电缆检测装置以及电缆检测系统的制作方法

1.本发明涉及电力电缆绝缘状态检测，特别是涉及一种电缆检测装置以及电缆检测系统。


背景技术：

2.局部放电是绝缘介质中局部区域击穿导致的放电现象，是造成绝缘劣化的主要原因，也是绝缘劣化的重要征兆和表现形式，与绝缘材料的劣化和绝缘体的击穿过程密切相关，能有效地反映设备内部绝缘的潜伏性缺陷和故障。
3.接地环流监测即是以环流数据为监测量，环流一般是在金属护层上形成的，电缆线芯传输电流时，其四周存在相应的电磁场，根据电磁感应原理，在电缆的金属护层上便会有感应电压的出现，由此得到环流。在正常状态的情况，由于接地电阻的存在，金属护层无法与大地形成有效通路，因此环流非常小可以忽略不计。故障时的环流相比正常运行时的环流变化较大，因此，通过针对接地环流的监测可以实现对电缆线路的运行监测。
4.目前，为了实现对电缆线路的运行进行监测，至少需要单独安装两组线路以获取电缆的局部放电信号以及接地环流信号，再根据电缆的局部放电信号以及接地环流信号进行分析，造成对电缆的监测成本较高。


技术实现要素：

5.基于此，有必要提供一种电缆监测成本较低的电缆检测装置以及电缆检测系统。
6.第一方面，提供了一种电缆检测装置，包括：
7.局部放电检测模组，用于检测所述电缆的局部放电信号并输出对应的第一电压；接地环流检测模组，用于检测所述电缆的接地环流信号并输出对应的第二电压；合路模组，包括低频隔离单元以及高频隔离单元；其中，所述低频隔离单元的输入端连接所述局部放电检测模组，所述高频隔离单元的输入端连接所述接地环流检测模组，所述高频隔离单元的输出端与所述低频隔离单元的输出端连接，用于合路输出所述第一电压和所述第二电压的叠加信号。
8.在其中一个实施例中，所述局部放电检测模组包括第一磁芯以及第一绕组，所述第一绕组套设于所述第一磁芯外围，所述第一磁芯用于套设于所述电缆的接地线上。
9.在其中一个实施例中，所述局部放电检测模组还包括金属外壳，所述第一磁芯以及所述第一绕组设置于所述金属外壳内部。
10.在其中一个实施例中，所述接地环流检测模组包括第二磁芯以及第二绕组，所述第二绕组套设于所述第二磁芯外围，所述第二磁芯用于套设于所述电缆的接地线上。
11.在其中一个实施例中，所述低频隔离单元包括第一电容。
12.在其中一个实施例中，所述高频隔离单元包括电感。
13.在其中一个实施例中，还包括滤波模组，所述滤波模组的输入端连接所述接地环流检测模组的输出端，所述滤波模组的输出端连接所述高频隔离单元的输入端。
14.在其中一个实施例中，所述接地环流检测模组包括第二电压输出端以及第一接地端，所述高频隔离单元的输入端包括第二电压输入端以及第二接地端，所述滤波模组包括电阻和第二电容，所述电阻的第一端分别连接所述第二电压输出端以及所述第二电压输入端，所述第二电容的第一端分别连接所述第二电压输出端以及所述第二电压输入端，所述第一接地端、第二接地端、所述电阻的第二端以及所述第二电容的第二端接地。
15.在其中一个实施例中，所述电阻的阻值为1欧姆，所述第二电容的电容值为150微法。
16.第二方面，提供了一种电缆检测系统，包括：如上述第一方面任一所述的电缆检测装置；信号处理装置，连接高频隔离单元的输出端或所述低频隔离单元的输出端，用于获取并展示所述叠加信号。
17.上述电缆检测装置包括局部放电检测模组、接地环流检测模组以及合路模组，局部放电检测模组用于检测电缆的局部放电信号并输出对应的第一电压，接地环流检测模组用于检测电缆的接地环流信号并输出对应的第二电压，合路模组包括低频隔离单元以及高频隔离单元，低频隔离单元有效保证了第二电压的输出效果，高频隔离单元有效保证了第一电压的输出结果，从而通过上述电缆检测装置可以实现在高频隔离单元以及低频隔离单元的公共端获取第一电压和第二电压的叠加信号，因此，仅需一组线路即可获取电缆的局部放电信号以及接地环流信号，从而降低了对电缆的监测成本。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为第一实施例的电缆检测装置的结构示意图；
20.图2a为一实施例中壳体的结构示意图；
21.图2b为一实施例壳体内部第一磁环和第二磁环的结构示意图；
22.图3为第二实施例的电缆检测装置的结构示意图；
23.图4为第三实施例的电缆检测装置的结构示意图；
24.图5为第四实施例的电缆检测装置的结构示意图；
25.图6为一实施例的电缆检测装置的结构示意图。
具体实施方式
26.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
27.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
28.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，
但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本技术的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。
29.可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
30.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
31.在实际应用中，一般利用环流传感器检测电缆的接地环流信号，利用局放传感器检测电缆的局部放电信号，环流传感器和局放传感器均具备独立的信号传输回路，直接将两个传感器的输出信号并联于信号输出端口，因信号输出端口的阻抗大于并联回路自身阻抗，信号输出端口无法输出信号。
32.基于以上原因，本发明提供了一种电缆检测装置。请参考图1，其示出了本技术第一实施例提供的一种电缆检测装置，该电缆检测装置可以包括局部放电检测模组120、接地环流检测模组140、合路模组160。
33.其中，局部放电检测模组120用于检测电缆的局部放电信号并输出对应的第一电压。局部放电检测模组120能够感受到电缆的局部放电信号，并能将感受到的信号按照一定规律变换成与局部放电信号对应的第一电压进行输出。应说明的是，局部放电检测模组120输出的第一电压的频率信息与局部放电信号的频率对应。在一个实施例中，局部放电检测模组120输出的第一电压的频率与电缆的线芯流过的电流的频率相同。在一个实施例中，局部放电检测模组120为罗氏线圈(hfct)。可以理解的是，罗氏线圈是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈，使用时，使电缆的接地线穿过环形线圈。罗氏线圈具有电流可实时测量、响应速度快、不会饱和的特点，适用于局部放电信号的测量。
34.接地环流检测模组140用于检测电缆的接地环流信号并输出对应的第二电压。接地环流检测模组140能够感受到电缆的接地环流信号，并能将感受到的信号按照一定规律变换成与接地环流信号对应的第二电压进行输出。应说明的是，电缆的线芯传输的信号为低频信号，接地环流信号与电缆的线芯传输的信号对应，因此经接地环流检测模组140输出的第二电压亦为低频信号。在一个实施例中，接地环流检测模组140输出的第二电压的频率与电缆线芯流过的电流频率一致。在一个实施例中，接地环流检测模组140可以包括接地环流传感器，该接地环流传感器用于测量电缆的金属护层接地环流信号，通过测量低频电流来判断电缆的运行情况。
35.合路模组160包括低频隔离单元162以及高频隔离单元164。其中，低频隔离单元162的输入端连接局部放电检测模组120，高频隔离单元164的输入端连接接地环流检测模组140，高频隔离单元164的输出端与低频隔离单元162的输出端连接，用于合路输出第一电压和第二电压的叠加信号。应说明的是，低频隔离单元162用于隔离低频信号，由于电缆的线芯传输的一般为低频信号(如50hz)，而接地环流信号与线芯传输的信号对应，第二电压又与接地环流信号对应，因此第二电压亦为低频信号，低频隔离单元162可以隔离第二电
压。高频隔离单元164用于隔离高频信号，因为局部放电信号的频段范围为0.3mhz至30mhz，因此局部放电信号为高频信号，而第一电压与局部放电信号对应，因此第一电压为高频信号，所以高频隔离单元164可以隔离第一电压。上述合路模组160使得第一电压可以从低频隔离单元162的输出端，第二电压高频隔离单元164的输出端输出，由于高频隔离单元164的输出端和低频隔离单元162的输出端连接，因此，合路模组160可以输出第一电压和第二电压的叠加信号。
36.本技术实施例提供的电缆检测装置包括局部放电检测模组、接地环流检测模组以及合路模组，局部放电检测模组用于检测电缆的局部放电信号并输出对应的第一电压，接地环流检测模组用于检测电缆的接地环流信号并输出对应的第二电压，合路模组包括低频隔离单元以及高频隔离单元，低频隔离单元有效保证了第二电压的输出效果，高频隔离单元有效保证了第一电压的输出结果，从而通过上述电缆检测装置可以实现在高频隔离单元以及低频隔离单元的公共端获取第一电压和第二电压的叠加信号，因此，仅需一组线路即可获取电缆的局部放电信号以及接地环流信号，从而降低了对电缆的检测成本。
37.同时上述实施例提供的电缆检测装置保证局部放电信号以及接地环流信号不失真、相位不发生偏移，完全保留了局部放电信号以及接地环流信号的完整性。进一步的，该电缆检测装置可靠性高，可广泛用于各类检测环境。
38.上述实施例中的局部放电检测模组用于检测电缆的局部放电信号并输出对应的第一电压，接地环流检测模组用于检测电缆的接地环流信号并输出对应的第二电压，那么，下面实施例将提供局部放电检测模组以及接地环流检测模组的结构。
39.在一个实施例中，局部放电检测模组可以包括第一磁芯以及第一绕组，第一绕组套设于第一磁芯外围，第一磁芯用于套设于电缆的接地线上，以检测电缆的局部放电信号并输出对应的第一电压。应说明的，绕组指的是用漆包线等绕成的许多线圈的组合，电缆的接地线连接电缆的金属护层和接地端，用于释放金属护层上积累的感应电压。其中，第一磁芯可以响应频带范围为0.3mhz至30mhz的高频信号，一般而言，局部放电信号的频带范围为0.3mhz至30mhz，即第一磁芯可以响应局部放电信号。在一个实施例中，第一磁芯为高频软磁材料铁芯，在0.3mhz至30mhz频带下的磁导率良好，对于50hz的电流信号不灵敏。
40.在一个实施例中，套设有第一绕组的第一磁芯可以放置于电缆附近。应说明的是，第一磁芯与电缆的距离应能保证第一绕组能输出与局部放电信号对应的电压信号。在一个实施例中，所述局部放电检测模组还可以包括外壳，第一磁芯以及第一绕组设置于外壳内部。在一个实施例中，外壳开设有通孔，该通孔的大小应能使电缆的接电线穿过。在一个实施例中，外壳开设有第一绕组的输出槽，以使第一绕组可以连接低频隔离单元的输入端。
41.在一个实施例中，接地环流检测模组可以包括第二磁芯以及第二绕组，第二绕组套设于第二磁芯外围，第二磁芯用于套设于电缆的接地线上，以检测电缆的接地环流信号并输出对应的第二电压。其中，第二磁芯可以响应的频率包括电缆线芯流过的电流所对应的频率。在一个实施例中，第二磁芯对于50hz的工频电流信号具有良好的灵敏度，而对于0.3mhz至30mhz的局部放电信号不灵敏。
42.在一个实施例中，套设有第二绕组的第二磁芯可以放置于电缆附近。应说明的是第二磁芯与电缆的距离应能保证第二绕组能输出与接地环流信号对应的电压信号。在一个实施例中，所述接地环流检测模组还可以包括外壳，第二磁芯以及第二绕组设置于外壳内
部。在一个实施例中，外壳开设有通孔，该通孔的大小应能使电缆的接地线穿过。在一个实施例中，外壳开设有第二绕组的输出槽，以使第二绕组可以连接高频隔离单元的输入端。
43.在一个实施例中，如图2a和图2b所示，外围套设有第一绕组的第一磁芯202和外围套设有第二绕组的第二磁芯204设置于同一个外壳206的内部，从而可以使电缆检测装置更加简便。在一个实施例中，外壳206开设有通孔，该通孔的大小应能使电缆的接地线穿过。在一个实施例中，外壳206开设有第一绕组和第二绕组的输出槽，以使第一绕组可以连接低频隔离单元的输入端以及第二绕组可以连接高频隔离单元的输入端。
44.在一个实施例中，上述实施例所述的外壳可以为金属外壳，采用金属外壳可以避免外界的磁场干扰，使输出的第一电压和第二电压能更准确反应电缆的局部放电信号和接地环流信号。在一个实施例中，金属外壳具有较好的封闭性、耐磨性以及机械强度，可以更好地保护第一磁芯、第一绕组、第二磁芯以及第二绕组。在一个实施例中，金属外壳表面光滑无尖角，可以降低检测人员使用局部放电检测模组和接地环流检测模组受伤的风险。
45.上述实施例的所述的低频隔离单元用于隔离低频接地环流信号，高频隔离单元用于隔离高频局部放电信号，那么，下述实施例将提供一种低频隔离单元结构以及高频隔离单元结构。
46.在一个实施例中，高频隔离单元可以包括电感。电感的第一端与接地环流检测模组的输出端连接，电感的第二端与低频隔离单元的输出端连接。通过电感隔离第一电压，保证第二电压的输出效果。
47.在一个实施例中，低频隔离单元可以包括第一电容。第一电容的第一端与局部放电检测模组的输出端连接，第一电容的第二端与高频隔离单元的输出端连接。通过第一电容可以隔离第二电压，保证第一电压的输出效果。
48.因此，电感的第二端与第一电容的第二端连接，可以输出第一电压和第二电压的叠加信号，从而可以获得电缆的局部放电信号和接地环流信号，分析判断电缆的运行情况。通过设置第一电容和电感即可实现第一电压和第二电压的叠加信号的输出，该结构简单、容易实现且成本低。
49.请参考图3，其示出了本技术第二实施例提供的一种电缆检测装置，如图3所示，该电缆检测装置可以包括局部放电检测模组120、接地环流检测模组140、合路模组160以及滤波模组320。其中，对于局部放电检测模组120、接地环流检测模组140以及合路模组160的描述详见上文实施例，在此不在赘述。滤波模组320的输入端连接接地环流检测模组140的输出端，滤波模组320的输出端连接高频隔离单元164的输入端。应说明的，滤波模组320用于滤除第二电压携带的干扰信号。
50.请参考图4，其示出了本技术第三实施例提供的电缆检测装置，如图4所示，该电缆检测装置可以包括局部放电检测模组120、接地环流检测模组140、合路模组160以及滤波模组320。其中，接地环流检测模组140包括第二电压输出端out1以及第一接地端gnd1，高频隔离单元164的输入端包括第二电压输入端in1以及第二接地端gnd2，滤波模组320包括电阻r1和第二电容c2。具体的，电阻r1的第一端分别连接第二电压输出端out1以及第二电压输入端in1，第二电容c2的第一端分别连接第二电压输出端out1以及第二电压输入端in1，第一接地端gnd1、第二接地端gnd2、电阻的第二端以及电容的第二端接地。在一个实施例中，电阻r1的阻值可以为1欧姆，第二电容c2的电容值为150微法。
51.在一个实施例中，如图4所示，局部放电检测模组120包括第一电压输出端out2以及第三接地端gnd3，低频隔离单元162的输入端包括第一电压输入端in2和第四接地端gnd4，第一电压输出端与第一输入端连接，第三接地端和第四接地端接地。
52.如图5所示，其示出了本技术第四实施例提供的电缆检测装置，如图5所示，该电缆检测装置可以包括高频电流传感器502、接地环流传感器504、第一电容c1、电感l1、第二电容c2以及电阻r1。其中，高频电流传感器502的第一电压输出端与第一电容c1的第一端连接，第一电容c2的第二端与电感l1的第二端连接，电感l1的第一端分别连接电阻r1的第一端、第二电容c2的第一端以及接地环流传感器504的第二电压输出端，接地环流传感器504的第一接地端以及高频电流传感器502的第三接地端、电阻r1的第二端、第二电容c2的第一端接地。应说明的，第一电容c1的第二端与电感l1的第二端连接，用于输出第一电压与第二电压的叠加信号。在一个实施例中，电缆检测装置的输出端口uo设置于第一电容c1的第二端与电感l1的第二端的连通位置，以实现输出第一电压和第二电压的叠加信号。
53.本技术实施例，实现了高频电流传感器和接地环流传感器直接并联耦合输出叠加信号，保证局部放电信号和接地环流信号不失真、相位不发生偏移，完全保留局部放电信号和接地环流信号的完整性，实现方式简单，且可靠性高，可以广泛用于电缆现场检测环境。
54.请参考图6，其示出了本技术实施例提供的电缆检测系统，如图6所示，该电缆检测装置可以包括上述任一实施例提供的电缆检测装置602以及信号处理装置604。信号处理装置604连接电缆检测装置602的高频隔离单元164的输出端或低频隔离单元162的输出端，用于获取并展示叠加信号。其中，信号处理装置602可以用于对叠加信号进行处理，和/或用于对叠加信号进行分析，从而判断电缆是否受损。在一个实施例中，以电缆的线芯电流的5％作为电流阈值，当电缆的接地环流大于电流阈值时，则认为电缆的金属护层绝缘受损。可以理解的是，判断电缆是否受损的方法可以根据实际情况进行设置，本技术实施例对此不作限定。
55.在一个实施例中，信号处理装置可以包括模数转换单元、滤波单元、电压调整单元中的一个或多个。可以理解的是，可以根据需要对叠加信号进行的处理操作选择合适的功能模块。
56.在一个实施例中，如图6所示，电缆检测系统还可以包括通信装置606，通信装置606与信号处理装置604的输出端连接，用于将信号处理装置604处理后的数据传输至后台，以使后台人员可以获取并存储对应的电缆数据。
57.在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
58.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
59.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。