摘要：本文简要介绍了电力设备局部放电测试系统的工作原理，在提高其工作效益的期望下提出一种新的检测方式：多端无线检测。
局部放电检测系统是一种优异的绝缘诊断系统，其通过电力电缆发生的局部放电时，产生的脉冲特性，来确定电缆产生局部放电的电源，有效发现电力电缆中的缺陷，提高电力电缆线路的运行可靠性。
在研读了众多论文后，本文选择了多端无线检测法来进行电缆局部放电检测。
下文阐述了多端检测和无线传输的概念和特点，并对多端无线检测法的原理进行了说明，并在现场实际测试使用了多端无线检测，观察了其检测效果。最后对局部放电检测的方式做出了展望。
关键词：局部放电；多端；无线检测
1.研究背景
城市建设加快，土地资源紧缺，电缆使用越来越普及，甚至个别城市站全站出线均采用电缆。电缆考核项目原来只有主绝缘，主绝缘耐压，外护层试验，接地电阻，附件试验等。电缆部分缺陷在交接耐压60分钟内并未发展至击穿，需要增加测试项目。
交流电缆主绝缘主要考核项目发展过程，早期采用直流耐压，由于交流电缆电场是电容分布，不是成电阻分布，由于直接耐压主要考核电场电阻分布，无法有限考核交流电缆。变频电源的发展，促进大容量交流耐压仪器的形成，2004年开始普及电缆交流耐压有效促进对交流电缆的耐压考核。但还是无法解决局部非贯穿缺陷。电缆局放测试系统的发展，促进国内规程的形成，并对现场电缆增加试验项目，更加保证电缆的安全运行。
长距离电缆逐渐成为以后城市电缆的趋势，而现有局放试验设备在进行同步局放方面存在明显不足：1、电缆距离较长，局放测量点比较多，难以在规定时间内完成测量；2、局放测量点环境复杂，就近测量有很多不安全因数。随着4G技术的普及，为多端无线通讯局放检测的发展提供了技术层面的支持。
2.研究的目的与意义
电力设备的检修，主要可以分为：故障检修，定期检修和状态检修。状态检修是以可靠性为中心的检修，并逐步取代以往的定期预防性检修，它是根据设备的状态而执行的预防性作业，
状态检修通过对设备关键参数的测量来识别其己有的或潜在的劣化迹象，可在设备不停运的情况下对其进行状态评估。这种策略不必对设备进行定期大修，提高了检修的针对性和有效性，能发现问题于萌芽状态，有效延长设备的使用寿命，合理降低设备运行维护费用。目前，避雷器全电流和阻性电流的检测技术、容性设备介损和电容量的检测技术、变压器本体油中溶解气体、局部放电的监测技术以及输电线路的红外检测技术使用相对较为广泛。随着电力电缆在城市电网建设中的普遍应用，对提高电力电缆检测手段的需求日益迫切。
局部放电检测被认为是电气设备最为重要和有效的绝缘状态评估方法，在电气设备绝缘状态的诊断和评估中得到了大量的研究和应用。作为电气设备绝缘性能重要的评价手段，局部放电的检测与分析是研究机构、设备制造厂商及电力系统运行部门最为关心的问题，特别是随着近年来高电压等级电网的大量建设，对设备安全可靠运行的重视程度日益增加，电气设备局部放电的研究及现场应用获得了极大的进展。
在实际电力电缆局放试验中，存在电缆多过，电缆过长，野外用电源不方便等影响试验效率的问题，因此，本文希望研究一种高效的测试方式来对电力电缆进行局部放电检测，提高电力电缆局部放电检测的效率和便捷性。
3.局部放电及传感器
目前大量运行的设备缺乏有效的检测手段而导则事故频发，电力电缆尤其如此，近年来电力电缆在城市化建设中得到了大量的应用，但其绝缘状态检测缺乏有效的手段，国内外对电力电缆的局放带电检测做了大量的研究，目前己经取得了很好的成果，局部放电检测能够有效的反应设备内部绝缘的潜伏性故障和缺陷。
电力电缆中发生局部放电时，其产生的脉冲为是单极性脉冲，上升时间很短，并且脉冲宽度也很窄。脉冲从产生的位置两边传播，由于在电缆中传播时的衰减和散射，当到达测量点时，脉宽增加，幅值减小。一般情况下，在测量时能检测到比较好的脉冲波形，其保留了很多与源波形相同的特性。
如果上升时间和脉冲宽度在电缆局部放电脉冲的通常范围内，那么就可以把该脉冲看成是电缆局部放电。一般来说，电缆局部放电的上升时间在几十纳秒到微秒级之间，而脉宽一般小于10个微秒。脉冲的上升时间和脉宽取决于电缆端部的脉冲波形，也取决于检测电路。由于检测电路的不确定性，同样使得上升时间和脉冲宽度随之变化，例如当其包含一个大电感时，脉冲的上升时间就会迟缓，并且脉冲宽度也会变大。然而，在脉冲的起始位置，上升时间却是一个很有价值的特征量。
电流互感器型传感器的原边多为一匝，磁芯材料多为氧化铁，其最高使用频率为500~1000KHZ，相对磁导率为2000。使用时将圆形磁芯穿过待测设备的接地线，对于变压器局部放电在线监测来说，这些接地线可以是高压套管末屏接地线，中性点接地线，箱体接地线或铁芯接地线。由于实际运行中箱体多为多点接地，从箱体接地线耦合的信号较弱，信噪比低；铁芯距离高压绕组较远，信号也较弱；中性点接地线上的信号虽然较强，但某些电压等级的变压器中性点可能不接地，而且中性点接地线上很大的工频电流会导致传感器铁芯的饱和；因此，现在普遍采用从高压套管末屏接地线上获得信号，其基本原理是利用套管导电杆对末屏电容的耦合作用。
4.多端无线传输系统
多端无线传输系统，使用多个电流传感器，实现对长距离电缆多端同步局放检测，结合4G通讯技术，将检测到的局放信号传输至分析模块进行集中同步处理，为将高频传感器取得的电流信号通过数字转换调制，进行无线传输处理。在传输过程中，各个检测点模块独立处理传感器的信号，相互不影响，而主机同步接收多个无线局放信号，进行独立分析处理。
系统局放信号检测方式为同时采用三个高频电流传感器，能够同时采集三相电缆的局放信号，传感器是局放信号精度测试的保证，传感器采用集总参数模型，通过不断测试、调整参数，达到工况下符合的要求。然后，前置电路对三个传感器采集的电压信号进行有效的转换跟随。R1、R2阻值之和为50Ω，起分压的作用。OPA690起电压反馈作用，形成稳定的电压跟随电路输出。
在驱动电路中，HFBR-1414线性区的工作电压不能低于1.48V，为了提供超过1.48V的预偏置电压，Ui是输入信号，选取REF5030作为电源芯片，其噪音小、精度高，R3、R4分压电阻，为U0提供一个稳定的大于1.48V的输出
之后，对信号进行处理与无线传输。信号通过主要具有包括RS485通信接口、4G天线、SIM卡、复位、调试接口等功能的集成4G通讯模块，传输到局放仪主机上。
根据电缆局放信号的特点，电流频带选择10kHz-20MHz，脉冲电流5mA-10mA。4G传输电路：提供设备状态指示灯，方便设备维护；宽电压供电范围：12V-24V；RS485总线接口；带1路数字输入，2路数字输出；内置RTC，掉电可自动计时，定时定点唤醒；高效的电源管理设计，在对功耗要求严格的场合，实现低功耗节能，延长工作时间；传输支持Modbus协议（ASCII、DTU、Modbus）。数据远程传输支持4G通讯等；数据传输采用GSM模块可实现功能：4G断线自动重连；根据需要最多可同时连接多个中心服务器；支持固定IP、域名解析和APN专网的寻址方式；支持TCP、UDP、PPP、ICMP、DNS、FTP等协议。
综合多端无线采集系统有以下效果：
1）能够同时试验，采集多相电缆的局放信息；
2）通过4G信号传输局放数据，解除了电缆局放有限固定环境的限制，能同时多端读取分析数据；
3）便携电源，无线传输为长距离电缆的局放试验提供更多便利的条件。
5.总结与展望
在实际电缆试验中，多端无线传输局方测试系统可以同时对多相电缆进行耐压局放试验，由多个罗氏线圈传感器同时采集电缆局放信号，可节省耐压时间，由局放仪对多相电缆放电量进行综合分析。无线传输系统还可以远距离无线传输局放信号，使测量点和主机的位置更加灵活，尤其满足长距离电缆局放试验的需要，主机使用平板电脑自带电源更是解决了在野外使用电源不方便的问题。
论文作者:刘东昌,林中时,丁啸
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2019/1/4
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