[發明專利]基于二氧化氮監測的電纜局部放電跟蹤預警方法及系統

在審

• 申請號: 202011308929.2
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112213605A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 黃繼盛;項恩新;任明;何治海;張存李;朱加貴
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司臨滄供電局
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01N27/26
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司 53100
• 代理人: 金耀生;于洪

本發明涉及一種基于二氧化氮監測的電纜局部放電跟蹤預警方法及系統，該系統包括CO微量電化學傳感器、信號預處理模塊、A/D采樣模塊、MPU、存儲器和無線傳輸模塊；CO微量電化學傳感器用于采集電纜附近及電纜溝道內局部的CO相對濃度；信號預處理模塊對CO微量電化學傳感器采集到的信號進行放大，然后通過A/D采樣模塊進行數字采樣；MPU對采集信號進行局部放電分析并將結果保存至存儲器；無線傳輸模塊接受MPU的指令，向上位機發送分析后的預警狀態。本發明主要針對電纜溝道內電力電纜局部放電進行跟蹤監測，通過CO相對含量及其變化趨勢，進行數據分析和預警判斷，具有抗干擾能力強、診斷置信度高、覆蓋放電故障種類多等特點。

技術領域

本發明屬于配電網系統中電纜的在線監測和故障診斷技術領域，具體涉及一種基于二氧化氮監測的電纜局部放電跟蹤預警方法及系統，尤其適用于10kV及以上電纜溝道內的絕緣狀態監測。

背景技術

電力電纜是電能傳輸的較常使用的傳輸媒介，大量應用于城市及城際電力系統中，是現代電網的重要組成部分，近年來，電纜的敷設長度和輸送容量不斷增加，其絕緣狀態直接關系電網的運行安全。

電纜主絕緣和護層對地絕緣在電氣、機械、熱場等因素作用下不斷發生老化、劣化過程，進而演變為電纜絕緣故障，此外，在現場安裝、施工和運行過程中的造成的絕緣隱患是導致電纜事故的主要原因，其中，電纜本體的碳化通道、電纜附件的懸浮電位、絕緣損傷及半導電層損傷是常見的絕緣缺陷，這些缺陷大多會引起的局部放電，并造成電纜的加速老化。因此，局部放電的在線監測或帶電檢測是配電網電力運行維護的主要措施之一。

目前以電磁波、超聲波及高頻電流為對象的局部放電檢測手段應用較多，但其容易受到電磁、回路及聲波干擾，并且上述信號受制于電纜溝道內部復雜結構和干擾的影響，導致現場局放檢測置信度較低，信噪難甄別，甚至發生誤判、漏判等問題。研究研究表明：在空氣氛圍下的各類局部放電過程中，氧分子受到電子的激發而獲得能量，并在氣固界面上分解固體材料，形成一氧化碳等氣體，因此可通過檢測CO的含量判斷是否發生了放電類故障，并且可通過對CO含量的持續跟蹤來分析電纜絕緣損傷程度。目前，微量氣體電化學傳感器發展較快，其利用被測氣體在傳感器工作電極和對電極上發生相應的氧化還原反應并釋放電荷，通過外電路形成電流，電流大小與氣體濃度成正比，從而實現對目標氣體的定量測量。基于CO含量的放電探測方法相比現有的紫外探測法、超聲波法和特高頻電磁波探測法，其尺寸小、靈敏度高、成本低，特別適用于電纜溝道內半封閉結構中CO含量的連續監測。目前，無同類相同或相似技術產品。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術的不足，提供一種基于一氧化碳監測的電纜局部放電跟蹤預警方法及系統。采用CO微量電化學傳感器對電纜局部放電產生的微量CO氣體進行探測，實現對電力電纜局部放電活動的跟蹤預警；首先在電纜溝道內部署CO微量電化學傳感器，對電纜附近及電纜溝道內局部的CO相對濃度進行監測，通過CO微量電化學傳感器將CO監測數據傳輸到MPU，MPU依據CO監測數據進行趨勢分析，并按照變化梯度進行狀態預警。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

基于二氧化氮監測的電纜局部放電跟蹤預警系統，包括：CO微量電化學傳感器、信號預處理模塊、A/D采樣模塊、MPU、存儲器和無線傳輸模塊；

CO微量電化學傳感器、信號預處理模塊、A/D采樣模塊、MPU、和無線傳輸模塊順序連接；

MPU還與存儲器相連；

無線傳輸模塊與上位機相連；

CO微量電化學傳感器用于采集電纜附近及電纜溝道內局部的CO相對濃度；

信號預處理模塊對CO微量電化學傳感器采集到的信號進行放大，然后通過A/D采樣模塊進行數字采樣；

MPU對采集信號進行局部放電分析并將結果保存至存儲器；