[发明专利]输电线路的局部放电探测和监视

说明书

技术领域

本发明涉及自动监视电噪声环境下的中、高压电缆和绝缘体的情况， 并且更具体地涉及交流(AC)输电线路放电。本发明在以下情况中尤其 具有优势，即输电线路通信基础构造可以向中央位置传送监视数据。

背景技术

局部放电(partial discharge)(PD)是在具有持续性损伤的绝缘体中 发生的现象，所述损伤例如：通过老化、物理损伤或者暴露于过强高电 场。PD可以对电缆、连接器、电涌放电器以及其它高压设备造成损害。 故障悬式绝缘体也可以产生与PD的频率和相位特征类似的噪声。PD产 生短脉冲，其持续时间处于纳秒级别或者更短。PD脉冲倾向于在AC电 压的特定相位上出现，并且倾向于与输电频率大致同步，或者是输电频 率的两倍。PD是被视为线路同步噪声或者线路触发噪声的一类噪声中的 一员。PD脉冲具有覆盖至少从千赫兹到几百兆赫兹范围的连续宽频带频 谱。

存在很多用于感测和识别由输电线路上的PD产生的信号和用于提 供PD源位置的指示的技术。例如Boggs S.A.，The Case for Frequency Domain PD Testing in the Context of Distribution Cable，IEEE Electrical Insulation Magazine，Vol.19，No.4，July-August 2003描述了用于频域中的 PD探测的方法，其中频率轴与输电线路上的电压的相位同步。

通常在怀疑电缆存在PD时使用这些技术，并且由于缺乏与一些中心 位置方便通信的能力或者由于成本过高而不适合永久使用。这些技术的 一个缺陷是，它们要求PD信号是出现的最强信号，并且因此这样的技术 不能在包括被电缆拾取的强无线电信号的场环境中运行良好。无线电信 号和其他形式的外部干扰被称为“侵入(ingress)”。

发明内容

本发明提供了一种方法，所述方法包括(a)确定输电线路上的噪声 功率谱的频谱的基础波谱成分的特性和(b)基于该特性确定输电线路的 情况的方法。

附图说明

图1A是功率分配系统的一部分的示意图，该系统被配置有组件的配 置，以探测功率分配系统中的电缆上的PD。

图1B是图1A的系统的一部分的另一个视图，示出了电缆上的耦合 器的配置。

图2A和2B是示出用于探测电缆上的PD的处理中的各种波形的图 表。

图2C是图表2A和2B的一部分的数值的表。

图3A是一组说明了使用作为在图2A-2C的上下文中讨论的模板之 外的其他选择的另一种模板的图表。

图3B是周期为360度的模板的图表。

图4是噪声频谱和乘积波形的图表。

图4A和4B是线路触发的噪声功率波谱的图表，上述图表具有不同 宽度的波谱峰。

图4C是另一个线路触发的噪声功率波谱的图表；

图5是PD探测器的功能性框图。

图6是另一个PD探测器的功能性框图。

图7是功率分配系统的一部分的示意图，该系统包括耦合器和通信 节点的网络，被配置在大部分或者全部分配变压器处，并且被配置用于 在多个位置探测PD。

图8是在频率1MHz-30MHz之间的线路触发噪声频谱的图表。

图9A和9B是在宽频率范围上测量PD的系统的框图。

图10是由图9A的系统获得的一些波谱的图表。

具体实施方式

在输电线路通信系统中，输电频率通常在50-60赫兹(Hz)的范围 内，并且数据通信信号频率大于1MHz，并且通常处于1MHz-50MHz。 用于输电线路通信的数据耦合器耦合输电线路和例如调制解调器的通信 设备之间的数据通信信号。

这样的数据耦合器的实例是电感耦合器，它包括铁芯，围绕铁芯部 分的绕线式绕组。铁芯是由磁性材料制造的，并且包括一个孔。电感耦 合器充当变压器，并且被设置在输电线路上，这样输电线路被引导穿过 该孔并且充当变压器的初级绕组，并且电感耦合器的绕组充当变压器的 次级绕组。数据通信信号通过铁芯在输电线路和次级绕组之间耦合。接 下来，次级绕组被耦合到通信设备。