵向握把上设置显示装置；处理器与显示装置无线连接。4.用于权利要求1
‑
3任意一项所述光伏直流电缆串联电弧故障漏磁无损检测装置的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤1、电磁辐射检测装置采集数据；通过第一霍尔元件(A)、第二霍尔元件(B)和第三霍尔元件(C)分别测量B
z
、方向、B
y
方向和B
x
方向上的磁场强度产生的电压信号，传送至信号处理单元；步骤2、信号处理单元将步骤1所测量的B
z
、方向、B
y
方向和B
x
方向产生的电压信号根据磁场方向、信号大小的关系进行处理，返回测量点的磁矢量对应的电压信号；具体步骤如下：步骤2.1、处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：王航，徐卓砾，迟钠泽，赵越，路子豪，袁雷，蒋云昊，徐岸非，杨乐之，刘宇舜，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：