便攜式電纜局部放電檢測系統的研制

王龍龍 夏善德 許旦旦 何成文

摘 要：便攜式電纜出現的局部放電現象會降低電纜的絕緣效果，很容易產生電力絕緣擊穿事故，需要相關人員做好便攜式電纜的局部放電管理工作。基于此，本文從便攜式電纜局部放電檢測方法入手，研制了一種便攜式電纜局部放電檢測系統，以期為相關人員開展局部放電管理工作提供幫助。

關鍵詞：便攜式電纜;局部放電;檢測系統

便攜式電纜在電力系統中具有鋪設施工流程簡答、運維管理便捷等優勢，非常適用于電力輸配網建設施工。但是在實際的便攜式電纜應用中，時常會出現便攜式電纜絕緣擊穿事故，影響電力輸配網的正常運行。便攜式電纜絕緣擊穿事故出現的主要原因在于便攜式電纜的局部方向現象。

1 便攜式電纜局部放電檢測方法

針對便攜式電纜存在的絕緣擊穿事故，電力企業的技術人員需要采用合理的便攜式電纜局部放電檢測方法，及時發現便攜式電纜存在的局部放電問題，保障便攜式電纜的安全穩定運行。一般來說，便攜式電纜局部放電檢測方法有超聲波法、高頻電流法以及特高頻法這三種，其檢測原理如下：

其一，超聲波法，在電纜出現局部放電現象時，會出現20kHz以上的超聲波，技術人員可以通過超聲波傳感器的應用，采集局部放電產生的超聲波，從而實現局部放電現象的精準檢測，但是在便攜式電纜的絕緣環境下，超聲波的衰減效果較為顯著，所以檢測范圍相對狹窄;其二，高頻電流法，在電纜出現局部放電現象時，會產生脈沖電流信號，技術人員可以通過高頻電流傳感器的應用，采集局部放電產生的高頻電流，但是在實際應用中，傳感器的信號采集會受到電磁干擾的影響;其三，特高頻法，在電纜出現局部放電現象時，局部脈沖電流驟然提升，會產生GHz的特高頻電磁波，技術人員可以通過特高頻電磁波傳感器的應用，檢測局部放電現象，這種方法的檢測靈敏度相對較高，而且抗干擾性較強，是應用較為廣泛的局部放電檢測方法。[1]

2 便攜式電纜局部放電檢測系統的研制

2.1 檢測系統的運行原理

便攜式電纜局部放電檢測系統主要包括傳感器、信號采集模塊、信號處理模塊以及便攜主機三部分。為了保障信號的有效傳輸，筆者在檢測系統中設置了四個信號采集通道，傳感器通過四個采集通道完成相關參數的采集，參數信號首先被傳輸到前置處理模塊，進行濾波和放大處理;再傳輸到主板進行再處理，選擇兩個采集通道的信號傳輸到采集卡，開展模數轉換處理;最后，將處理的信號傳輸到便攜主機中，完成局部放電的檢測。在上述檢測系統中，技術人員可以利用設備外置的開關，調節采集通道信號的檢測方法，選擇兩個檢測方法同時開展局部放電檢測，提升檢測系統的精度。為了保障現場檢測的有序進行，筆者在主機箱中設置信號采集模塊及處理模塊，并將傳感器及便攜主機安置于配件箱中，在保障信號精準檢測的同時，提升檢測系統的應用便捷性。

2.2 檢測系統的硬件設施

第一，傳感器。在本文研制的檢測系統中，傳感器主要負責采集三種檢測方法所需的信號，即超聲信號、高頻電流信號以及特高頻信號，根據不同的信號特征，設計相應的采集方案。其中，超聲信號傳感器選擇壓電式超聲波接收器，將設備探頭放置于靠近便攜式電纜的位置即可完成信號的采集;高頻電流信號傳感器選擇鉗型結構的采集器，將設備與便攜式電纜接地線連接即可完成信號的采集;特高頻信號傳感器選擇矩形微帶天線，將設備和便攜式電纜的接頭連接即可完成信號的采集。

第二，信號處理模塊。本文研制檢測系統的信號處理模塊主要包括前置處理單元和主板兩部分，前置處理單元主要負責采集信號的濾波、檢波及放大處理，為信號轉換提供條件。本節主要以特高頻信號的前置處理單元為例，分析其硬件設施，主要通過無源帶通濾波器實現信號濾波;通過芯片AD8318電路實現信號檢波;通過放大器實現信號放大。在信號處理模塊，主板主要負責子單元的工作電壓調節，保障信號處理的有效進行。主板的主要硬件設施為ADG1434芯片。需要注意的是，在進行信號處理模塊的設計時，需要注重信號干擾的影響，筆者將信號處理模塊的線路設置為差分線路，可以有效提升信號傳輸的可靠性及抗干擾性。

第三，信號采集模塊。信號采集模塊的主要硬件設施為NI USB-5133采集卡，可以將模擬信號轉變為數值信號。這一型號的采集卡具有采樣率高的優勢，能夠保障信號采集的全面性及準確性，為局部放電檢測提供保障。在本文研制的檢測系統中，采集卡主要與主板輸出口和系統機箱的USB進行連接，完成模擬信號到數字信號的傳輸，并利用USB線完成數字信號在采集卡和便攜主機間的傳輸。

2.3 檢測系統的軟件設施

檢測系統需要為電力企業的技術人員提供局部放電檢測結果，而結果需要通過軟件設施的設計進行顯示。在本文研制的檢測系統中，顯示界面主要包括圖形顯示、信息顯示及工具欄這三項功能，具有兩種工作模式。其一，連續采樣工作模式，在該模式下，檢測系統會根據原始信號進行時域波形的顯示，技術人員可以直接觀測到信號內容;其二，實時診斷模式，在該模式下，檢測系統會定期開展放電信號數據的分析，并自動生成信號特征圖譜及診斷報告。其中，信號特征圖譜可以體現出放電信號的次數相位、幅值及能量分布，為技術人員提供參考。[2]

3 結論

綜上所述，局部放電的檢測方法相對較多，電力企業可以根據在檢測系統中引進多種檢測方法，提升檢測的準確性。通過本文的分析可知，電力企業在開展檢測系統的研制時，需要明確檢測系統的檢測需求，結合系統工作原理，合理設置檢測系統的硬件設施及軟件設施，提升檢測系統的性能。

參考文獻：

[1]高元生，吳健，楊利彬.10kV透明電纜終端典型缺陷局部放電特征研究[J/OL].絕緣材料，2019（03）：51-57.

[2]于東明.電動車組高壓電纜局部放電檢測技術[J].鐵道車輛，2019，57（03）：4-7+51.