專利名稱：一種局部放電故障檢測定位裝置及定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種局部放電故障檢測定位裝置及定位方法，具體講是一種用于電力 設(shè)備的局部放電故障檢測定位裝置及定位方法，屬電力設(shè)備局部放電故障檢測定位技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，公知的局部放電檢測儀是由傳感器、放大器、濾波器、信號(hào)采集設(shè)備和計(jì) 算機(jī)串聯(lián)而成，通過接收局部放電產(chǎn)生的電信號(hào)或非電信號(hào)，對接收的信號(hào)進(jìn)行濾波 放大，最后傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上進(jìn)行分析處理，從而完成對局部放電的檢測和局部放電位 置的確定。 '
由于，電力設(shè)備中的局部放電產(chǎn)生有各種不同的信號(hào)，其中有電信號(hào)也有非電信 號(hào)，因此在傳感器方面分為電類和非電類兩部分。電類部分比較常見的有羅式線圈 傳感器、電磁傳感器等；在非電類傳感器部分常見的有諧振式超聲傳感器、氣體傳 感器、光信號(hào)傳感器等?？垢蓴_能力差是現(xiàn)在局部放電檢測普遍存在的問題，尤其是 在有多種背景噪聲的復(fù)雜環(huán)境下，現(xiàn)有的局部放電設(shè)備均不能對放電故障進(jìn)行準(zhǔn)確的 檢測和定位，導(dǎo)致發(fā)生的局部放電故障得不到及時(shí)處理和修復(fù)，嚴(yán)重的還會(huì)影響到企 業(yè)的安全生產(chǎn)和人民群眾的正常生活。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中局部放電故障檢測的抗干擾能力差，無法準(zhǔn)確定位的缺 陷，本發(fā)明的目的在于提供一種可提高抗干擾能力，并可準(zhǔn)確定位的局部放電故障檢 測定位裝置，同時(shí)還提供了利用本發(fā)明的檢測定位裝置對局部放電故障的定位方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 一種局部放電故障檢測定位裝置， 包括依次連接的傳感器、局部放電檢測定位儀和計(jì)算機(jī)；其特點(diǎn)為
所述傳感器設(shè)置有2個(gè)，分別為電磁傳感器與諧振式超聲傳感器；
所述局部放電檢測定位儀內(nèi)并聯(lián)設(shè)有雙信號(hào)通道，和與雙信號(hào)通道輸出端相接的 一數(shù)據(jù)采集卡和一液晶顯示屏；雙信號(hào)通道中的一信號(hào)通道為電磁通道，包括串聯(lián)設(shè) 置的輸入接口、檢波電路和第一差分放大器；其中，輸入接口為所述電磁傳感器接口， 第一差分放大器的輸出端與所述數(shù)據(jù)采集裝置的第一輸入接口連接；
另一信號(hào)通道為超聲通道，包括串聯(lián)設(shè)置的輸入接口、電荷前置放大器、窄帶帶通濾波電路與第二差分放大器；其中，輸入接口為所述諧振式超聲傳感器接口，第二 差分放大電路的輸出端與所述數(shù)據(jù)采集裝置的第二輸入接口連接；
所述數(shù)據(jù)采集卡采集到上述雙信號(hào)通道接收的信息，經(jīng)處理后，分二路輸出；一 路傳送至液晶顯示屏顯示，另一路通過數(shù)據(jù)線輸送至外設(shè)計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
上述的電磁傳感器為超高頻天線或高頻電流傳感器中任一種，其中，超高頻天線 為小型化窄帶天線，頻率范圍為350MHz 500MHz;高頻電流傳感器為高頻窄帶羅哥 夫斯基線圈，其頻率范圍為10MHz 30MHz;與該電磁傳感器連接的檢波電路頻率為 10MHz 500MHz，該檢波電路包括高頻檢波二極管與電容，.電容與高頻檢波二極管并 接后與第一差分放大器相接，通過高頻檢波二極管的單向?qū)ㄐ?，使電容充、放電?利用電容充、放電的時(shí)間差，提取超高頻或高頻信號(hào)的包絡(luò)曲線。
上述的諧振式超聲波傳感器為聲發(fā)射型諧振式超聲波傳感器或振動(dòng)接觸型諧振式 超聲波傳感器中任一種，其諧振頻率為40kHz;所述電荷前置放大器放大倍數(shù)為100 倍；所述窄帶帶通濾波器中心頻率為40kHz，頻帶范圍38kHz-42kHz。
上述的第一差分放大器與第二差分放大器的放大倍數(shù)均為1000倍。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種利用上述局部放電故障檢測定位裝置的 定位方法，該方法包括步驟如下
1) 將諧振式超聲傳感器和電磁傳感器分別插接到局部放電檢測定位儀的2個(gè)輸入 接口；并將該電磁傳感器或諧振式超聲傳感器的探頭分別探向待測區(qū)域，接收該探測 區(qū)域內(nèi)發(fā)生的局部放電故障的突變信號(hào)；
2) 由步驟1)電磁傳感器和/或諧振式超聲傳感器接收的電磁信號(hào)和/或超聲信號(hào) 分別通過各自的信號(hào)通道，其中，電磁信號(hào)經(jīng)檢波電路、第一差分放大器放大后轉(zhuǎn)化 為電信號(hào)，被所述數(shù)據(jù)采集卡采集到；超聲信號(hào)經(jīng)電荷前置放大器、窄帶帶通濾波電 路與第二差分放大器放大后轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，被所述數(shù)據(jù)采集卡采集到；
3) 步驟2)所述數(shù)據(jù)采集卡采集的信號(hào)為同步采集；其信號(hào)經(jīng)高速DSP數(shù)字信
號(hào)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理后，分2路輸出； 一路傳送至液晶顯示屏顯示該局部放
電的波形幅值以及該故障點(diǎn)距所述局部放電檢測定位儀的距離，同時(shí)，利用電磁信號(hào) 與超聲信號(hào)接收的時(shí)間差和超聲信號(hào)在介質(zhì)中傳播速度的乘積，確定該局部放電故障
源與諧振式超聲傳感器和/或電磁傳感器之間的距離，對局部放電進(jìn)行定位；另一路經(jīng) 數(shù)據(jù)傳輸線傳輸至計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)進(jìn)行二次分析處理。
上述步驟1)、步驟2)所述的電磁傳感器可以選用超高頻天線或高頻電流傳感器 中任一種，其中，超高頻天線為小型化窄帶天線，頻率范圍為350MHz 500MHz;高 頻電流傳感器為高頻窄帶羅哥夫斯基線圈，其頻率范圍為10MHz 30MHz;所述檢波 電路頻率為10MHz 500MHz;該檢波電路采用高頻檢波二極管，通過高頻檢波二極管的單向?qū)ㄐ?，使電容充放電，利用電容充電快、放電慢的時(shí)間差，提取超高頻或高 頻信號(hào)的包絡(luò)曲線；所述的諧振式超聲波傳感器為聲發(fā)射型或振動(dòng)接觸型中任一種， 其諧振頻率為40kHz;所述電荷前置放大器放大倍數(shù)為100倍；所述窄帶帶通濾波器
中心頻率為40kHz，頻帶范圍38 kHz -42 kHz;
上述的第一差分放大器和所述第二差分放大器的放大倍數(shù)均為1000倍。
本發(fā)明中所用的電磁傳感器和/或諧振式超聲傳感器，表示兩者可以同時(shí)使用，也 可以單獨(dú)使用。而電磁傳感器選用的任一種和諧振式超聲傳感器選用的任一種可以有 不同的組合方式，對不同的電力設(shè)備和電力設(shè)備不同的局部放電故障進(jìn)行檢測和定位； 所述的待測區(qū)域最大范圍為10米。
如電磁傳感器選用小型窄帶天線，諧振式超聲傳感器選用聲發(fā)射型諧振式超聲 波傳感器，將兩個(gè)傳感器組合接入上述的局部放電故障檢測定位儀輸入接口，可用于 對電力設(shè)備架空線沿空氣電暈放電故障以及絕緣子進(jìn)行局部放電故障的檢測定位。
又如電磁傳感器選用小型窄帶天線，諧振式超聲傳感器選用振動(dòng)接觸型諧振式 超聲波傳感器，將兩個(gè)傳感器組合接入上述的局部放電檢測定位儀輸入接口，可用于 對埋地電纜進(jìn)行局部放電故障的檢測定位。
再如電磁傳感器選用小型化窄帶天線或羅哥夫斯基線圈；諧振式超聲傳感器選 用振動(dòng)接觸型諧振式超聲波傳感器，將小型化窄帶天線或羅哥夫斯基線圈其中之一與 振動(dòng)接觸型諧振式超聲波傳感器組合接入上述的局部放電檢測定位儀，可用于對氣體 絕緣開關(guān)組合裝置或變壓器進(jìn)行局部放電故障的檢測定位。
采用本發(fā)明的技術(shù)方案，其有益效果如下本發(fā)明采用諧振超聲和電磁超高頻技 術(shù)相結(jié)合的方式對電力設(shè)備內(nèi)部或局部放電點(diǎn)進(jìn)行檢測和準(zhǔn)確定位，克服了目前局部 放電檢測技術(shù)中僅用聲發(fā)射或僅用超高頻等單一手段進(jìn)行檢測的不準(zhǔn)確、易漏檢等缺 陷。通過電磁傳感器與諧振式超聲傳感器不同的組合方式和數(shù)據(jù)采集卡靈活的信號(hào)采 集、通過局部放電檢測儀的操作鍵盤觸發(fā)方式的應(yīng)用，提高了不同環(huán)境下電力設(shè)備局 部放電檢測定位的抗干擾能力；如現(xiàn)場電磁干擾強(qiáng)烈時(shí)，采用諧振式超聲傳感器與局 部放電檢測儀組合觸發(fā)的模式；當(dāng)現(xiàn)場機(jī)械振動(dòng)等噪聲干擾強(qiáng)烈時(shí)，采用電磁傳感器 與局部放電檢測儀組合觸發(fā)的模式對電力設(shè)備中產(chǎn)生的局部放電故障點(diǎn)進(jìn)行檢測和定 位。同時(shí)還可以根據(jù)電磁傳感器和/或諧振式超聲傳感器的探測，對其局部放電點(diǎn)的距 離進(jìn)行采集，在發(fā)現(xiàn)有局部放電故障發(fā)生的同時(shí)，即可確定該局部放電故障點(diǎn)與局部 放電檢測儀的距離，及時(shí)對該局部放電故障點(diǎn)進(jìn)行處理和修復(fù)。其檢測方式靈活，便 于操作，能滿足電力設(shè)備局部放電檢測的要求。


圖1為本發(fā)明局部放電故障檢測定位裝置的原理框圖 圖2為本發(fā)明組裝的結(jié)構(gòu)示意圖
圖3為圖2中局部放電檢測定位儀面板的結(jié)構(gòu)配置示意圖
圖4為圖2中局部放電檢測定位儀液晶顯示屏工作狀態(tài)的顯示圖形
圖5為本發(fā)明實(shí)例1的檢測定位示意圖
圖6為本發(fā)明實(shí)例2的檢測定位示意圖
圖7為本發(fā)明實(shí)例3的檢測定位示意圖
具體實(shí)施例方式
如圖l、圖2所示，本發(fā)明的局部放電故障檢測定位裝置包括依次連接的傳感器、 局部放電檢測定位儀和計(jì)算機(jī)13;傳感器設(shè)置有2個(gè)，分別為電磁傳感器l與諧振式
超聲傳感器5;局部放電檢測定位儀設(shè)置在一個(gè)鋁合金的機(jī)箱內(nèi)，其內(nèi)并聯(lián)設(shè)有雙信
號(hào)通道，電磁傳感器1與諧振式超聲傳感器5分別通過屏蔽電纜2、 2'與局部放電檢 測儀的雙信號(hào)通道的輸入接口插接；
雙信號(hào)通道中的第一信號(hào)通道為電磁通道，包括串聯(lián)設(shè)置的輸入接口、檢波電路 4和第一差分放大器3;其中，輸入接口為電磁傳感器1的接口，第一差分放大器3 的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡6的第一輸入接口連接；
另一信號(hào)通道為超聲通道，包括串聯(lián)設(shè)置的輸入接口、前置放大器12;窄帶帶
通濾波電路7與第二差分放大器8;其中，輸入接口為所述諧振式超聲傳感器5的接
口，第二差分放大電路8的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡6的第二輸入接口連接；
數(shù)據(jù)釆集卡6采集到雙信號(hào)通道輸出的放大信號(hào)，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡6內(nèi)設(shè)的高速 數(shù)據(jù)采集和高速DSP數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理后，通過2路輸出口輸出； 一路傳送至局部放電檢測儀的液晶顯示屏10顯示出經(jīng)處理過的局部放電信號(hào)波形幅 值以及局部放電故障點(diǎn)至該局部放電檢測定位儀的距離；另一路通過RS-232串口 9 連接的數(shù)據(jù)傳輸線將處理數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)13主機(jī)內(nèi)進(jìn)行二次分析處理。
220V交流電源通過固定在鋁合金機(jī)箱上的插座A引入并與充電單元B連接，鋰 電池C插入充電單元B內(nèi)，電平轉(zhuǎn)換單元D與鋰電池B相連，電平轉(zhuǎn)換單元D為采 集卡供電。
采用本發(fā)明的定位裝置，對局部放電故障進(jìn)行檢測和定位的方法，包括步驟如下 1)將電磁傳感器1和諧振式超聲傳感器5分別插接到局部放電檢測定位儀的2
個(gè)輸入接口；并將該電磁傳感器1或諧振式諧振式超聲傳感器5的探頭分別探向待測
區(qū)域，接收該探測區(qū)域內(nèi)發(fā)生的局部放電故障的突變信號(hào)；
72) 經(jīng)電磁傳感器1和/或諧振式超聲傳感器5接收的電磁信號(hào)和/或超聲信號(hào)分別
轉(zhuǎn)化為電信號(hào)送入各自的信號(hào)通道，其中，電磁信號(hào)經(jīng)檢波電路4、第一差分放大器3 放大后，被所述數(shù)據(jù)采集卡采集到；超聲信號(hào)經(jīng)電荷前置放大器12、窄帶帶通濾波電 路7與第二差分放大器8放大后，被所述數(shù)據(jù)采集卡6采集到；
3) 步驟2)所述數(shù)據(jù)采集卡采集6的信號(hào)為同步采集；其信號(hào)經(jīng)高速DSP數(shù)字 信號(hào)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理后，分2路輸出； 一路傳送至局部放電檢測定位儀面 板上的液晶顯示屏10顯示該局部放電的波形幅值以及該故障點(diǎn)距局部放電檢測定位 儀的距離；同時(shí)，利用電磁信號(hào)與超聲信號(hào)接收的時(shí)間差和超聲信號(hào)在介質(zhì)中傳播速 度的乘積，確定該局部放電故障源與電磁傳感器1和/或諧振式超聲傳感器5之間的距 離，對局部放電進(jìn)行定位；另一路經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸線傳輸至計(jì)算機(jī)13主機(jī)內(nèi)進(jìn)行二次分析 處理。
上述步驟1)、步驟2)所述的電磁傳感器1可以選用超高頻天線或高頻電流傳感 器中任一種，其中，超高頻天線為小型化窄帶天線，頻率范圍為350MHz 500MHz; 高頻電流傳感器為高頻窄帶羅哥夫斯基線圈，其頻率范圍為10MHz 30MHz;所述檢 波電路頻率為10MHz 500MHz;該檢波電路4采用高頻檢波二極管，通過高頻檢波二 極管的單向?qū)ㄐ裕闺娙莩浞烹?，利用電容充放電的時(shí)間差，提取超高頻或高頻信 號(hào)的包絡(luò)曲線；所述的諧振式超聲波傳感器為聲發(fā)射型或振動(dòng)接觸型中任一種，其諧 振頻率為40kHz;所述電荷前置放大器12放大倍數(shù)為IOO倍；所述窄帶帶通濾波器7 中心頻率為40kHz，頻帶范圍38 kHz -42 kHz;所述的第一差分放大器3和所述第二 差分放大器8的放大倍數(shù)均為1000倍。
當(dāng)電磁信號(hào)通過電磁傳感器1轉(zhuǎn)化為電信號(hào)經(jīng)過屏蔽電纜2送入局部放電檢測儀， 傳到包括檢波二極管與電容組成的檢波電路4中，提取出電磁信號(hào)的包絡(luò)波形；其微 弱信號(hào)經(jīng)過1000倍的第一差分放大器3放大后，被數(shù)據(jù)采集卡6所采集到。
同時(shí)超聲信號(hào)通過諧振式超聲傳感器5轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過屏蔽電纜2'送入局 部放電檢測儀，經(jīng)100倍的電荷前置放大器12放大后，送入中心頻率為40kHz的窄 帶帶通濾波電路7濾除一部分干擾，輸出的微弱信號(hào)經(jīng)過1000倍的第二差分放大器8 放大后，被數(shù)據(jù)采集卡6所采集到。
上述方法中的電磁傳感器和/或諧振式超聲傳感器，表示兩者可以同時(shí)使用，也可 以單獨(dú)使用。而電磁傳感器選用的任一種和諧振式超聲傳感器選用的任一種可以有不 同的組合方式，對不同的電力設(shè)備和電力設(shè)備不同的局部放電故障進(jìn)行檢測和定位； 所述待測區(qū)域設(shè)定在IO米范圍內(nèi)。
本發(fā)明所用的諧振式超聲傳感器5為北京聲華科技的SR-40聲發(fā)射式傳感器或奧迪威爾AW8R40-160C01振動(dòng)接觸型傳感器；電磁傳感器1采用法向模螺旋天線，該 法向模螺旋天線為市售產(chǎn)品；窄帶帶通濾波器采用美國美信公司MAX275芯片構(gòu)建； 前置放大器12可采用北京聲華興業(yè)生產(chǎn)的PAI寬帶放大器，第一差分放大器3和第二 差分放大器8均為由分立元件組成的通用差分放大器；數(shù)據(jù)采集卡6采用北京星爍華 創(chuàng)科技有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為FCFR-USB9825的數(shù)據(jù)采集卡；檢波電路4內(nèi)用的檢波 二極管型號(hào)為SMS7630-079，電容采用lpf電容；檢波電路4的原理是運(yùn)用檢波二極 管的單向?qū)ㄐ?，讓電容充放電，通過充電時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于放電時(shí)間，從而提取超高頻 信號(hào)包絡(luò)曲線，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡6處理后輸出至液晶顯示屏10;該顯示屏市售的通用產(chǎn) 品均可使用，本實(shí)施方式中所用的顯示屏10為武漢中顯科技有限公司出品的型號(hào)為 VTK6488-5.7的顯示屏。
如圖3所示，為本發(fā)明所用的局部放電檢測儀的操作面板，其中，包括按鍵n、
液晶顯示屏10、諧振式超聲傳感器插口 15、電磁傳感器插口 11、工作顯示燈16，充 電顯示燈16';其中，按鍵17為多種功能操作鍵盤17。
液晶顯示屏10用來顯示采集到的局部放電故障信號(hào)的波形圖以及放電故障定位 的準(zhǔn)確距離，諧振式超聲傳感器插口 15和電磁傳感器插口 11，其插口采用Q9頭。工 作指示燈16、充電顯示燈16'分別與內(nèi)部充電部分B和電平轉(zhuǎn)換單元D相連接，可 以便捷的提示本發(fā)明局部放電故障檢測和定位的狀態(tài)。操作鍵盤17與采集卡6內(nèi)部 DSP處理器相連，DSP處理器根據(jù)不同的指令執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)機(jī)、液 晶屏背光亮度、觸發(fā)模式、電磁超聲通道放大倍數(shù)以及觸發(fā)閾值的調(diào)節(jié)和菜單功能。 通過該面板即可操作本發(fā)明進(jìn)行局部放電故障檢測和定位。
如圖4所示，為液晶顯示屏10的顯示狀態(tài)，該屏分為2片區(qū)域，l片為電磁區(qū)域 101，其顯示所采集到的電磁信號(hào)；另一片為超聲區(qū)域102，其顯示采集到的超聲信號(hào)， 屏的下方分別是距離顯示103，觸發(fā)閾值105，軟件版本號(hào)、電池電量指示106和最大 值107。其中，距離顯示103表示當(dāng)前測量距離，超聲108代表超聲通道的放大倍數(shù)， 電磁104代表電磁通道的放大倍數(shù)，放大倍數(shù)值可以選l、 10、 100和1000，通過按 鍵操作區(qū)的超聲按鍵和電磁按鍵的上下鍵來調(diào)節(jié)。
上述的觸發(fā)閾值105是用來設(shè)置采集卡內(nèi)部的觸發(fā)電平和閾值，當(dāng)輸入信號(hào)的電 平超過觸發(fā)電平后，對信號(hào)進(jìn)行采集。閾值主要用來查找超聲信號(hào)的起始點(diǎn)如電磁 觸發(fā)模式是以電磁作為觸發(fā)方式，設(shè)置一個(gè)電磁觸發(fā)電平和閾值， 一旦采集卡收到的 信號(hào)幅值高于這個(gè)觸發(fā)電平就產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)，采集一個(gè)局部放電波形，檢測到局部放 電信號(hào)，同時(shí)根據(jù)閾值的大小查找超聲信號(hào)；超聲觸發(fā)模式是以超聲作為觸發(fā)方式， 設(shè)置一個(gè)超聲觸發(fā)閾值， 一旦采集卡采樣到信號(hào)幅值高于這個(gè)觸發(fā)電平就產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)，采集一個(gè)局部放電波形，檢測到局部放電信號(hào)，同時(shí)根據(jù)閾值的大小查找超聲信 號(hào)；圖中的最大107表示當(dāng)前超聲信號(hào)的最大值。圖中電磁區(qū)域101與超聲區(qū)域102 所顯示的波形圖為采集到的一個(gè)局部放電信號(hào)。
在抗干擾方面，超聲通道采用的是中心頻率40kHz，帶寬為38kHz 42kHz的窄帶 帶通濾波器7、以及IOO倍的電荷前置放大器12和1000倍的第二差分放大器8，從而 使噪聲在40kHz前后極大地衰減，進(jìn)而能減小干擾；在電磁信號(hào)采用的是窄帶小型化 天線或窄帶羅哥夫斯基線圈， 一個(gè)檢波電路用來降低采樣率和一個(gè)1000倍的第一差分 放大器。
在電磁干擾比較強(qiáng)的情況下，檢測局部放電時(shí)，采用超聲觸發(fā)的模式，通過超聲 觸發(fā)模式即能準(zhǔn)確地檢測到局部放電的故障點(diǎn)；在現(xiàn)場因機(jī)械振動(dòng)引起的噪聲干擾比 較強(qiáng)的情況下，即可采用電磁觸發(fā)模式實(shí)現(xiàn)其局部放電故障的準(zhǔn)確檢測和定位。
超聲觸發(fā)模式是以超聲信號(hào)作為觸發(fā)源，在釆集卡內(nèi)部預(yù)置一個(gè)觸發(fā)電壓， 一旦 輸入的超聲信號(hào)幅值超過該觸發(fā)電壓就產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)，采集一個(gè)局部放電的波形，檢 測到局部放電信號(hào)；
電磁觸發(fā)模式超聲觸發(fā)模式是以電磁信號(hào)作為觸發(fā)源，在采集卡內(nèi)部預(yù)置一個(gè)觸 發(fā)電壓， 一旦輸入的電磁信號(hào)幅值超過該觸發(fā)電壓就產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)，采集一個(gè)局部放 電的波形，檢測到局部放電信號(hào)；
本發(fā)明的局部放電故障檢測定位的基本原理為根據(jù)聲、電信號(hào)在介質(zhì)中的傳播 速率的不一樣，并且由于電磁波信號(hào)的傳播速率極快，傳播時(shí)間可以忽略不計(jì)，因此 可以通過測量超聲、超高頻信號(hào)從信號(hào)源到傳感器的時(shí)間差，然后用聲、電信號(hào)在介 質(zhì)中傳播的時(shí)間差(Ar)和超聲信號(hào)在介質(zhì)中傳播速度(v)的乘積來計(jì)算局部放電的位置 距離。其計(jì)算公式為丄-A"v,則丄即為局放點(diǎn)到超生傳感器的距離。
以下通過對不同環(huán)境下電器設(shè)備的局部放電故障檢測定位的實(shí)例對本發(fā)明技術(shù)方 案作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。 實(shí)例1
如圖2、圖5所示，接地20的氣體絕緣開關(guān)22中存在缺陷23，從而產(chǎn)生了局部 放電。通過局部放電檢測定位儀14，采用了振動(dòng)接觸型諧振式超聲波傳感器25聯(lián)合 小型化窄帶天線21。移動(dòng)諧振式超聲傳感器25，移動(dòng)范圍在lm2;通過觀察局部放電 檢測定位儀14顯示的超聲信號(hào)幅值變化，上下左右移動(dòng)諧振式超聲傳感器25，如發(fā) 現(xiàn)在某個(gè)點(diǎn)附近遠(yuǎn)離時(shí)超聲信號(hào)幅值變小，接近時(shí)超聲信號(hào)幅值增大，說明存在局部 放電。在局部放電檢測定位儀14顯示的信號(hào)幅值最大同時(shí)距離最小時(shí)停下，此時(shí)所檢
10測到的位置就是局部放電比較準(zhǔn)確的位置。
其中的電磁傳感器還可采用羅哥夫斯基線圈；將振動(dòng)接觸型諧振式超聲波傳感器 25聯(lián)合羅哥夫斯基線圈分別同時(shí)插入局部放電檢測定位儀14的諧振式超聲傳感器插 口 15和電磁傳感器插口 11，對變壓器進(jìn)行局部放電故障的檢測定位。
實(shí)施例2
如圖2、圖6所示，埋地電纜30中有個(gè)故障點(diǎn)33有放電故障發(fā)生，采用諧振式 接觸型超聲波傳感器31與小型窄帶天線35的組合，將諧振式接觸型超聲波傳感器31 與小型窄帶天線35分別同時(shí)接入局部放電檢測定位儀14的諧振式超聲傳感器插口 15 和電磁傳感器插口 11，對埋地電纜30進(jìn)行局部放電故障的檢測定位。先將振動(dòng)接觸 型諧振式超聲波傳感器31放于地表32上，配合小型窄帶天線35，操作員18通過操 作局部放電檢測定位儀14，沿電纜線方向移動(dòng)諧振式超聲傳感器31，如發(fā)現(xiàn)在某個(gè)點(diǎn) 附近遠(yuǎn)離時(shí)超聲信號(hào)幅值變小，接近時(shí)超聲信號(hào)幅值增大，說明存在局部放電。通過 觀察局部放電檢測定位儀14顯示的超聲信號(hào)的幅值，在信號(hào)幅值達(dá)到最大，距離達(dá)到 最小時(shí)，此時(shí)地表下就是埋地電纜故障點(diǎn)33比較準(zhǔn)確的位置了。
實(shí)施例3
如圖2、圖7所示，桿塔40中有架空線路46和47，其中線路46上有空氣中電暈 放電，采用聲發(fā)射型諧振式超聲波傳感器41與小型窄帶天線45的組合方式，對電力 設(shè)備的架空線沿空氣電暈放電故障以及絕緣子進(jìn)行局部放電故障的檢測定位。檢測時(shí)， 先將聲發(fā)射型諧振式超聲波傳感器41與小型窄帶天線45分別同時(shí)接入局部放電檢測 定位儀14的諧振式超聲傳感器插口 15和電磁傳感器插口 11，操作員18通過移動(dòng)局 部放電檢測定位儀14，可以看到其上顯示的局部放電信號(hào)幅值隨著距離的變化而變 化，如發(fā)現(xiàn)在某個(gè)區(qū)域附近，遠(yuǎn)離時(shí)超聲信號(hào)幅值變小，接近時(shí)超聲信號(hào)幅值增大， 此時(shí)最接近的架空線路上可能存在空氣中電暈放電48。
權(quán)利要求
1、一種局部放電故障檢測定位裝置，包括依次連接的傳感器、局部放電檢測定位儀和計(jì)算機(jī)；其特征在于所述傳感器設(shè)置有2個(gè)，分別為電磁傳感器與諧振式超聲傳感器；所述局部放電檢測定位儀內(nèi)并聯(lián)設(shè)有雙信號(hào)通道，和與雙信號(hào)通道輸出端相接的一數(shù)據(jù)采集卡和一液晶顯示屏；雙信號(hào)通道中的一信號(hào)通道為電磁通道，包括串聯(lián)設(shè)置的輸入接口、檢波電路和第一差分放大器；其中，輸入接口為所述電磁傳感器接口，第一差分放大器的輸出端與所述數(shù)據(jù)采集裝置的第一輸入接口連接；另一信號(hào)通道為超聲通道，包括串聯(lián)設(shè)置的輸入接口、電荷前置放大器、窄帶帶通濾波電路與第二差分放大器；其中，輸入接口為所述諧振式超聲傳感器接口，第二差分放大電路的輸出端與所述數(shù)據(jù)采集裝置的第二輸入接口連接；所述數(shù)據(jù)采集卡采集到所述雙信號(hào)通道接收的信息，經(jīng)處理后，一路傳送至所述液晶顯示屏顯示，另一路通過數(shù)據(jù)線輸送至所述計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
2、 如權(quán)利要求l所述的局部放電故障檢測定位裝置，其特征在于所述電磁傳感 器為超高頻天線或高頻電流傳感器中任一種，其中，超高頻天線為小型化窄帶天線， 頻率范圍為350MHz 500MHz;高頻電流傳感器為高頻窄帶羅哥夫斯基線圈，其頻率 范圍為10MHz 30MHz;所述檢波電路頻率為10MHz 500MHz，該檢波電路包括高頻 檢波二極管與其連接的電容。'
3、 如權(quán)利要求1所述的局部放電故障檢測定位裝置，其特征在于所述諧振式超 聲波傳感器為聲發(fā)射型諧振式超聲波傳感器或振動(dòng)接觸型諧振式超聲波傳感器中任一 種，其諧振頻率為40kHz;所述電荷前置放大器放大倍數(shù)為100倍；所述窄帶帶通濾 波器中心頻率為40kHz，頻帶范圍38 kHz -42 kHz。
4、 如權(quán)利要求l-3任一所述的局部放電故障檢測定位裝置，其特征在于所述第 一差分放大器與第二差分放大器的放大倍數(shù)均為1000倍。
5、 一種權(quán)利要求1所述檢測定位裝置對局部放電故障的定位方法，其特征在于 包括步驟如下1) 將諧振式超聲傳感器和電磁傳感器分別插接到局部放電檢測定位儀的2個(gè)輸入 接口；并將該電磁傳感器或諧振式超聲傳感器的探頭分別探向待測區(qū)域，接收該待測 區(qū)域內(nèi)發(fā)生的局部放電故障的突變信號(hào)；2) 步驟1)的突變信號(hào)經(jīng)電磁傳感器和/或諧振式超聲傳感器接收后分別轉(zhuǎn)化為電 信號(hào)，通過各自的信號(hào)通道檢波或?yàn)V波后，經(jīng)1000倍的差分放大器放大后，分別被所 述數(shù)據(jù)采集卡同步采集到；3)步驟2)采集到的信號(hào)所述數(shù)據(jù)采集卡內(nèi)設(shè)的高速DSP數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理后，分2路輸出； 一路傳送至液晶顯示屏顯示該局部放電的波形幅值以及該故障點(diǎn)距所述局部放電檢測定位儀的距離，并根據(jù)電磁信號(hào)與超聲信號(hào)接收的 時(shí)間差和超聲信號(hào)在介質(zhì)中傳播速度的乘積計(jì)算，確定該局部放電故障源與諧振式超聲傳感器和/或電磁傳感器之間的距離，對局部放電進(jìn)行定位；另一路經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸線傳 輸至計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)進(jìn)行二次分析處理。
6、 如權(quán)利要求5所述的定位方法，其特征在于步驟l)所述電磁傳感器為超高頻天線或高頻電流傳感器中任一種，其中，超高頻天線為小型化窄帶天線，頻率范圍為350MHz 500MHz;高頻電流傳感器為高頻窄帶羅哥夫斯基線圈，其頻率范圍為 10MHz 30MHz;所述檢波電路頻率為10MHz 500MHz，該檢波電路采用高頻檢波二 極管，通過高頻檢波二極管的單向?qū)ㄐ?，使電容充放電，利用充放電的時(shí)間差，提 取超高頻或高頻信號(hào)的包絡(luò)曲線；所述諧振式超聲波傳感器為聲發(fā)射型或振動(dòng)接觸型 中任一種，其諧振頻率為40kHz;所述電荷前置放大器放大倍數(shù)為100倍；所述窄帶 帶通濾波器中心頻率為40kHz，頻帶范圍38 kHz -42 kHz。
7、 如權(quán)利要求6所述的定位方法，其特征在于所述電磁傳感器中的任一種和所 述諧振式超聲傳感器中的任一種為任意組合，對不同的電力設(shè)備所產(chǎn)生的局部放電故 障進(jìn)行檢測和定位；所述待測區(qū)域最大為10米。
8、 如權(quán)利要求7所述的定位方法，其特征在于所述電磁傳感器為小型窄帶天線， 所述諧振式超聲傳感器為聲發(fā)射型諧振式超聲波傳感器，該小型窄帶天線與聲發(fā)射型 諧振式超聲傳感器組合接入所述局部放電故障檢測定位儀，對電力設(shè)備架空線沿空氣 電暈放電故障以及絕緣子進(jìn)療局部放電故障的檢測定位。
9、 如權(quán)利要求7所述的定位方法，其特征在于所述電磁傳感器為小型窄帶天線， 所述諧振式超聲傳感器為振動(dòng)接觸型諧振式超聲波傳感器，所述小型窄帶天線與諧振 式接觸型超聲波傳感器組合接入所述局部放電檢測定位儀，對埋地電纜進(jìn)行局部放電 故障的檢測定位。
10、 如權(quán)利要求7所述的定位方法，其特征在于所述電磁傳感器為小型化窄帶 天線或羅哥夫斯基線圈；所述諧振式超聲傳感器為振動(dòng)接觸型諧振式超聲波傳感器， 所述小型化窄帶天線或羅哥夫斯基線圈之一與所述振動(dòng)接觸型諧振式超聲波傳感器組 合接入所述局部放電檢測定位儀，對氣體絕緣開關(guān)組合裝置或變壓器進(jìn)行局部放電故 障的檢測定位。
全文摘要
本發(fā)明公開一種局部放電故障檢測定位裝置及定位方法，該裝置包括2個(gè)傳感器、局部放電檢測定位儀和計(jì)算機(jī)；其中，傳感器為電磁傳感器和諧振式超聲傳感器；局部放電檢測定位儀內(nèi)并聯(lián)設(shè)有雙信號(hào)通道，和與雙信號(hào)通道輸出端相接的數(shù)據(jù)采集卡和液晶顯示屏；雙信號(hào)通道中一路為與外設(shè)的電磁傳感器相接的電磁通道，另一路為與外設(shè)的諧振式超聲傳感器相接的超聲通道；電磁通道與超聲通道接收的信號(hào)經(jīng)采集卡采集處理后，一路通過與采集卡連接的液晶顯示屏顯示，另一路經(jīng)數(shù)據(jù)線送至外設(shè)計(jì)算機(jī)。其測試方法簡單靈活，易操作，抗干擾功能強(qiáng)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中局部放電檢測手段單一的缺陷；實(shí)現(xiàn)對電力設(shè)備內(nèi)部的局部放電故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測定位。
文檔編號(hào)G01R31/12GK101644737SQ20091016993
公開日2010年2月10日 申請日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者宏 周, 張喬根, 朱太云 申請人:優(yōu)能電氣(天津)有限公司