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一种牵引变电所馈线电缆局部放电监测装置及其监测方法
【专利摘要】一种牵引变电所馈线电缆局部放电监测装置及其监测方法，其局部放电监测装置的组成是：牵引变电所内安装带GSM信号接收模块的终端计算机（2）；牵引变电所馈线电缆上分布多个电缆局部放电监测器(1)；其中，每个电缆局部放电监测器（1）均由声音传感器（11）、温度传感器（12）、单片机（13）和GSM信号发射模块（14）依次相连构成且四者共用一个电源（15）；所述的电源（15）由感应线圈（15A）、整流电路（15B）、直直变换电路（15C）和蓄电池（15D）依次相连构成。该装置的成本低，能全面、快速、准确的判定、定位出馈线电缆的局部放电故障点，以便及时维修，更好的保证馈线电缆安全、可靠和高效运行。
【专利说明】—种牵引变电所馈线电缆局部放电监测装置及其监测方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种牵弓I变电所馈线电缆局部放电监测装置及其监测方法。
【背景技术】
[0002]目前我国高速铁路发展很快，高速铁路通常采用架空裸导线方式传输电能。但为保障安全、提高供电的可靠性，在牵引所到接触网之间多采用高压单芯交联聚乙稀(XLPE)电缆来代替架空裸导线，称之为馈线电缆；如牵引所到接触网之间有建筑或者城区更是必须采用馈线电缆供电。如果馈线电缆发生故障将导致整个牵引臂失去电能，所以馈线电缆在牵引供电系统中的地位十分重要。但是馈线电缆投入运行后，由于自身及外界等因素，绝缘层会逐步发生老化现象而发生局部放电、最终导致短路故障。因此，在线监测馈线电缆的局部放电，对馈线电缆的长期稳定运行及故障查找与维修都有极其重要的意义。但目前尚无专门的馈线电缆局部放电在线监测装置，而是基于光纤光栅传感技术对馈线电缆进行在线温度监测，如测出的温度异常，推测馈线电缆可能发生了局部放电故障，再进行人工确认。其存在问题:1、光纤光栅监测设备价格过高，传感器与光纤解调设备间通过光纤有线连接，光纤线路多易损，监测成本高，通常只在接头及拐弯处安装，易形成监测盲点；2、只监测电缆的温度，监测温度异常的原因除了局部放电外，还可能是外界温度变化或者光栅温度设备本身发生故障等，从而无法可靠的判定馈线电缆是否发生局部放电。

【发明内容】

[0003]本发明的第一目的就是提供一种牵引变电所馈线电缆局部放电监测装置，该装置的成本低，并能全面、快速、准确的判定、定位出馈线电缆的局部放电故障点，以便及时维修，从而更好的保证馈线电缆安全、可靠和高效运行。
[0004]本发明为实现其第一发明目的所采用的技术方案是，一种牵引变电所馈线电缆局部放电监测装置，其组成是:
[0005]铁路牵引变电所内安装带GSM信号接收模块的终端计算机；牵引变电所馈线电缆上分布多个电缆局部放电监测器；其中，每个电缆局部放电监测器均由声音传感器、温度传感器、单片机和GSM信号发射模块依次相连构成且四者共用一个电源；所述的电源由感应线圈、整流电路、直直变换电路和蓄电池依次相连构成。
[0006]本发明的第二目的就是提供使用上述的监测装置对牵引变电所馈线电缆进行局部放电监测的方法。
[0007]一种使用上述的局部放电监测装置对牵引变电所馈线电缆进行局部放电监测的方法，其步骤是:
[0008]A、声音和温度信号米集:
[0009]由声音传感器和温度传感器实时采集电缆局部放电监测器处的声音和温度信号，并输入单片机，单片机将接收到的声音和温度的模拟信号转换为声音和温度数字信号；
[0010]B、实时信号的发送:[0011]单片机根据设定的时间间隔，控制GSM信号发射模块将A步所得的声音和温度数字信号及对应的电缆局部放电监测器的位置信息上传至终端计算机；
[0012]C、信号的实时处理:
[0013]终端计算机对B步上传的声音和温度数字信号及对应的位置信息进行处理，并根据处理结果在计算机上实时显示馈线电缆的温度——位置曲线、声音——位置曲线；
[0014]D、局部放电的判定及定位:
[0015]当温度一位置曲线出现了超出温度阈值的温度值，声音一位置曲线也出现了超出声音阈值的声音值，且温度——位置曲线、声音——位置曲线的峰值点对应的位置为同一点时，终端计算机则判定馈线电缆上发生了局部放电，局部放电位置即温度一位置曲线、或声音——位置曲线的峰值点位置附近。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0017]一、通过实时在线监测电缆的温度及局部放电声音，当同一位置同时出现温度和声音异常时，综合判定该处既有“滋滋”的局部放电声产生，同时也因局部放电导致了温度的升高；因此认定该处发生了局部放电故障。避免了只检测温度会因外界温度变化或者温度传感器自身故障等原因带来的误判。其监测、定位结果快速、准确、可靠，便于及时维修，从而更好的保证馈线电缆安全、可靠和高效运行。
[0018]二、声音传感器和温度传感器可选用各种现有的常规声音传感器和温度传感器，装置的构建成本低；各个监测器与终端计算机通过无线方式通信，由感应线圈、整流电路、直直变换电路和蓄电池构成的监测器电源也避免了电源线的布设。从而整个装置无需布设光纤或连接线也降低了装置的构造、安装、监测成本，提高了其运行的可靠性。监测成本低，能在电缆沿线安装监测器，以去除监测盲点，监测更全面、定位精度更高。
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明作进一步说明。
【专利附图】

【附图说明】
[0020]图1是本发明实施例的监测装置的整体电路原理框图。
[0021]图2是本发明实施例的监测器中电源的电路原理框图。其中图号I为电缆。
【具体实施方式】实施例
[0022]图1-2示出，本发明的一种【具体实施方式】是，一种牵引变电所馈线电缆局部放电监测装置，其组成是:
[0023]铁路牵引变电所内安装带GSM信号接收模块的终端计算机2;牵引变电所馈线电缆上分布多个电缆局部放电监测器；其中，每个电缆局部放电监测器I均由声音传感器11、温度传感器12、单片机13和GSM信号发射模块14依次相连构成且四者共用一个电源15 ；所述的电源15由感应线圈15A、整流电路15B、直直变换电路15C和蓄电池I?依次相连构成。
[0024]使用本例的局部放电监测装置对牵引变电所馈线电缆进行局部放电监测的方法，其步骤是:[0025]A、声音和温度信号采集:
[0026]由声音传感器11和温度传感器12实时采集电缆局部放电监测器处的声音和温度信号，并输入单片机13，单片机13将接收到的声音和温度的模拟信号转换为声音和温度数
字信号;
[0027]B、实时信号的发送:
[0028]单片机13根据设定的时间间隔，控制GSM信号发射模块14将A步所得的声音和温度数字信号及对应的电缆局部放电监测器的位置信息上传至终端计算机2 ；
[0029]C、信号的实时处理:
[0030]终端计算机对B步上传的声音和温度数字信号及对应的位置信息进行处理，并根据处理结果在计算机上实时显示馈线电缆的温度——位置曲线、声音——位置曲线；
[0031]D、局部放电的判定及定位:
[0032]当温度一位置曲线出现了超出温度阈值的温度值，声音一位置曲线也出现了超出声音阈值的声音值，且温度——位置曲线、声音——位置曲线的峰值点对应的位置为同一点时，终端计算机则判定馈线电缆上发生了局部放电，局部放电位置即温度一位置曲线、或声音——位置曲线的峰值点位置附近。
[0033]本发明的多个电缆局部放电监测器I在电缆上的分布，既可以沿线均匀分布，也可以在接头及拐弯处分布更密；分布越密集其监测定位精度越高同时成本也相应会提高，通常其分布间距为1-3米。而温度和声音阈值可以由试验得出，一般温度阈值为90°C，声音阈值可以为正常背景噪音值的三倍。
【权利要求】
1.一种牵引变电所馈线电缆局部放电监测装置，其组成是: 铁路牵引变电所内安装带GSM信号接收模块的终端计算机(2);牵引变电所馈线电缆上分布多个电缆局部放电监测器；其中，每个电缆局部放电监测器均由声音传感器(11)、温度传感器(12)、单片机(13)和GSM信号发射模块(14)依次相连构成且四者共用一个电源(15);所述的电源(15)由感应线圈(15A)、整流电路(15B)、直直变换电路(15C)和蓄电池(15D)依次相连构成。
2.一种使用权利要求1所述的局部放电监测装置对牵引变电所馈线电缆进行局部放电监测的方法，其步骤是: A、声音和温度信号米集: 由声音传感器(11)和温度传感器(12)实时采集电缆局部放电监测器处的声音和温度信号，并输入单片机(13),单片机(13)将接收到的声音和温度的模拟信号转换为声音和温度数字信号； B、实时信号的发送: 单片机(13)根据设定的时间间隔，控制GSM信号发射模块(14)将A步所得的声音和温度数字信号及对应的电缆局部放电监测器的位置信息上传至终端计算机(2); C、信号的实时处理: 终端计算机对B步上传的声音和温度数字信号及对应的位置信息进行处理，并根据处理结果在计算机上实时显示馈线电缆的温度——位置曲线、声音——位置曲线； D、局部放电的判定及定位: 当温度——位置曲线出现了超出温度阈值的温度值，声音——位置曲线也出现了超出声音阈值的声音值，且温度——位置曲线、声音——位置曲线的峰值点对应的位置为同一点时，终端计算机则判定馈线电缆上发生了局部放电，局部放电位置即温度一位置曲线、或声音——位置曲线的峰值点位置附近。
【文档编号】G01R31/12GK103616620SQ201310591045
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】林圣 , 程杰, 何正友 申请人:西南交通大学