基于FPGA的电力电缆接头局部放电在线监测系统

FPGA 数据采集

２００９年第２期

Ｎｏ．２

２００９

电线电缆

Ｅｌｅｃｔｒｉｃ

２００９年４月

Ａｐｒ．，２００９

Ｗｉｒｅ＆Ｃａｂｌｅ

基于ＦＰＧＡ的电力电缆接头局部放电在线监测系统

余

翔１，

崔军朝１，季

宏１，杨文虎３，梁红军２，郑晓泉３

（１．驻马店供电公司，河南驻马店４６３０００；２．西安博源电气有限公司，陕西西安７ｌ００５４；

３．西安交通大学电气绝缘研究中心，陕西西安７１００４９）

摘要：如果局部放电长期存在，会逐渐导致局部绝缘缺陷扩大并最终损坏电缆绝缘，影响电力系统运行的安全性和连续性。本文基于现场可煽程门阵列（ＦＰＧＡ）实时数据采集技术，研制出了一套可在线长期监测电缆接头局部放电的系统，经实验宣模拟和现场测试，证明其能捕捉局部放电信号，可为预防电缆系统绝缘故障提供参考。

关键词：交联聚乙烯绝缘电力电缆；局部放电；ＦＰＧＡ；在线监测

中图分类号：ＴＭ２０６；ＴＭ２４７．１

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文献标识码：Ａ

文章编号：１６７２＿６９０１（２００９）０２一００３６－０４

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＸＬＰＥｐｏｗｅｒｃａｂｌｅ；ＰＤ；ＦＰＧＡ，ｏｎ—ｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ

Ｏ

引言

ｌ

电缆局部放电在线监测技术

由于电缆中间接头连接盒是在现场人工安装和

交联聚乙烯（ｘＬＰＥ）绝缘电力电缆具有良好的电性能和热性能，并且结构简单，制造周期短，工作耐受温度高，无油，敷设方便，因而被广泛应用于电力系统的各个电压等级中。但是当它使用到一定年限后可能出现内部绝缘缺陷（特别是电缆的连接头和终端头部位），这种缺陷因局部放电腐蚀而逐渐扩大，最终必然导致绝缘击穿而造成电网停电事故。高电压等级ｘＬＰＥ电缆绝缘中的局部放电造成的危害更应引起人们的关注，局部放电水平已成为高压ｘＬＰＥ电缆重要的技术指标，而且要求愈加严格¨一。。因此对运行中的交联电缆绝缘缺陷检测方法的研究就显得尤为迫切。快速、准确地检测出电缆绝缘存在的隐患，可以及时采取必要的应对措施，减少停电等带来的经济损失，因此具有十分重要的意义。

制作，其绝缘性能受到安装人员个人技术、天气、周围环境等各种因素影响，极易造成绝缘缺陷，因而局部放电引起的电缆故障大多发生在电缆接头中。研究证明，采集电缆中间接头局部放电信号比采集电缆本体信号灵敏度高¨１，因此在线检测电缆局部放电的传感器安装在接头附近时，采集接头的局部放电会获得较高灵敏度。

近年来国内外研究出的局部放电检测方法比较多，例如根据信号采样方式不同，分为超声法、脉冲电流法、超高频频谱分析法等”咱１。

我们已有电缆接头局部放电在线检测的技

术¨．ｓ－，基本解决了现场局部放电测试的关键——

抗干扰问题。它是利用两个宽频带Ｒｏｇｏｗ８ｋｉ线圈结构的电流传感器直接套在电缆接头两端同时提取信号，然后经过宽频放大器，进入安装在工控机上的数据采集系统，最后用Ｌａｂｖｉｅｗ语言编制的软件进行数据处理，抗干扰措施可综合应用极性鉴别、频谱分析、阈值设定，以及相位开窗、数字滤波等辅助手段一１。但是这种系统只用于现场短时在线检测，不

收稿日期：２００８．１１．１０

作者简介：余翔（１９６７一），男，硕士，高级工程师．作者地址：河南驻马店市解放路３６３号［４６３０００］．

万方数据　

FPGA 数据采集

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电线电缆

Ｅｌｅｃｔｒｉｃ

２００９年４月

Ａｐｒ．，２００１９

Ｗｉｒｅ＆Ｃａｂｌｅ

能长期在线监测电缆接头的局部放电。而长期的局部放电监测，能够发现局部放电的发展规律，预估寿命及为检修提供可靠的参考。

２

ＦＰＧＡ实时数据采集系统

现场可编程门阵列¨训（ＦＰＧＡ）器件是近几年来

发展迅速的一种大规模集成电路，既有门阵列的高逻辑密度和通用性，又有可编程逻辑器件的用户可编程特性。ＦＰＧＡ集成规模比较大，适用于时序、组合等各种逻辑电路应用场合，兼有串、并行工作方式和高集成度、高速、高可靠性等明显的特点，而且ＦＰＧＡ的现场可编程技术使可编程器件在使用上更为方便，大大减少了设计费用，降低了设计风险，缩短了开发周期。在超高速应用领域和实时测控方面应用越来越广泛。

本文设计的ＦＰＧＡ实时数据采集系统包括数据采集单元和信号调理保护单元等。

数据采集单元是该系统最主要的采集控制中心，内部结构包括控制部分、ＡＤ采集部分、ＤＤＲ存储部分、发送部分和ｗａｔｃｈｄｏｇ部分，结构如图１所示。信号调理保护由高压保护电路、选择电路、放大

电路、调理电路等组成，内部的结构如图２所示。

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图ｌ数据采集单元内部结构图

几接入选择控制信号

选择控制

图２信号调理保护内部结构图

其工作原理为：６路从电缆传感器上耦合到的放电信号，经过信号输入端子，进入保护电路，通过

选择通道电路，选择其中的两路，进入放大电路信号

经过滤波后，再经过信号输出端子进入采集单元。ＦＰＧＡ可以有效控制数据采集，保证采集结束和数据读取之间的时间间隔最小化，达到获取实时采集数据的要求。具体指标如下：采样速率为１００

ＭＨｚ，

万　

方数据测量频率范围为５００

ｋＨｚ一 …… 此处隐藏：4731字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……