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基于双端测量的高压电缆局部放电在线监测系统的制作方法
【专利摘要】一种基于双端测量的高压电缆局部放电在线监测系统，属于电力系统检测设备领域。本发明的目的是提供一种通过高压电缆两个端点测量，来检测高压电缆局部放电的基于双端测量的高压电缆局部放电在线监测系统。本发明是由改进罗氏线圈、运放电路、一级程控放大电路、二级程控放大电路、单端信号转差分信号电路、模数转换电路、模数转换电路模拟电源、提供+5V数字电源和提供-5V数字电源构成。本发明通过局放脉冲到达电缆两端的时间差，就能轻易测出局放点的位置，即放电源的位置，可以看出，本发明由于同时在电缆两端测量，大大忽略了信号在电缆中的衰减情况，因而拥有更高的精度。通过这样的方法，我们就可以对较长的电缆进行检测，也更加符合在线检测的需要。
【专利说明】基于双端测量的高压电缆局部放电在线监测系统

【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统检测设备领域。

【背景技术】
[0002] 局部放电检测是有效判断XLPE电缆绝缘状况的重要手段。在实际应用中，为了更 快、更有效地检测、排除电缆的故障和隐患，如何快速找出局部放电点是我们面对的重要问 题。局放定位的基础方法是时域反射法（TDR)。通过对TDR法的研究可以看出，电缆中局放 点定位的关键是如何准确得到信号在时间上的延迟。传统的电缆局放定位方法是时域反射 法（TDR)，也被称之为行波法。把探测器连到长度为L的电缆的一端，距离局放点的距离为 X。局放点的局部放电会产生两个电压脉冲，一个是直接以Vm/s的传播速度直接传播到探 测器，另一个向电缆的另一端传播。第一个脉冲在X/Ysec后到达探测器，而第二个脉冲被 电缆的另一端反射，会在经过了 2L-xm的传播距离后到达探测器。所以，第二个脉冲会在 第一个脉冲的（2L-2x)/v后到达传感器。通过具体的观察测量，X可以被计算出来，这样就 得到了局放点的位置。


【发明内容】

[0003] 本发明的目的是提供一种通过高压电缆两个端点测量，来检测高压电缆局部放电 的基于双端测量的高压电缆局部放电在线监测系统。
[0004] 本发明是由改进罗氏线圈、运放电路、一级程控放大电路、二级程控放大电路、单 端信号转差分信号电路、模数转换电路、模数转换电路模拟电源、提供+5V数字电源和提 供-5V数字电源构成； 改进罗氏线圈：载流导线穿过罗氏线圈，在线圈上感应出电压电流，电压电流经过电阻 将电流转换为电压；线圈围着磁芯缠绕，再引出经积分电阻接地；另一端接J14 ;其电路连 接是:M是线圈的互感，Ls是线圈的自感，Rs是线圈的等效电阻，Cs是线圈的等效杂散电容， R是线圈的积分电阻；一次侧电流经过电流互感器变换到二次侧，二次侧通过电感Ls、电阻 Rs、积分电阻R串联起来，线圈的等效杂散电容Cs并联在积分电阻R两端； 运放电路J14连接在同向比例放大器LMH6702的3脚，同向比例放大器LMH6702的6脚接一级程控放大电路U46的10脚； 一级程控放大电路：一级程控放大电路U46的7脚接二级程控放大器U47的8脚，在4、 5脚选择放大倍数； 二级程控放大电路：二级程控放大电路U47的7脚接单端信号转差分信号U40的8脚； 单端信号转差分信号电路：单端信号转差分信号电路U40的4、5脚分别接模数转换电 路U41的2、3脚； 模数转换电路：模数转换电路U41的35至44脚接FPGA，控制引脚15、47脚控制35至 44脚的输出信号； 模数转换电路模拟电源：模数转换电路模拟电源U5的5脚接在模数转换电路U41的8、 13、15、28、30、31、33、46脚； 提供+5V数字电源和提供-5V数字电源：-5V数字电源的3脚接在运放电路U48的4 脚、一级程控放大电路U46的3、6脚和二级程控放大电路U47的3、6脚，+5V数字电源的12 脚接在运放电路U48的7脚、一级程控放大电路U46的8脚和二级程控放大电路U47的8 脚。
[0005] 本发明通过局放脉冲到达电缆两端的时间差，就能轻易测出局放点的位置，即放 电源的位置，可以看出，本发明由于同时在电缆两端测量，大大忽略了信号在电缆中的衰减 情况，因而拥有更高的精度。通过这样的方法，我们就可以对较长的电缆进行检测，也更加 符合在线检测的需要。

【专利附图】

【附图说明】
[0006] 图1是本发明改进后的罗氏线圈结构示意图； 图2是本发明改进后的罗氏线圈电路原理图； 图3是本发明运放电路图； 图4是本发明一级程控放大电路图； 图5是本发明二级程控放大电路图； 图6是本发明单端信号转差分信号电路图； 图7是本发明模数转换电路图； 图8是本发明模数转换电路模拟电源电路图； 图9是本发明提供+5V数字电源电路图； 图10是本发明提供-5V数字电源电路图； 图11是本发明系统框图。

【具体实施方式】
[0007] 本发明是由改进罗氏线圈、运放电路、一级程控放大电路、二级程控放大电路、单 端信号转差分信号电路、模数转换电路、模数转换电路模拟电源、提供+5V数字电源和提 供-5V数字电源构成； 改进罗氏线圈：载流导线3穿过罗氏线圈，在线圈1上感应出电压电流，电压电流经过 电阻将电流转换为电压；线圈1围着磁芯4缠绕，再引出经积分电阻2接地；另一端接J14 ; 其电路连接是:M是线圈的互感，Ls是线圈的自感，Rs是线圈的等效电阻，Cs是线圈的等效 杂散电容，R是线圈的积分电阻；一次侧电流经过电流互感器变换到二次侧，二次侧通过电 感Ls、电阻Rs、积分电阻R串联起来，线圈的等效杂散电容Cs并联在积分电阻R两端； 运放电路J14连接在同向比例放大器LMH6702的3脚，同向比例放大器LMH6702的6脚接一级程控放大电路U46的10脚； 一级程控放大电路：一级程控放大电路U46的7脚接二级程控放大器U47的8脚，在4、 5脚选择放大倍数； 二级程控放大电路：二级程控放大电路U47的7脚接单端信号转差分信号U40的8脚； 单端信号转差分信号电路：单端信号转差分信号电路U40的4、5脚分别接模数转换电 路U41的2、3脚； 模数转换电路：模数转换电路U41的35至44脚接FPGA，控制引脚15、47脚控制35至 44脚的输出信号； 模数转换电路模拟电源：模数转换电路模拟电源U5的5脚接在模数转换电路U41的8、 13、15、28、30、31、33、46 脚； 提供+5V数字电源和提供-5V数字电源：-5V数字电源的3脚接在运放电路U48的4 脚、一级程控放大电路U46的3、6脚和二级程控放大电路U47的3、6脚，+5V数字电源的12 脚接在运放电路U48的7脚、一级程控放大电路U46的8脚和二级程控放大电路U47的8 脚。
[0008] 以下对本发明做进一步详细的描述： 局放信号采集传感器是一种宽频带互感器，其模型是带高频磁芯的罗柯夫斯基线圈， 也就是一种带有高频磁芯的穿心式电流互感器。结构如图1所示。其基本原理是使电缆外 屏蔽层的局放脉冲电流通过磁场的变化在次级绕组中形成一个感应电流脉冲，再通过积分 电阻采集脉冲电压信号，从而判断电缆中有无局放，以及局放的大小。
[0009] 自积分式的罗氏线圈直接采用积分电阻，频率响应高，是测量纳秒级脉冲大电流 信号的理想手段，在国内外被广泛应用。其测量原理及等效电路如图所示，其中M是线圈的 互感，Ls是线圈的自感，Rs是线圈的等效电阻，C是线圈的等效杂散电容，R是线圈的积分 电阻。
[00101 枏据等效电路，可以列出电路方稈为： ai n

【权利要求】
1. 一种基于双端测量的高压电缆局部放电在线监测系统，其特征在于：是由改进罗氏 线圈、运放电路、一级程控放大电路、二级程控放大电路、单端信号转差分信号电路、模数转 换电路、模数转换电路模拟电源、提供+5V数字电源和提供-5V数字电源构成； 改进罗氏线圈：载流导线（3)穿过罗氏线圈，在线圈（1)上感应出电压电流，电压电流 经过电阻将电流转换为电压；线圈（1)围着磁芯（4)缠绕，再引出经积分电阻（2)接地；另一 端接J14;其电路连接是：M是线圈的互感，Ls是线圈的自感，Rs是线圈的等效电阻，Cs是 线圈的等效杂散电容，R是线圈的积分电阻；一次侧电流经过电流互感器变换到二次侧，二 次侧通过电感Ls、电阻Rs、积分电阻R串联起来，线圈的等效杂散电容Cs并联在积分电阻 R两J而； 运放电路J14连接在同向比例放大器LMH6702的3脚，同向比例放大器LMH6702的6 脚接一级程控放大电路U46的10脚； 一级程控放大电路：一级程控放大电路U46的7脚接二级程控放大器U47的8脚，在4、 5脚选择放大倍数； 二级程控放大电路：二级程控放大电路U47的7脚接单端信号转差分信号U40的8脚； 单端信号转差分信号电路：单端信号转差分信号电路U40的4、5脚分别接模数转换电 路U41的2、3脚； 模数转换电路：模数转换电路U41的35至44脚接FPGA，控制引脚15、47脚控制35至 44脚的输出信号； 模数转换电路模拟电源：模数转换电路模拟电源U5的5脚接在模数转换电路U41的8、 13、15、28、30、31、33、46 脚； 提供+5V数字电源和提供-5V数字电源：-5V数字电源的3脚接在运放电路U48的4 脚、一级程控放大电路U46的3、6脚和二级程控放大电路U47的3、6脚，+5V数字电源的12 脚接在运放电路U48的7脚、一级程控放大电路U46的8脚和二级程控放大电路U47的8 脚。
【文档编号】G01R31/12GK104316849SQ201410557055
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】张喜林, 庞丹, 王振浩, 辛业春, 王朝斌, 邵伟燕 申请人:国网吉林省电力有限公司长春供电公司, 国家电网公司, 东北电力大学