高频局部放电电缆检测方案

（PDSeeker高频局部放电检测系统）

北京传动联普科技有限公司

目   录

一、高频局部放电检测概述、方案背景

1. 技术优势

2. 适用范围

二．PDSeeker高频局部放电检测系统

1. 系统硬件

2. 系统工作原理

3. 系统组成

4. 系统特点及主要技术参数

4.1PDSeeker系统特点

4.2PDSeeker主要技术参数

4.3HFCT主要技术参数

三．电缆检测位置

四、安全注意事项

五、检测案例

六、在线监测系统配置方案

一、高频局部放电检测概述、方案背景

高频局部放电检测方法是用于电力设备局放电缺陷检测的常用测量方法之一，其检测频率范围通常为3~100MHz，可广泛应用于高压电缆及其附件、变压器、发电机等电力设备的局放检测。

在城市和大中型企业的供电系统中，越来越多地采用电力电缆输配电。所有的高压电力电缆在工厂都做过很精密的检测， 电缆基本上不会存在局部放电，但是电缆头（电缆接头或电缆终端）是电缆出厂后是做成的，存在局部放电的危险.
多年的运行经验表明90% 以上的电缆故障都是电缆终端接头故障引发的所以有必要对电缆电缆接头和电缆终端进行局部放电的检测，采用高频电缆局部放电在线监测系统，及早发现故障，把故障消除在萌芽状态，从而达到安全供电的目的。

技术优势

系统使用界面友好、操作简单：人机交互界面友好，易于掌握和操作，即使没有特别丰富的检测经验的检测人员同样也可以做到对试品局部放电信号的检测.

检测灵敏度较高。高频电流传感器对于高频电流信号具有很好的耦合能力，同时在设计传感器时，选取选取我司特有的工艺，可保证传感器具有很高的灵敏度。

安装简单、易于携带。高频电流传感器可设计成开口型结构，方便安装。

可进行局部放电强度的量化描述。由于高频局部放电检测技术主要检测高频电流脉冲信号，在传感器及信号处理电路相对固定的情况下，可以对检测回路进行标定，对被测局部放电的强度进行量化描述。

全新型数字化局放记录、储存、处理、识别系统。

宽带、高速、大容量采集系统。

定期检测或永久监测电力设备的最佳选择。

放电脉冲检测和波形分析。

很强的降噪及现场抗干扰措施。

模糊诊断和信号分离分类工能和统计处理。

数据库应用。

放电源识别。

缺陷定位。

具有三相同测功能（同时同步采集）。

具有定相功能（用于定位A\B\C三相的具体放电相别）

具有定位功能（有效位距离为2m-5m），根据不同的设备利用来波反射发进行定位，相对定位精度交稿。采集和分析软件同时具备此项功能。

适用范围

高频局部放电检测方法仅适用于具备接地引下线的电力设备的局部放电检测，主要包括高压电缆及其附件、变压器、发电机等

二．PDSeeker高频局部放电检测系统

系统硬件

PDSeeker局部放电检测主机

PDSeeker局部放检测仪是高速超宽带采样及信号传输单元，放置在现场检测点。

图3-3 PDSeeker主机

标准PDSeeker带有三个输入通道，可接收三相电缆接头或终端上的3个传感器信。

PDSeeker还带有一个工频同步信号输入端，以提供局放的相位信息。采样单元的输出采用RJ45网口连接，通过网线接入集线器hub，集线器再连入光纤总线。

钳型HFCT （PD传感器）

图3-4 PD传感器外观

本方案采用的PD传感器为钳型高频电流互感器，PD传感器采用的磁芯十分先进，其带宽可以达到30 MHz，而且通带内信号衰减比较一致，不会变形。

由于电缆坑道内湿度较高，甚至会灌满水，因此，所有接头处必须做防水处理。

同步信号传感器

图3-5   同步信号传感器

电流互感器用来采集相位信息，以便对每一相得检测数据进行相位的校正。

电源子系统

用户在现场提供220V交流电源或5V直流电源。

通信子系统

用户在每个局部放电在线监测主机安装位置提供TCP/IP网络接口，在线监测所采集的数据通过本地光纤网络上传到变电站内局放服务器，在经由电力专网上传至数据集控平台。

系统工作原理

作为评估高压电缆绝缘状况的基本手段之一，局部放电的测量可以反映多种局部绝缘劣化的发展状况，可以作为一个重要指标来检测一些危及电缆整体绝缘的有害缺陷。

局部放电的测量及基于局放的故障诊断使电力设备的状态维护（CBM）成为可能。状态维护比定时维护（即每隔一段时间进行设备维护）更为有效。它不但能够避免那些昂贵而不必要的维护，而且能够减少设备在两次定时维护之间突发事故的风险。合理的状态维护不但可以为您带来最佳的人力、物力、财力资源分配，省时省钱，还可以最大程度预防设备事故及突发停电事故。

基于局放的故障诊断对聚合物绝缘式的电缆（聚乙烯或交链聚乙烯）而言更为重要。正常情况下，聚合物绝缘的电气特性下降很慢，我公司曾对服役30年的交链聚乙烯电缆进行绝缘特性测试，其主要电气性能没有显著变化。但聚合物绝缘电缆中的局放却是应该尽量避免的。事实上，聚合物绝缘的内部放电产生的能量及其产生的光子、电子的冲击能够打断聚合物的碳键，形成导电性碳化通道，并很快在绝缘内部形成电树枝。而电树枝一旦形成，就会直接短路其所在部分电场，而加强其放电前端电场，使内部放电更为强烈，最终导致击穿。

在电缆服役期内测量记录其局放信号也是监控电缆绝缘退化的有效方法，特别是在同时记录其它信号（如温度、潮流）时，可以推算局放与温度及潮流之间的相关性，有利于准确诊断绝缘劣化的程度。

总之，局部放电即是设备绝缘老化的结果（完好的绝缘是不应该有明显的放电的），又是绝缘进一步老化的成因。理论上讲，所有的贯穿性放电都必须经过局放的过程，只是发展时间的快慢不一。通过对局放进行在线监测，可以非常有效地监视设备绝缘运行状态，确保电力系统供电安全。

通过对放电的电流脉冲信号进行高速（100MS/s）宽带采样获取信号完整的时域波形；并针对不同放电及噪声间的差异提取多种信号特征，从而将不同的放电分离开来；在此基础上对每一类放电进行甄别，进而诊断设备绝缘状态。这样，也只有这样，才能实现真正意义上的局放诊断。

基于脉冲波形的局放诊断技术是在几十年的工作基础上逐步完善的。对每一个新采集的放电脉冲波形，分析软件都可以按相应的步骤提取几十种放电特征，再将其放电特征与专家库中的放电“指纹”相比较，运用模糊逻辑的方法，判断被测放电类型与已知放电类型的相似性，从而得出相应判断结论，再由现场的专家根据设备电气连接与机械构造情况，总结设备的绝缘状况，并给出相应维护建议。也就是通常所说的：

S（信号分离）----I（局放识别）---D（诊断）过程。

图4-1 S-I-D过程

传感器从设备处取得信号，输入主机，再通过光纤传入笔记本电脑。其余部分为采样过程，通过高速宽带采样系统记录放电电流脉冲波形。

系统组成

PDSeeker高频局部放检测系统主要由下列几部分组成：

1.局部放电检测设备PDSeeker：通过网络接口与测试电脑连接，将检测数据实时传给测试电脑。每个PDSeeker可以连接3个PD传感器。

2.HFCT（PD传感器）：安装在接地线上，检测局放信号，其数量根据需要配置。

3.同步信号传感器：用来耦合电缆接头处的脉冲电流信号，确定信号相位关系。

系统特点及主要技术参数

4.1PDSeeker系统特点        

不间断监测高压电缆线路的局部放电；

先进的信号分离与分类技术：能够将不同类型的放电信号分离开来，然后再逐一进行甄别，保证判定的准确性；

采用高频信号检测与分析技术，对高压电缆线路进行分布式在线检测，实时发现电缆中的局部放电信号；

利用在数十年现场测试基础上形成的故障诊断专家库，对局放信号和其它电力系统参数间的关联性进行分析、判断；

测量频率：16kHz－100MHz；放电脉冲分辨率：10μs；

可记录测量相序、放电量、放电相位、测量时间等相关参数，可提供放电趋势图并具有预警和报警功能，可对数据库进行查询、删除、备份以及打印报表等；

提供远程管理和诊断功能的分析、监测程序软件，可利用互联网和局域网进行远程管理和诊断；

对局部放电脉冲的波形特征进行分析，识别局部放电的类型去除噪音信号，如电晕放电、表面放电、内部放电或噪音信号；

在线实时采集高频局部放电信号的波形图，记录其相位、振幅和时间信息；

以不同的图形方式显示局部放电信号，如波形图、PRPD相位谱图；

能有效地去除噪音信号，即使噪音信号和局放信号在相同相位且幅值大于局部放电信号时，也能成功识别局放信号；

浏览每一个局部放电脉冲的波形，观察其振幅和频谱图；

提取局部放电信号的特征值，如时间特征，频率特征，不同类型放电间的放电时间间隔等，并利用这些特征来识别不同的放电类型；

识别局部放电的类型，以概率的方式指示个局放信号属于某种局部放电类型（电晕放电、表面放电、内部放电、噪音信号等）的可能性；

系统配置有内容丰富的局部放电信号数据库和局部放电信号专家分析系统，对检测到的局放信号进行自动分析、判断和识别；

系统有较高的缺陷识别准确率；

系统检测标准不低于IEC标准；

系统的采样频带在高频波段，具有较强的现场抗干扰能力强；

根据现场检测需要，可以采用滤波设备对检测信号进行滤波处理，以便重点检测某一频率范围的信号；

具有智能报警功能，检测到局放信号时及时发出报警信号；

检测数据可以长期保存，并可将现场检测数据带回实验室分析，以便对比分析设备的绝缘状态，为状态检修提供依据；

局放信号采集和分析系统的运行环境为Windows操作系统，窗口式工作界面；

系统采用模块式结构，具备较强的扩展功能，可以根据电力公司的需求对系统进行扩容；

系统能够方便地在现场进行带电安装和拆卸，不影响电力设备的运行；

系统的前端检测单元与操作员及其电脑间采用光电隔离措施，确保电力设备和工作人员的安全；

检测数据可以通过以太网进行传输；

支持TCP/IP网络协，具有远程监控功能；

Windows操作系统，窗口式图形界面；

4.2PDSeeker主要技术参数

4.3HFCT主要技术参数

三．电缆检测位置

1、对于电力电缆设备，可以在电缆附件接地线上安装高频局部放电传感器，在电缆单相本体上安装相位信息传感器。如果存在无外屏蔽的电缆终端接头，高频局部放电传感器也可以安装在该段电缆本体上，使用时应注意放置方向，应保证电流入地方向与传感器标记方向一致。

2、电缆连接图

四、安全注意事项

1、测试时电缆对侧需专人看守，严禁测试期间电缆头及被测电缆本体或附近处有作业现象；

2、检测时应在电缆头和试验设备四周装设网状围栏，悬挂“高压，危险！”标示牌，试验现场四周应派专人监护，禁止与试验无关人员靠近；

3、操作人员应站在安全区域内操作采集数据；

4、试验时无工作负责人许可，试验人员不得离开岗位或进行其他工作。

5、工作负责人职责：

1）检查试验设备是否正常；

2）工作负责人作为专职监护人，不参加工作班的试验工作；

3）监督完成整个试验，现场试验由工作负责人统一指挥，包括试验顺序及人员分工。

五、检测案例

案例一：   某35kV交联电缆线路

采用高频局放检测系统测试到A相电缆终端有350mV的放电信号，判断为电缆终端内部放电，解剖发现该处电缆终端内部有放电痕迹，重新安装接头后再次检测局放信号消失。

案例二：   某110kV变压器联络电缆线路

发现35kV开关柜局放异常后，采用高频局放检测仪和DMS超高频局部放电检测仪都在变压器110kV电缆终端处发现A相存在较严重的局部放电。将该终端接头重新安装后再次检测局放信号消失。

解剖结果：随后对该电缆终端进行解剖发现：电缆终端在半导电断口处有黑色颗粒，应为放电造成。

六、在线监测系统配置方案