專利名稱：一種電力電纜絕緣缺陷的聲電檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力電纜檢測技術，是一種利用聲電檢測技術和聲電絕緣缺陷或故障定位技術，通過在線監(jiān)測電纜的局部放電或對電纜局部放電進行巡檢，及早發(fā)現(xiàn)電纜中的局部缺陷，并進行定位的一種電力電纜絕緣缺陷的聲電檢測裝置。
背景技術：
電力電纜一般鋪設在地下，其運行環(huán)境相當惡劣。電纜在鋪設、安^il程中也常常會出現(xiàn)各種絕緣隱患，如受潮、電纜金屬屏蔽層崩裂或電纜本體
機械應力內(nèi)傷、電纜接頭處芯線臟污等。XLPE絕緣介質中氣泡、裂紋、針刺、芯線臟污等在高電壓下會發(fā)生介損增大、局部放電等現(xiàn)象，導致絕緣材料逐漸老化，甚至絕緣擊穿故障，而且絕緣介質中局部缺陷也是電纜故障的一個最主要的原因，因此電纜局部缺陷弓跑的局部放電及早發(fā)現(xiàn)和定位對高壓電纜的質量管理非常重要。
目前已有的電纜檢測裝置有聲測儀，禾U用電容放電產(chǎn)生的音,艦電磁波輻射，通過壓電式探頭檢測信號并放大來確定故障點的位置。還有一類音頻感應儀是在電纜故障回路中輸入電磁波信號，通過電磁波遇故障點后改變方向來判定故障點的位置。上述檢測儀中4戲取單一的檢測方式，對故障點①不肯腿到對受潮、電纜金屬屏蔽層崩裂或電纜本體機te力內(nèi)傷、電纜接頭處芯線臟污等電纜進行檢測；②對于現(xiàn)場干擾很大信號沒有進行抗干擾處理；③原有的電學檢測方法，PD產(chǎn)生高頻、低幅擾動信號，這種檢測方法抗干擾能力差、精度低、不能定位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點，提供一種電力電纜絕緣缺陷的聲電檢測裝置，它利用超聲和高頻羅式線圈對電纜絕緣缺陷進行檢測，會嫩及早地發(fā)現(xiàn)電纜中局部缺陷，并及時掌握電纜運行狀況，預防重大事故的發(fā)生。
為達到上述目的，本發(fā)明所采取的技術方案是， 一種電纜絕緣缺陷的聲電檢測裝置，包括待檢電纜以及與待檢電纜相連接的雙通道檢測機構，該雙
通道檢測機構的輸出端與接收裝置相連；所^I道檢測機構包括分別與待檢電纜相連的電磁波檢測頭和探頭表面涂覆有硅脂的超聲波檢測頭，電磁波檢測頭與超聲波檢測頭再分別與各自信號采集處理器電連接，將雙通道檢測機構檢測到的電纜絕緣缺陷信號傳遞至信號采集處理器；經(jīng)信號處理器處理后的信號發(fā)送至信號顯示報警系統(tǒng)，實現(xiàn)電纜絕緣缺陷的檢測報警。
所述超聲波檢測頭為超聲波傳繊，電磁波檢測頭為射頻傳繊，在超聲波傳感器的表面必須涂覆有硅脂。
所述信號采集處理器分別為射頻信號處理器和超聲波信號處理器；其中，射頻信號處理器包括相互依次電連接的射頻前置放大器、射頻精密整流器、低通濾波器、高速比較器、觸發(fā)器；超聲波信號處理器包括相互依次電連接的超聲波前置放大器、高速濾波器、超聲波精密整流器、低通濾波器、放大器及緩沖器。
該電纜絕緣缺陷檢測裝置具體通過下述方案實現(xiàn)，首先一路電磁波檢測頭移至被觀,體，將檢觀倒的電磁信號輸入給射頻前置放大器纟謝頻前置放大器放大，經(jīng)放大的電磁信號魏頻精密整流體流，再經(jīng)低通濾波器跳高速比較器將經(jīng)濾波電磁信號與觸發(fā)器比較，由數(shù)字電路輸出至微處理器；
另一路超聲波檢測頭也同樣移至被測物體，對于超聲傳感器，必須在探頭表面涂覆硅脂，將檢測至啲超聲波信號輸入給超聲波前置放大器經(jīng)超聲波前置放大器放大，經(jīng)放大的超聲波信號再經(jīng)高速濾波器i^波，并經(jīng)超聲波精密整流器整流，再經(jīng)低通濾波器濾波，經(jīng)纟麼波后的超聲波信號由放大器及緩沖器模擬輸出至微處理器；
微處理器將前置處理后的電磁信號和超聲波信號幅值進行時間延遲計
算，并經(jīng)計^m在線調(diào)整，將檢測至啲絕緣缺陷信號向報警系統(tǒng)發(fā)出聽覺和
4視覺報警。
本發(fā)明在現(xiàn)場電磁干擾強烈時，采用諧振式超聲傳感器與局部放電檢測
儀組剖4發(fā)模式對待檢電纜進行檢測；諧振式超聲傳感器與局部放電檢測儀為電連接結構，通過諧振式超聲傳感器將檢測妾啲信號傳遞至局部放電檢測儀，局部放電檢測儀再將強干擾電磁信號傳遞給信號采集處理器；信號采集處理器將處理后的f言號發(fā)送至f言號手艮警器，實現(xiàn)電纜絕緣缺陷的檢測報警。
當現(xiàn)場機f賺動等噪聲干擾強烈時，采用電磁傳感器與局部放電檢測儀組，發(fā)模式對對電力設備中待檢電纜局部放電故障點進行檢測和定位；電磁傳感器與局部放電檢測儀為電連接結構，通過電磁傳感器將檢測到的信號
傳遞至局部放電檢測儀，局部放電檢測儀再將強機械振動a華聲信號傳遞給信
號采集處理器；信號處理器將處理后的信號發(fā)送至信號報警器，實現(xiàn)電纜絕緣缺陷的檢測報警。
當有局部放電故障發(fā)生時，采用電磁傳自和減諧振式超聲傳感器的探測，對部放電點的距離進行采集，在發(fā)現(xiàn)有局部放電故障發(fā)生的同時，即可確定該局部放電故障點與局部放電檢測儀的距離。及時對該局部放電故障點進行處理和修復。
本發(fā)明開發(fā)高靈敏度、寬頻帶檢測線圈，可在帶電或電纜試驗時檢測電纜中局部放電、故障前的早期缺陷；同時開發(fā)寬頻帶、高增，聲檢測系統(tǒng)，用于電纜故障的監(jiān)測。
采用諧振超聲和電磁超高頻技術相結合的方式對電力設備內(nèi)部或局部放電點進行檢測和準確定位，克服了目前局部放電檢測技術中僅用聲鄉(xiāng)或僅用超高頻等單一手段進行檢測的不準確、易漏檢等缺陷。并M用在超聲波傳感器的表面必須涂覆有硅脂，用于降低超聲傳感器界面接觸熱阻，增加其檢測靈 ，會樹受潮、電纜金屬屏蔽層崩裂或電纜接頭處芯線臟污等電纜進線精確檢測。
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)采集卡靈活的信號采集、通過局部放電檢測儀不同觸發(fā)方式的應用，提高了不同環(huán)境下電力設備局部放電檢測定位的抗干擾能力。其檢測方式靈活，便于操作。
禾u用聲電檢測技術和聲電絕緣缺陷或故障定位技術，通過在線監(jiān)測電纜的局部放電或對電纜局部放電進行巡檢，可以及早發(fā)現(xiàn)電纜中的局部缺陷，
并進行定位。
本發(fā)明的另一特點現(xiàn)場干擾很大，必須對信號抗干擾處理，提高儀器的抗干擾性能，提取局部放電信號，并判斷兩路信號的相關性，從而提取真實的局部放電信號。然后根據(jù)采集的局放或故障信號，計算信號之間的時間差，對局部放電或故障進行定位。對脈沖信號的幅值和頻率進行分析處理，通過標定、校準等，確定局部放電量的大小。同時開發(fā)出相應分析軟件。
本發(fā)明的有益效果是采用諧振超聲和電磁超高頻技W目結合的方式對電力設備內(nèi)部或局部放電點進行檢測，同時還可以根據(jù)電磁傳感器和/或諧振式超聲傳感器的探測，對其局部放電點的距離進行采集，在發(fā)現(xiàn)有局部放電故障發(fā)生的同時，即可確定該局部放電故障點與局部放電檢測儀的距離，及時對該局部放電故障點進行處理和修復。
本發(fā)明的特點是①育樹受潮、電纜金屬屏蔽層崩裂或電纜接頭處芯線臟污等電纜進線檢測；②對于現(xiàn)場干擾很大信號進行抗干擾處理，對局部放電或故障進行準確定位；(D超聲和電磁M道同時探測，集成高通濾波器及低通濾波器，可以防止現(xiàn)場的干擾，聲鄉(xiāng)檢測技術優(yōu)點動態(tài)、實時、連續(xù)、三維PD源定位、高效、低耗。


圖1是本檢測裝置系統(tǒng)示意圖2是，測裝置具體結構示意圖3是經(jīng)過處理的模擬信號；
圖4是電網(wǎng)的合理檢修框圖。具體實歸式
下面結合附圖對本發(fā)明的結構原理和工作原理作進一步詳細說明。參見圖1所示，該電纜絕緣缺陷的聲電檢測裝置利用聲電檢測技斜口利用聲電絕緣缺陷或故障定位技術，通過在線監(jiān)測電纜的局部放電進行巡檢，及早發(fā)現(xiàn)電纜中的局部缺陷并進行定位。該裝置包括待檢電纜以及與待檢電纜相連接的雙通道檢測機構，該雙通道檢測機構的輸出端與接收裝置相連，
所述該雙通道檢測機構包括分別與待檢電纜相連的電磁波檢測頭及探頭超聲波檢測頭，在該超聲波檢測頭的表面涂覆有硅脂，電磁波檢測頭與超聲波檢測頭再分別與信號采集處理器電連接，將雙通道檢測頭檢觀倒的電纜
絕緣缺陷信號傳遞至信號采集處理器；經(jīng)信號處理器處理后的信號發(fā)送至信
號顯示報警器，顯示報警器為一微處理器，它將信號幅值進行時間延遲計算，
并經(jīng)計對幾在線調(diào)整數(shù)據(jù)記錄，然后將信號傳遞至報警系統(tǒng)實現(xiàn)電纜絕緣缺
陷的檢測報警。本發(fā)明采取雙通道檢測，根據(jù)電磁波和超聲波間時間差對故
障位置進行準確定位。
本發(fā)明的電磁波檢測頭采用的是射頻傳感器，超聲波檢測頭采用的是超聲波傳感器。
如圖2所示，信號采集處理器分別為射頻信號處理器和超聲波信號處理器；其中，射頻信號處理器包括有射頻前置放大器、射頻精密整流器、低通*波器(lMHz)、高速比較器、觸發(fā)器，其相互依次電連接；超聲波信號處理器包括有超聲波前置放大器、高速滄波器(125KHz)、超聲波精密整流器、低通濾波器(lKHz)、放大器及緩沖器，其相互依次電連接。
該電纜絕緣缺陷檢觀蝶置具體通過下述方案實現(xiàn)，首先一路電磁波檢測
頭(射頻傳感器)移至被測物體，然后用力壓在被測物體表面，如GIS外殼、開關柜柜體、電纜表面等。將檢測到的電磁信號輸入給射頻放大器鄉(xiāng)5M頻放大器放大，經(jīng)放大的電磁信號鄉(xiāng)勁寸頻精密整流離流，再經(jīng)低通滄波器濾波，高速比較器將經(jīng)濾波電磁信號與觸發(fā)器比較，本發(fā)明利用監(jiān)測設備發(fā)生電磁信號和超聲信號，信號通過濾波器對現(xiàn)場干擾信號的滄波與觸發(fā)值比較，進
7行精確定位，再由數(shù)字電路輸出至微處理器。
另一路超聲波檢測頭(超聲波傳感器)也同樣移至被測物體，對于超聲 傳繊，必須在探頭表面涂覆硅脂，涂覆硅脂是用于降低超聲傳繊界面接 觸熱阻，起傳熱媒介作用，增加了其檢測靈敏度，會樹受潮、電纜金屬屏蔽 層崩裂或電纜接頭處芯線臟污等電纜進線精確檢測。將檢測到的超聲波信號 輸入給超聲波前置放大器經(jīng)超聲波前置放大器放大，經(jīng)放大的超聲波信號再 經(jīng)高速濾波器濾波，并經(jīng)超聲波精密整流鵬荒，再經(jīng)低通繊器微，經(jīng)
濾波后的超聲波信號由放大器及緩沖器模擬輸出至微處理器；微處理器將前 置處理后的電磁信號和超聲波信號幅值進行時間延遲計算，并經(jīng)計^tl在線 調(diào)整，將檢測到的絕緣缺陷信號向報警系統(tǒng)發(fā)出聽覺和視覺報警。
測量中如果發(fā)現(xiàn)干擾較大，可增加觸發(fā)電平和閾值；如果信號超出顯示， 可降低電磁或超聲增益；如果測量信號很微弱，可增加電磁^g聲增益。對 于現(xiàn)場干擾很大信號進行抗干擾處理，對局部放電或故障進行準確定位。
本發(fā)明采取超聲和電磁雙通道同時探測，集成高通濾波器及低通濾波 器，可以防止現(xiàn)場的干擾，聲鄉(xiāng)檢測技術優(yōu)點動態(tài)、實時、連續(xù)、三維 PD源定位、高效、低耗。
本發(fā)明不僅限于上述實施方式，還有多項檢測方式，在現(xiàn)場電磁干擾強 烈時，采用諧振式超聲傳感器與局部放電檢測儀組合觸發(fā)模式對待檢電纟腿 行檢測；其為電連接結構，通過諧振式超聲傳繊將檢領倒的信號傳遞至局 部放電檢測儀，局部放電檢測儀再將強干擾電磁信號傳遞給信號采集處理 器；信號采集處理器將處理后的信號發(fā)送至信號報警器，實現(xiàn)電纜絕緣缺陷
當現(xiàn)場機械振動等噪聲干擾強烈時，采用電磁傳感器與局部放電檢測儀 組合觸發(fā)模式對待檢電纜局部放電故障點進行檢測和定位；通過電磁傳繊 將檢測至啲信號傳遞至局部放電檢測儀，局部放電檢測儀再將強機械振動噪 聲信號傳遞給信號采集處理器；信號處理器將處理后的信號發(fā)送至信號報警 器，實現(xiàn)電纜絕緣缺陷的檢測報警。當有局部放電故障發(fā)生時，采用電磁傳，和減諧振式超聲傳感器的探 測，對局部放電點的距離進行采集，在發(fā)現(xiàn)有局部放電故障發(fā)生的同時，即
可確定該局部放電故障點與局部放電檢測儀的距離。采用i皆振超聲和電磁超 高頻技 目結合的方式對電力設備內(nèi)部或局部放電點進行檢測和準確定位。 本發(fā)明還有其他的檢測方式，如將超聲波檢測頭替換為超聲和高頻羅式
線圈對絕緣缺陷進行檢測。包括高靈驗、寬頻帶檢測線圈寬頻帶、高增 益超聲檢測系統(tǒng)。步驟l)檢測設備發(fā)生電磁信號與超聲信號；2)通過電磁 傳感器與諧振魏聲傳感器不同的組合方式和數(shù)據(jù)采集卡靈活的信號采集。
參見圖3所示，諧振超聲和電磁超高頻技^目結合對電力設備內(nèi)部^M 部放電點進行檢測，經(jīng)過處理的模擬信號，信號經(jīng)過處理之后可同時在報警 監(jiān)視器以波形的方式顯示出來，圖中上方是電磁信號，下方是超聲信號。報 警系統(tǒng)將此視覺報警信號傳遞給聲音報警器發(fā)出聽覺報警。
參見圖4所示，合理檢修是電網(wǎng)安全運行的必要手段，絕緣狀態(tài)檢測是 合理檢修的基礎，本發(fā)明在設備帶電的狀態(tài)下，可對設備進行檢測和巡視。 對設備損壞前的預試。能夠檢測到電力設備內(nèi)破壞性局部放電的存在，監(jiān)測 系統(tǒng)的最大困難是在變電站現(xiàn)場存在強烈電磁干擾的情況下能檢測到局部 放電。眾所周知，局部放電在產(chǎn)，頻信號的同時也產(chǎn)生一超聲脈沖信號， 械測裝置在檢測局部放電^l寸的電磁信號的同時也檢測其超聲信號，對超 聲信號、電磁信號及其間的時鄉(xiāng)行信號處理，可用來確定局部放電及其位 置。
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權利要求
1、一種電力電纜絕緣缺陷的聲電檢測裝置，其特征在于包括待檢電纜以及與待檢電纜相連接的雙通道檢測機構，該雙通道檢測機構的輸出端與接收裝置相連；所述雙通道檢測機構包括分別與待檢電纜相連的電磁波檢測頭和探頭表面涂覆有硅脂的超聲波檢測頭，電磁波檢測頭與超聲波檢測頭再分別與各自信號采集處理器電連接，將雙通道檢測機構檢測到的電纜絕緣缺陷信號傳遞至信號采集處理器；經(jīng)信號處理器處理后的信號發(fā)送至信號顯示報警系統(tǒng)，實現(xiàn)電纜絕緣缺陷的檢測報警。
2、 根據(jù)權利要求1所述的電力電纜絕緣缺陷的聲電檢測裝置，其特征 在于所述超聲波檢測頭為超聲波傳感器，電磁波檢測頭為射頻傳感器。
3、 根據(jù)權利要求1所述的電力電纜絕緣缺陷的聲電檢測裝置，其特征 在于所述信號采集處理器分別為射頻信號處理器和超聲波信號處理器；其 中，射頻信號處理器包括依次相互電連接的射頻前置放大器、射頻精密整流 器、低通^^波器、高速比較器、觸發(fā)器；超聲波信號處理器包括依次相互電連接的超聲波前置放大器、高速、搶波 器、超聲波精密整流器、低通搶波器、放大器及緩沖器；所述顯示報警系統(tǒng)包括相互電連接的微處理器、聽覺和視覺報警器。
4、 根據(jù)權利要求1所述的電力電纜絕緣缺陷的聲電檢測裝置，其特征 在于所述檢測頭采用諧振繩聲傳繊與局部放電檢測儀組合觸發(fā)模式對 待檢電纜進行檢測。
5、 根據(jù)權利要求1所述的電力電纜絕緣缺陷的聲電檢測裝置，其特征 在于所述檢測頭采用電磁傳感器與局部放電檢測儀組合觸發(fā)模式對待檢電 纜局部放電故障點進行檢測和定位。
6、 根據(jù)權利要求1所述的電力電纜絕緣缺陷的聲電檢測裝置，其特征 在于所述檢測頭采用電磁傳感器和減諧振式超聲傳感器的探測，對局部放 電點的距離進行采集，確定該局部放電故障點與局部放電檢測儀的距離。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電力電纜絕緣缺陷的聲電檢測裝置，其特征在于包括待檢電纜以及與待檢電纜相連接的雙通道檢測機構，該雙通道檢測機構的輸出端與接收裝置相連；所述雙通道檢測機構包括分別與待檢電纜相連的電磁波檢測頭和探頭表面涂覆有硅脂的超聲波檢測頭，電磁波檢測頭與超聲波檢測頭再分別與各自信號采集處理器電連接，將雙通道檢測機構檢測到的電纜絕緣缺陷信號傳遞至信號采集處理器；經(jīng)信號處理器處理后的信號發(fā)送至信號顯示報警系統(tǒng)，實現(xiàn)電纜絕緣缺陷的檢測報警。通過在線監(jiān)測電纜的局部放電或對電纜局部放電進行巡檢，及早發(fā)現(xiàn)電纜中的局部缺陷，并進行定位?？梢约霸绲匕l(fā)現(xiàn)電纜中局部缺陷，并及時掌握電纜運行狀況，預防重大事故的發(fā)生。
文檔編號G01R31/12GK101666850SQ20091002412
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權日2009年9月29日
發(fā)明者龐建嶺, 京 張, 白延清, 靖 許, 趙維芳, 魏小龍 申請人:延安供電局