一种集成局放检测与载波通信功能的监测系统及方法技术方案

本发明专利技术属于电力设备状态监测技术领域，公开了一种集成局放检测与载波通信功能的监测系统及方法，监测系统包括高频电流传感器，高频电流传感器连接电缆接地线，高频电流传感器通过高频电缆连接耦合器，耦合器连接接收滤波器，接收滤波器连接信号放大器，信号放大器连接A/D采样器；A/D采样器连接局放检测器，局放检测器连接MCU微控制器；MCU微控制器连接载波调制解调器，载波调制解调器连接D/A转换器，D/A转换器连接载波发送器，载波发送器连接于耦合器；A/D采样器连接载波调制解调器。本发明专利技术结构简单合理，集成中压电力电缆高频局放信号检测和电力线载波通信功能，同时实现中压电缆局放检测和数据传输。放检测和数据传输。放检测和数据传输。

【技术实现步骤摘要】
一种集成局放检测与载波通信功能的监测系统及方法


[0001]本专利技术属于电力设备状态监测
，具体涉及一种集成局放检测与载波通信功能的监测系统及方法。

技术介绍

[0002]上世纪90年代起，城市架空输电线路随着城市建设水平的提高，逐渐全部改造为地下电力电缆线路。目前，早期敷设的电力电缆逐渐进入使用寿命中末期，表现为绝缘老化、故障频发等，严重危及城市供电安全。近年来，为了提高老旧电缆的运行安全，运行单位普遍开始针对老旧电缆建设专用状态监测系统，包括：中间接头局部放电监测、接地环流监测、通道环境异常监测等系统。建设电缆状态监测系统的同时，通常需要配套建设专用通信系统。但是，受历史条件所限，老旧电缆通常采用直埋、排管和隧道等敷设方式，需要二次开挖才能扩建贯穿电缆通道的通信系统，耗费大量人力，经济性差。
[0003]高频法局部放电检测方法适用于大多数电气设备的局部放电缺陷检测。该方法利用高频电流传感器(High Frequency Current Transformer，HFCT)电磁感应的原理，通过内部的高频磁芯耦合电缆局部放电产生的高频电流电磁场，高频磁芯上绕制的单匝或多匝线圈上感应产生和局部放电电流成正比的高频脉冲电压信号输出，实现对电气设备局部放电的检测。高频局部放电传感器的磁芯在标准要求的3～30MHz频率范围内具有较高的磁导率。
[0004]电力线载波通信技术(Power Line Communication，PLC)是以电力输电线路作为通信介质，利用电力线进行信息传输的通信技术。现行技术标准下的宽带电力载波通信技术一般采用2～30MHz频率范围的电磁波信号，可实现2Mbps以上的准高速通信。电力线载波通信根据接入点处电缆线路的特点，通常采用电感耦合器。电感耦合器耦合机理与HFCT高频电流传感器相似，基于高频电磁感应的原理，内部磁芯结构、材料基本相同，磁芯材料选用高频导磁材料。但尚未有利用高频电流传感器HFCT开展载波通信相关研究的报道。

技术实现思路

[0005]为克服上述技术问题，本专利技术提供了一种集成局放检测与载波通信功能的监测系统及方法，系统集成中压电力电缆高频局放信号检测和电力线载波通信功能，同时实现中压电缆局放检测和数据传输。
[0006]本专利技术采用下述技术方案：
[0007]一种集成局放检测与载波通信功能的监测系统，包括高频电流传感器，所述高频电流传感器连接电缆接地线，所述高频电流传感器通过高频电缆连接耦合器，所述耦合器连接接收滤波器，所述接收滤波器连接信号放大器，所述信号放大器连接A/D采样器；所述A/D采样器连接局放检测器，所述局放检测器连接MCU微控制器；所述MCU微控制器连接载波调制解调器，所述载波调制解调器连接D/A转换器，所述D/A转换器连接载波发送器，所述载波发送器连接于所述耦合器；所述A/D采样器连接所述载波调制解调器；所述高频电流传感
器、耦合器、接收滤波器、信号放大器、A/D采样器、局放检测器和MCU微控制器构成电缆局放检测电路；所述MCU微控制器、载波调制解调器、D/A转换器、载波发送器、耦合器和高频电流传感器构成电缆载波通讯电路的发送路径；所述高频电流传感器、耦合器、接收滤波器、信号放大器、A/D采样器、载波调制解调器和MCU微控制器构成电缆载波通讯电路的接收路径。
[0008]所述耦合器是局放信号输入、载波发送和载波接收的共同通道，同时负责高频信号阻抗的匹配和电气隔离。
[0009]所述接收滤波器的滤波保留波段为2～30MHz。
[0010]所述高频电流传感器卡接于中压电力电缆接地线，与高压电非接触式安装，所述高频电流传感器的内部复用感应线圈绕在环形磁芯上，外置金属壳体，封装为一体，壳体内填充绝缘密封胶体材料。
[0011]一种集成局放检测与载波通信功能的监测方法，包括以下：
[0012]S1.MCU微控制器发出通信数据,通信数据经载波调制解调器调制到一个高频载波上，高频波经过D/A转换器输出调制后的模拟载波信号，载波信号发送器完成通信数据信号的调制、功率放大，通过耦合器、传感器注入到电缆线路上，进行载波通讯中的信号发送；
[0013]S2.高频电流传感器感应电缆线路的高频电磁信号，接收滤波器接收并完成2～30MHz频带信号的滤波处理，滤除带外噪声和干扰信号，信号放大器将接收到的微弱信号放大，放大后的信号由A/D采样器进行模拟
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数字信号的转换，转化后的数字信号提供给载波调制解调器和局放检测器进行数字信号处理；
[0014]S3.载波调制解调器解调输出通信数据，局放检测器检测、识别输出局放特征数据，载波调制解调器和局放检测器将数据输入到MCU微控制器进行数据存储、处理，完成局放信号的检测和载波通信的信号接收；
[0015]为了避免载波信号发送时对局放信号检测的影响，所述MCU微控制器在载波信号发送阶段不处理局放检测数据。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017](1)本专利技术集成了中压电力电缆高频局放信号检测和电力线载波通信功能，同时实现中压电缆局放检测、处理和数据传输，实现在线监测功能，在单一传感器上实现检测电缆局部放电信号、利用电缆实现载波数据通信，特别是针对直埋、排管、隧道和紧凑型电缆管廊等不便于新建电缆监测通信网络的场合，本高频电流传感器可简化系统结构，既可以提供电缆局部放电监测功能，还可以方便新建通信网络的快速部署和高效组网通信，相比于RS485/光纤等有线通信方式，无需要重新布设通信线路，可以大大降低通信网建设成本并简化通信线路部署，满足电力电缆多参量实时在线监测需求。
[0018](2)利用已有的中压电缆线路作为监测信号传输媒介，实现数据传递和信息交换，减少信道建设的工作量，减少通信成本，实现复杂地埋电缆环境下的稳定可靠通信。
附图说明
[0019]图1是本专利技术整体结构组成示意图；
[0020]图2是本专利技术中局放检测电路组成示意图；
[0021]图3是本专利技术中载波通讯电路的发送路径示意图；
[0022]图4是本专利技术中载波通讯电路的接收路径示意图；
[0023]图5是本专利技术中高频电流传感器传输损耗测试结果。
具体实施方式
[0024]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0025]请参阅图1，一种集成局放检测与载波通信功能的监测系统，包括高频电流传感器，高频电流传感器连接电缆接地线，高频电流传感器通过高频电缆连接耦合器，耦合器连接接收滤波器，接收滤波器的滤波保留波段为2～30MHz，接收滤波器连接信号放大器，信号放大器连接A/D采样器；A/D采样器连接局放检测器，局放检测器连接MCU微控制器；MCU微控制器连接载波调制解调器，载波调制解调器连接D/A转换器，D本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成局放检测与载波通信功能的监测系统，包括高频电流传感器，其特征在于，所述高频电流传感器连接电缆接地线，所述高频电流传感器通过高频电缆连接耦合器，所述耦合器连接接收滤波器，所述接收滤波器连接信号放大器，所述信号放大器连接A/D采样器；所述A/D采样器连接局放检测器，所述局放检测器连接MCU微控制器；所述MCU微控制器连接载波调制解调器，所述载波调制解调器连接D/A转换器，所述D/A转换器连接载波发送器，所述载波发送器连接于所述耦合器；所述A/D采样器连接所述载波调制解调器；所述高频电流传感器、耦合器、接收滤波器、信号放大器、A/D采样器、局放检测器和MCU微控制器构成电缆局放检测电路；所述MCU微控制器、载波调制解调器、D/A转换器、载波发送器、耦合器和高频电流传感器构成电缆载波通讯电路的发送路径；所述高频电流传感器、耦合器、接收滤波器、信号放大器、A/D采样器、载波调制解调器和MCU微控制器构成电缆载波通讯电路的接收路径。2.根据权利要求1所述的一种集成局放检测与载波通信功能的监测系统，其特征在于，所述耦合器是局放信号输入、载波发送和载波接收的共同通道，同时负责高频信号阻抗的匹配和电气隔离。3.根据权利要求1所述的一种集成局放检测与载波通信功能的监测系统，其特征在于，所述接收滤波器的滤波保留波段为2～30MHz。4.根据权利要求1所述的一种集成局放检测与载波通...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪亮，王童辉，原璐璐，王长江，曲正阳，张磊，高跃峰，吴炫甫，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司鹤壁供电公司，
类型：发明
国别省市：