電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)，包括：定向天線、信號調(diào)理器、信號采集器；所述定向天線、信號調(diào)理器、信號采集器依次連接；所述定向天線檢測電力套管的待測部位放電輻射出的電磁波信號，將所述電磁波信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并發(fā)送至所述信號調(diào)理器；所述信號調(diào)理器將所述電壓信號去噪并放大，將調(diào)理后的信號發(fā)送至所述信號采集器；所述信號采集器將所述調(diào)理后的信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換獲得數(shù)字信號，將所述數(shù)字信號進(jìn)行存儲并顯示。通過本實(shí)用新型方案，提高了檢測靈敏度，克服了變電站惡劣的電磁環(huán)境對局部放電檢測的強(qiáng)烈干擾。
【專利說明】電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]IlOkV及以上電壓等級的電力套管是變電站內(nèi)的主要電力設(shè)備，一旦發(fā)生絕緣故障，往往導(dǎo)致變電站甚至局部區(qū)域的停電，給經(jīng)濟(jì)和社會穩(wěn)定帶來巨大的負(fù)面影響。局部放電是這些設(shè)備內(nèi)部絕緣故障的前期征兆和重要誘因，及時(shí)發(fā)現(xiàn)局部放電現(xiàn)象、確定放電部位和排除引起局部放電的絕緣缺陷是避免設(shè)備內(nèi)部絕緣故障的有效措施。隨著經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展對供電可靠性要求的提高和狀態(tài)檢修技術(shù)的發(fā)展，電力設(shè)備內(nèi)部局部放電故障的帶電檢測勢在必行。
[0003]傳統(tǒng)的局部放電帶電檢測技術(shù)有:超聲波法、寬帶電流法、特高頻法等。目前這些技術(shù)主要用于變壓器、GIS設(shè)備內(nèi)部的局部放電檢測。超聲波信號自套管內(nèi)部向外輻射時(shí)衰減極為嚴(yán)重，致使其靈敏度極低。寬帶電流法需要通過羅氏線圈耦合放電回路中的脈沖電流信號，由于安裝傳感器困難導(dǎo)致這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度大。特高頻法通過耦合局部放電輻射的電磁波實(shí)現(xiàn)局部放電檢測，傳統(tǒng)的特高頻檢測技術(shù)及裝置用于套管內(nèi)部的局部放電故障檢測時(shí)效果不佳，主要體現(xiàn)在以下兩方面:(1)靈敏度低。這種電力設(shè)備安裝位置高，距離安全區(qū)域較遠(yuǎn)，信號衰減較為嚴(yán)重。(2)抗干擾能力差。由于變電站內(nèi)電磁環(huán)境極為惡劣，給這種方法造成了強(qiáng)烈干擾，導(dǎo)致局部放電信號被淹沒。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]基于此，有必要針對電力套管局部放電檢測靈敏度低、抗干擾性差的問題，提供一種電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)。
[0005]一種電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)，包括:定向天線、信號調(diào)理器、信號采集器；
[0006]所述定向天線、信號調(diào)理器、信號采集器依次連接；
[0007]所述定向天線檢測電力套管的待測部位放電輻射出的電磁波信號，將所述電磁波信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并發(fā)送至所述信號調(diào)理器；
[0008]所述信號調(diào)理器將所述電壓信號去噪并放大，將調(diào)理后的信號發(fā)送至所述信號采集器；
[0009]所述信號采集器將所述調(diào)理后的信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換獲得數(shù)字信號，將所述數(shù)字信號進(jìn)行存儲并顯示。
[0010]上述電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)，首先通過定向天線接收來自套管局部放電的電磁波信號，其次對定向天線輸出的信號進(jìn)行濾波和放大，最后采用信號采集器轉(zhuǎn)化、存儲、顯示。利用定向天線可以非常靈敏地接收來自于其正前方的信號，同時(shí)大大降低對于其他方向傳播過來的電磁波的接收能力，顯示出了良好的靈敏度和抗干擾能力。結(jié)合信號調(diào)理器，大大提高對被測設(shè)備放電信號的接受增益，同時(shí)降低對設(shè)備周圍電磁干擾的接受增益，克服了變電站惡劣的電磁環(huán)境對局部放電檢測的強(qiáng)烈干擾。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)的聚束天線的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3為本實(shí)用新型電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)具體運(yùn)用實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0014]以下針對本實(shí)用新型電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)的各實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0015]如圖1所示，為本實(shí)用新型電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，包括:定向天線、信號調(diào)理器、信號采集器；
[0016]定向天線、信號調(diào)理器、信號采集器依次連接；其中，使用時(shí)，定向天線的接收端指向電力套管的待測部位，定線天線的信號輸出端與信號調(diào)理器連接。定向天線、信號調(diào)理器、信號采集器之間的連接可以是有線連接，也可以是無線連接。
[0017]定向天線檢測電力套管的待測部位放電輻射出的電磁波信號，將電磁波信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并發(fā)送至信號調(diào)理器；定向天線可以是很多種，比如可以是聚束天線。由于聚束天線具有很好的定向性，能夠靈敏地檢測來自電力套管的局部放電信號，同時(shí)降低對其他方位的信號的接收能力。
[0018]信號調(diào)理器將電壓信號去噪并放大，將調(diào)理后的信號發(fā)送至信號采集器；信號調(diào)理器的主要作用是消除在定線天線內(nèi)接收到的電磁波干擾信號，同時(shí)放大定向天線傳輸?shù)碾妷盒盘?，提高信噪比?br> [0019]信號采集器將調(diào)理后的信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換獲得數(shù)字信號，將數(shù)字信號進(jìn)行存儲并顯不O
[0020]在其中一個實(shí)施例中，如圖2所示，定向天線包括單繞軸向模螺旋天線210和深錐形接地面220，深錐形接地面包括大端和小端；單繞軸向模螺旋天線設(shè)于深錐形接地面中，其中單繞軸向模螺旋天線的中心線與深錐形接地面的中心線重疊，單繞軸向模螺旋天線的傳輸方向與深錐形接地面的大端指向小端方向相同。
[0021]深錐形接地面是指帶孔深錐形管狀接地面。使用這種組合的聚束天線時(shí)，單繞軸向模螺旋天線的中心線對準(zhǔn)待測量部位，即可實(shí)現(xiàn)智能接收這個方向的信號，屏蔽其他方向的信號，從而克服了干擾性。其中，深錐形接地面包括兩端，大端是指深錐形接地面開口大的一端，小端是指開口小的一端。單繞軸向模螺旋天線的傳輸方向是指接收端到發(fā)送端的方向，即天線接收端到發(fā)送端的方向與接地面的大端到小端方向相同。
[0022]在其中一個實(shí)施例中，當(dāng)采用單繞軸向模螺旋天線和深錐形接地面這種組合天線時(shí)，為了提高天線的定向性，可以使單繞軸向模螺旋天線的半功率波瓣寬度為20°、增益為13.6dB、定向性為20dB。
[0023]在其中一個實(shí)施例中，當(dāng)采用單繞軸向模螺旋天線和深錐形接地面這種組合天線時(shí)，單繞軸向模螺旋天線的中心頻率為1.5GHz、工作頻率范圍為IGHz至2GHz?？梢蕴岣咛炀€的定向性，并且信噪比高。
[0024]在其中一個實(shí)施例中，當(dāng)采用單繞軸向模螺旋天線和深錐形接地面這種組合天線時(shí)，深錐形接地面可以是深錐形接地面。深錐形接地面的小端直徑為150mm、大端直徑為1125_。這里的小端直徑是指深錐形的底端直徑，大端直徑是指深錐形最大開口直徑。采用這種構(gòu)造的深錐形接地面可以提高天線的定向性，有效屏蔽其他方向信號。
[0025]在其中一個實(shí)施例中，信號調(diào)理器包括高通濾波器和功率放大器，高通濾波器將電壓信號去噪，功率放大器將去噪后的信號放大。作為一種優(yōu)選方式，采用高通濾波器去除變電站環(huán)境內(nèi)電磁波干擾，高通濾波器的下限截止頻率為1GHz，上限截止頻率為2GHz，阻帶增益為_40dB。采用這種頻帶可濾除變電站內(nèi)存在的電暈等干擾信號，且可提高時(shí)間差精度。
[0026]作為一種優(yōu)選方式，功率放大器的下限截止頻率為1GHz，上限截止頻率為2GHz，在此頻帶內(nèi)的增益為20dB。
[0027]在其中一個實(shí)施例中，信號采集器的模擬帶寬為2.5GHz，通道數(shù)為4，每通道的采樣率為40GS/s。
[0028]采用聚束天線檢測設(shè)備內(nèi)部的局部放電信號，結(jié)合信號調(diào)理器，大大提高對被測設(shè)備放電信號的接受增益，同時(shí)降低對設(shè)備周圍電磁干擾的接受增益，克服了變電站惡劣的電磁環(huán)境對局部放電檢測的強(qiáng)烈干擾。
[0029]上述各實(shí)施例可以自由組合，比如描述功率放大器的參數(shù)的實(shí)施例和描述高通濾波器參數(shù)的實(shí)施例組合，描述單繞軸向模螺旋天線的中心頻率參數(shù)和工作頻率范圍的實(shí)施例可以和描述深錐形接地面參數(shù)的實(shí)施例組合等等，在此不再一一贅述。
[0030]本文舉其中一個運(yùn)用實(shí)例進(jìn)行說明，如圖3所示，本實(shí)用新型系統(tǒng)包括聚束天線310、信號調(diào)理器320、信號采集器330。其中，圖3中，340是電力套管，350是高壓導(dǎo)線。使用本系統(tǒng)時(shí)，將聚束天線310對準(zhǔn)大型電力設(shè)備的電力套管340的待測部位，聚束天線310檢測電力套管的待測部位放電輻射出的電磁波信號，將所述電磁波信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并發(fā)送至所述信號調(diào)理器320。信號調(diào)理器320將所述電壓信號去噪并放大，將調(diào)理后的信號發(fā)送至所述信號采集器330。信號采集器330將所述調(diào)理后的信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換獲得數(shù)字信號，將所述數(shù)字信號進(jìn)行存儲并顯示。
[0031]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括:定向天線、信號調(diào)理器、信號采集器； 所述定向天線、信號調(diào)理器、信號采集器依次連接； 所述定向天線檢測電力套管的待測部位放電輻射出的電磁波信號，將所述電磁波信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并發(fā)送至所述信號調(diào)理器； 所述信號調(diào)理器將所述電壓信號去噪并放大，將調(diào)理后的信號發(fā)送至所述信號采集器； 所述信號采集器將所述調(diào)理后的信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換獲得數(shù)字信號，將所述數(shù)字信號進(jìn)行存儲并顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述定向天線為聚束天線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述定向天線包括單繞軸向模螺旋天線和深錐形接地面，深錐形接地面包括大端和小端； 所述單繞軸向模螺旋天線設(shè)于所述深錐形接地面中，其中所述單繞軸向模螺旋天線的中心線與深錐形接地面的中心線重疊，所述單繞軸向模螺旋天線的傳輸方向與所述深錐形接地面的大端指向小端方向相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述單繞軸向模螺旋天線的半功率波瓣寬度為20°、增益為13.6dB、定向性為20dB。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述單繞軸向模螺旋天線的中心頻率為1.5GHz、工作頻率范圍為IGHz至2GHz。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述深錐形接地面的小端直徑為150mm、大端直徑為1125mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述信號調(diào)理器包括高通濾波器和功率放大器，所述高通濾波器將所述電壓信號去噪，所述功率放大器將去噪后的信號放大。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述高通濾波器的下限截止頻率為1GHz，上限截止頻率為2GHz，阻帶增益為-40dB。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述功率放大器的下限截止頻率為IGHz，上限截止頻率為2GHz，在此頻帶內(nèi)的增益為20dB。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的電力套管局部放電帶電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述信號采集器的模擬帶寬為2.5GHz，通道數(shù)為4，每通道的采樣率為40GS/s。
【文檔編號】G01R31/12GK203720304SQ201320824930
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】曲德宇, 王勇, 黃炎光, 肖天為, 張顯聰, 陳俊, 劉民, 熊俊, 鄭書生, 李成榕 申請人:廣州供電局有限公司, 華北電力大學(xué)