專利名稱：一種基于云計算的電纜振蕩波局部放電測量與定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電カ電纜局部放電檢測領(lǐng)域，具體涉及ー種基于云計算，采用振蕩波檢測局部放電的方法對電纜進行局部放電測量與定位的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
云計算是分布式計算技術(shù)的ー種，它通過網(wǎng)絡(luò)將海量數(shù)據(jù)交由多部服務(wù)器所組成的龐大運算系統(tǒng)經(jīng)搜尋、計算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。通過這項技術(shù)云計算平臺可以在數(shù)秒內(nèi)處理海量的數(shù)據(jù)，達到和超級計算機同樣強大運算能力的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。云計算具有超大規(guī)模、虛擬化、高可靠性、通用性、高擴展性以及極其廉價的特點。局部放電是涉及電氣系統(tǒng)絕緣體的放電，由于局部放電的發(fā)展受限于絕緣系統(tǒng)的缺陷，電纜的局部放電量與其絕緣狀況密切相關(guān)，局部放電量的變化可以調(diào)查電纜絕緣可能存在的缺陷。因此，基于局部放電檢測的電纜檢測技術(shù)是進行電カ電纜故障檢測和纜絕緣狀況評估的最佳方法，并作為及時發(fā)現(xiàn)電纜故障隱患、預(yù)測電纜運行壽命、保障電纜安全可靠運行的重要手段。目前，國際上應(yīng)用比較廣泛的振蕩波電纜局部放電檢測和定位技木，能夠有效檢測和定位電纜局部放電的位置且檢測本身不對電纜造成傷害。目前國內(nèi)使用的振蕩波局部放電測試系統(tǒng)都是使用單機軟件進行數(shù)據(jù)處理的，而且沒有數(shù)據(jù)通信能力。由于單機系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力有限，只能對電纜進行簡單的局放分析和定位，當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)信息量較大時，系統(tǒng)分析軟件處理速度較慢，分析結(jié)果較為單一，無法進行諸如局放類型識別，局放發(fā)展趨勢等應(yīng)用。單機局放分析軟件要進行電纜絕緣狀態(tài)評估時，需要操作者具有相當(dāng)多的經(jīng)驗，而且提供的絕緣狀態(tài)評估比較主觀。另外單機系統(tǒng)對局放數(shù)據(jù)進行分析是在測試完成后進行的，無法在測試過程中實施局放分析和定位。此外單機軟件版本升級不方便，而且數(shù)據(jù)存儲于單機系統(tǒng)中可能會發(fā)生數(shù)據(jù)丟失且不利于集中保存?；谝陨先毕?，本實用新型提出基于云計算的電纜振蕩波局部放電測量與定位系統(tǒng)，用于局部放電信號采集、現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)分析處理。將各個單機采集到的局部放電數(shù)據(jù)，通過定義統(tǒng)ー的數(shù)據(jù)格式整合到一個統(tǒng)ー的云端系統(tǒng)平臺加以利用，這是單機系統(tǒng)無法提供的優(yōu)點。對于單機系統(tǒng)采集到的海量數(shù)據(jù)，云計算平臺通過超大規(guī)模和高容錯能力，更好地發(fā)揮整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，從而實現(xiàn)快速、實時地進行電纜的局放識別、故障定位。并且云計算平臺可集成專家系統(tǒng)，對電纜的絕緣狀況客觀地進行更加科學(xué)有效的評估。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有局部放電測量與定位系統(tǒng)的不足，提供ー種用于測量電カ電纜局部放電的系統(tǒng)，可以使得局部放電信號能被完整地測量，同時還提供一種基于云計算的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，實現(xiàn)局部放電檢測中海量數(shù)據(jù)的智能、快速的運算處理。該系統(tǒng)不僅能測出電纜是否發(fā)生局部放電以及進行局放源定位，而且可對局放類型進行識另IJ，對電纜的絕緣狀況進行整體評估，還可對電纜的局放趨勢，電纜運行壽命進行預(yù)測。[0007]為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種基于云計算的電纜振蕩波局部放電測量與定位系統(tǒng)，包括云計算平臺和云計算接入模塊。所述云計算接入模塊用于采集電纜局部放電的信息，并將獲取的信息與所述云計算平臺進行交互；所述云計算平臺根據(jù)上傳的數(shù)據(jù)使用局部放電信號分析與定位系統(tǒng)進行運算分析，提取出局放信號的特征參數(shù)，和局部放電故障特征庫比對后作局部放電類型的模式識別，給出是否有局部放電發(fā)生及局放量大小、發(fā)生局部放電的 位置等結(jié)果，并根據(jù)用戶選擇是否進行電纜絕緣狀況整體評估，以及局放趨勢預(yù)測等應(yīng)用。所述云計算平臺包括局部放電信號分析與定位系統(tǒng)、局部放電故障特征庫、局部放電模式識別系統(tǒng)和電纜絕緣狀態(tài)評估系統(tǒng)，云計算接入模塊是帶云計算接入功能的振蕩波局部放電檢測系統(tǒng)，包含振蕩波發(fā)生裝置、信號采集系統(tǒng)。用于局部放電快速分析和定位，識別局部放電類型，并進行電纜絕緣狀態(tài)評估。所述云計算接入模塊包括信號采集系統(tǒng)、振蕩波發(fā)生裝置、試品電纜和局部放電校準(zhǔn)儀；所述振蕩波發(fā)生裝置由30KV程控高壓直流電源、高壓電子開關(guān)、空心電感構(gòu)成；所述信號采集系統(tǒng)由高壓分壓裝置、耦合裝置、エ控計算機、信號采集裝置構(gòu)成。所述振蕩波發(fā)生裝置用于產(chǎn)生阻尼振蕩波，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對外部輸入的含局部放電信息的振蕩波信號進行采集，并在信號采集階段對信號進行預(yù)處理。所述云計算接入模塊還包括無線網(wǎng)絡(luò)，用于接入云計算平臺進行數(shù)據(jù)通信，所述數(shù)據(jù)通信包括接收、瀏覽所述云計算平臺處理局部放電信號后的判決、狀態(tài)評估結(jié)果。所述無線網(wǎng)絡(luò)包括WIFI或3 G網(wǎng)絡(luò)。所述高壓電子開關(guān)通過晶閘管串聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)28KV的電壓耐受等級，有優(yōu)化的均壓措施；所述高壓電子開關(guān)通過エ控計算機發(fā)送的命令快速開通，時間小于I U S ;所述高壓電子開關(guān)采用光纖傳輸控制信號，以光電隔離方式實現(xiàn)高壓與低壓的分離，保證檢測系統(tǒng)低壓層電路的安全。所述空心電感與試品電纜組成LC諧振電路，30KV程控高壓直流電源對電纜充電完成后，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的エ控計算機控制高壓電子開關(guān)閉合，使LC回路對地放電而產(chǎn)生振蕩波?？招碾姼械闹蹈鶕?jù)振蕩波設(shè)計的振蕩波頻率和待測電纜的范圍，優(yōu)選取值為0. 75H。所述的30KV程控高壓直流電源可產(chǎn)生0 30KV/12mA的直流電壓，直接采用市電供電，用模擬信號與エ控計算機連接通信，進行程控控制。所述信號采集裝置，用于將要測量的局部放電脈沖模擬信號進行數(shù)字化和存儲，其采集的輸入信號是將要測量的局部放電ー個或多個放電脈沖的模擬信號，并且可以將所述的放電脈沖的模擬波形(完整的波形)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式表示以及存儲。所述數(shù)字化的信號處理，包括提取局部放電脈沖波形相關(guān)特征參數(shù)值、將包含所述參數(shù)值數(shù)據(jù)的已處理數(shù)字信號上傳到云計算平臺。使用的數(shù)字化儀具有l(wèi)OOMS/s的高速采樣能力，20MHz的限制帶寬，16MB的緩存能力。有多個采集通道以并行地處理對應(yīng)的信號，并可編程進行值調(diào)節(jié)、濾波等數(shù)字信號處理應(yīng)用，可使用可編程算法來抑制噪聲。所述耦合裝置是能將放電信號從被采集信號中提取出來的設(shè)備，它是一個無源ニ端ロ網(wǎng)絡(luò)，能把采集到的局部放電電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，頻帶符合IEC60270的要求，以適合信號采集裝置進行采樣，可濾除エ頻電壓及其低頻諧波。[0016]所述局放校準(zhǔn)儀用于產(chǎn)生信號特征參數(shù)沿符合IEC60270標(biāo)準(zhǔn)要求的校準(zhǔn)脈沖信號，通過通信接ロ與計算機通訊而進行遠程控制，根據(jù)選擇的量程和頻率相應(yīng)地產(chǎn)生校準(zhǔn)脈沖信號。所述高壓分壓裝置采用了阻容分壓原理，將電路電壓降低到安全電壓范圍，濾除エ頻信號及其低次諧波，并對低頻的振蕩波和高頻的局部放電信號進行信號分離。相對現(xiàn)有技術(shù)本實用新型具有如下優(yōu)點和有益效果該裝置可使用單機分析軟件進行簡單的局放定位分析，也可使用云端進行快速分析處理局放數(shù)據(jù)，能實現(xiàn)阻尼振蕩波的發(fā)生、自動采集振蕩波局放信號并保存，試驗數(shù)據(jù)可實時傳輸給云端的局部放電信號分析與定位系統(tǒng)進行快速分析、模式識別和狀態(tài)評估。采用無線網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸，局部放電數(shù)據(jù)的運算處理、分析由云端計算平臺進行，由此可克服單機系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力不足的缺點，使用云檢測方法可對數(shù)據(jù)進行各種復(fù)雜的分析處理，擴展系統(tǒng)功能。

圖I是基于云計算的電纜振蕩波局部放電測量與定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是云計算接入模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型作進ー步詳細說明，但本實用新型的實施不限于此。如圖I所示，是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖，該系統(tǒng)包括云計算平臺和云計算接入模塊，云計算平臺包括局部放電信號分析與定位系統(tǒng)、局部放電故障特征庫、局部放電模式識別系統(tǒng)和電纜絕緣狀態(tài)評估系統(tǒng)。云計算接入模塊是帶云端接入功能的振蕩波電纜局部放電檢測系統(tǒng)，多個接入模塊可同時接入云計算平臺獲取計算服務(wù)，并且進行數(shù)據(jù)共享。進行局部放電檢測時，云計算接入模塊進行振蕩波的發(fā)生以及數(shù)據(jù)采集，然后把采集到的數(shù)據(jù)和測量值通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給云計算平臺，云計算平臺將數(shù)據(jù)存儲并進行一系列的處理、分析運算后得到局部放電判決結(jié)果和絕緣狀況評估結(jié)果，云端平臺將運算結(jié)果傳送給相應(yīng)的云計算接入模塊。如圖2是云計算接入模塊的結(jié)構(gòu)框圖，云計算接入模塊包括試品電纜、信號采集系統(tǒng)、振蕩波發(fā)生裝置、局部放電校準(zhǔn)儀。所述振蕩波發(fā)生裝置由30KV程控高壓直流電源、高壓電子開關(guān)、空心電感構(gòu)成。所述信號采集系統(tǒng)由高壓分壓裝置、耦合裝置、エ控計算機、信號采集裝置構(gòu)成。系統(tǒng)工作時電路連接為空心電感與試品電纜連接組成LC電路，30KV程控高壓直流電源與LC電路的空心電感連接，在試驗階段高壓電源對LC電路的試品電纜充電至預(yù)設(shè)電壓值，高壓電子開關(guān)與LC電路的空心電感連接，高壓電子開關(guān)受控閉合使LC電路對地放電產(chǎn)生阻尼振蕩波。高壓分壓裝置從LC電路中點連接獲取振蕩波信號，并與耦合裝置連接，耦合裝置與信號采集裝置連接，信號采集裝置安裝在エ控計算機中，エ控計算機通過WIFI或3 G網(wǎng)絡(luò)與云端連接進行數(shù)據(jù)傳輸，局部放電校準(zhǔn)儀在校準(zhǔn)階段接在試品電纜與電纜屏蔽層(地)之間，測試時需斷開校準(zhǔn)儀的電氣連接。 基于云計算的電纜振蕩波局部放電測量與定位系統(tǒng)可通過下述方案實現(xiàn)，首先對連接好的測試系統(tǒng)，使用局放校準(zhǔn)儀對測試系統(tǒng)進行校準(zhǔn)，保存相關(guān)測量參數(shù)。系統(tǒng)校準(zhǔn)完成后，由30KV程控高壓直流電源對待測電纜進行充電，達到預(yù)設(shè)電壓后，控制高壓電子開關(guān)閉合，使電路產(chǎn)生阻尼振蕩。含局部放電信息的振蕩波經(jīng)高壓分壓裝置和耦合裝置后，由信號采集裝置進行信號的采集和處理，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送給云計算平臺分析。云計算平臺的局部放電信號分析與定位系統(tǒng)對數(shù)據(jù)分析得出信號的各項特征參數(shù)后，得出有無局部放電發(fā)生以及局放量大小和局部放電的位置等分析結(jié)果。并結(jié)合局部放電故障特征庫和局部放電模式識別系統(tǒng)，對電纜的絕緣狀況做出判斷。[0025]本實用新型可對電カ電纜進行局部放電測試，在測試過程中需對信號進行采集及處理。數(shù)據(jù)的處理一般在云計算平臺進行，采用云計算提供了可靠、安全的數(shù)據(jù)存儲中心，用戶不必擔(dān)心采集到的局部放電數(shù)據(jù)丟失，而且大量局部放電數(shù)據(jù)的運算處理對云計算接入模塊的設(shè)備要求低，使用起來比較方便，可以實現(xiàn)絕緣故障數(shù)據(jù)庫的共享。
權(quán)利要求1.一種基于云計算的電纜振蕩波局部放電測量與定位系統(tǒng)，其特征在于包括云計算平臺和云計算接入模塊；所述云計算接入模塊用于采集電纜局部放電的信息，并將獲取的信息與所述云計算平臺進行交互；所述云計算平臺為專用云，用于存儲和處理云計算接入模塊上傳的局部放電信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于云計算的電纜振蕩波局部放電測量與定位系統(tǒng)，其特征在于所述云計算平臺包括局部放電信號分析與定位系統(tǒng)、局部放電故障特征庫、局部放電模式識別系統(tǒng)和電纜絕緣狀態(tài)評估 系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于云計算的電纜振蕩波局部放電測量與定位系統(tǒng)，其特征在于所述云計算接入模塊包括信號采集系統(tǒng)、振蕩波發(fā)生裝置、試品電纜和局部放電校準(zhǔn)儀；所述振蕩波發(fā)生裝置由30KV程控高壓直流電源、高壓電子開關(guān)、空心電感構(gòu)成；所述信號采集系統(tǒng)由高壓分壓裝置、耦合裝置、エ控計算機、信號采集裝置構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的基于云計算的電纜振蕩波局部放電測量與定位系統(tǒng)，其特征在于所述云計算接入模塊還包括無線網(wǎng)絡(luò)，用于接入云計算平臺進行數(shù)據(jù)通信，所述數(shù)據(jù)通信包括接收、瀏覽所述云計算平臺處理局部放電信號后的判決、狀態(tài)評估結(jié)果；所述無線網(wǎng)絡(luò)包括WIFI或3 G網(wǎng)絡(luò)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于云計算的電纜振蕩波局部放電測量與定位系統(tǒng)，其特征在于所述高壓電子開關(guān)通過晶閘管串聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)28KV的電壓耐受等級；所述高壓電子開關(guān)通過エ控計算機發(fā)送的命令快速開通，時間小于I μ S ;所述高壓電子開關(guān)采用光纖傳輸控制信號，以光電隔離方式實現(xiàn)高壓與低壓的分離。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于云計算的電纜振蕩波局部放電測量與定位系統(tǒng)，其特征在于所述空心電感與試品電纜組成LC諧振電路，30KV程控高壓直流電源對電纜充電完成后，由エ控計算機控制高壓電子開關(guān)閉合，使LC回路對地放電從而產(chǎn)生振蕩波。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于云計算的電纜振蕩波局部放電測量與定位系統(tǒng)，其特征在于所述信號采集裝置用于將要測量的局部放電脈沖模擬信號進行數(shù)字化和存儲；所述數(shù)字化的信號處理，包括提取局部放電脈沖波形相關(guān)特征參數(shù)值、將包含所述參數(shù)值數(shù)據(jù)的已處理數(shù)字信號上傳到云計算平臺。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于云計算的電纜振蕩波局部放電測量與定位系統(tǒng)，其特征在于所述信號采集裝置有多個采集通道以并行處理信號，井能通過編程進行值調(diào)節(jié)、濾波以及抑制噪聲。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于云計算的電纜振蕩波局部放電測量與定位系統(tǒng)，其特征在于所述耦合裝置為ニ端ロ網(wǎng)絡(luò)，用于將輸入電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，從被采集信號中提取放電信號，濾除エ頻電壓及其低頻諧波。
專利摘要本實用新型公開了一種基于云計算的電纜振蕩波局部放電測量與定位系統(tǒng)，包括云計算平臺和云計算接入模塊，云計算平臺包括局部放電信號分析與定位系統(tǒng)、局部放電故障特征庫、局部放電模式識別系統(tǒng)和電纜絕緣狀態(tài)評估系統(tǒng),云計算接入模塊包括信號采集系統(tǒng)、振蕩波發(fā)生裝置、試品電纜和局部放電校準(zhǔn)儀。云計算接入模塊具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，能產(chǎn)生阻尼振蕩波使絕緣缺陷處放電，進而采集波形及數(shù)據(jù)測量值并傳送到云計算平臺，云計算平臺進行局部放電的分析、判斷，并作出電纜絕緣狀況的評估以及放電趨勢預(yù)測，從而實現(xiàn)電纜局部放電的檢測以及電纜絕緣狀況評估。本實用新型利用云計算，使局部放電數(shù)據(jù)處理能力得到增強，局放識別與定位速度得到提高。
文檔編號G01R31/12GK202393868SQ201120467899
公開日2012年8月22日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者田李超, 田立斌 申請人:華南理工大學(xué)