本實用新型涉及一種檢測技術，尤其涉及一種局部放電和溫度的復合檢測裝置。

背景技術：

電力設備在長期運行和裝配過程中存在的人為因素、電效應、熱效應以及化學效應等因素，會造成絕緣劣化，導致電氣絕緣強度降低，引起局部放電，或者出現(xiàn)導電連接部分的接觸不良，內(nèi)部溫度過高等不利因素。各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示局部放電和發(fā)熱是電力設備在運行中最主要的兩種缺陷類型。因此局部放電檢測和溫度檢測也是目前廣泛應用于電力設備檢測的兩種檢測方式。

局部放電的檢測主要有脈沖電流法、特高頻檢測法、高頻電流檢測法、超聲檢測法等。其中脈沖電流不適用于現(xiàn)場檢測，較為成熟的局部放電檢測技術主要有超高頻和超聲波局部放電檢測法，在線局放監(jiān)測設備主要采用超高頻原理，目前一般都是采取內(nèi)部合適位置安裝內(nèi)置式傳感器或在外部電磁波可泄露出來的地方安裝外置式超高頻探頭的方式。

溫度檢測采用的方式主要包括：紅外測溫、光纖測溫以及聲表面波(SAW)無源無線測溫等。紅外測溫主要采用人工巡檢的方式，但無法繞過遮擋物測量溫度，光纖傳感器設備造價較高，聲表面波無源無線測溫方案在高壓電力設備溫度測量中應用廣泛，它具有純無源、壽命長、抗放電沖擊和抗電磁干擾能力強等優(yōu)點。

電力設備的絕緣系統(tǒng)上持續(xù)的局部放電會引起設備局部的溫度上升，而持續(xù)的溫度上升也會引起絕緣材料的劣化，從而加劇設備內(nèi)部的局部放電。因此局部放電和溫度兩個特征量之間存在很強的相關性，同時檢測兩種變量可以更好的掌握設備的狀態(tài)，為設備的差異化狀態(tài)檢修策略提供支持。而當前針對設備的局部放電和溫度的檢測都是分別單獨進行的，尚未有同時檢測兩種特征量的檢測技術。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的之一是提供一種局部放電和溫度的復合檢測裝置，該裝置可以復合檢測目標的局部放電和溫度兩種特征量，從而基于該兩種特征量之間的關聯(lián)更好地評估目標的狀態(tài)。

根據(jù)上述實用新型目的，本實用新型提出了一種局部放電和溫度的復合檢測裝置，其包括：

溫度傳感器，其被配置為發(fā)射表征目標溫度大小的溫度信號；

復合傳感天線，其被配置為接收和發(fā)射信號，例如接收局部放電電磁波信號，同時用于發(fā)射溫度傳感器控制信號并接受溫度傳感器的回波信號；

閱讀器，其與所述復合傳感天線連接，可采集其中傳輸?shù)男盘枺?/p>

其中，所述閱讀器被配置為：在一時間段內(nèi)接收所述目標產(chǎn)生的局部放電信號；在另一時間段內(nèi)通過所述復合傳感天線發(fā)射激勵信號以觸發(fā)所述溫度傳感器發(fā)射所述溫度信號，并接收該溫度信號。

本實用新型所述的局部放電和溫度的復合檢測裝置中，所述閱讀器通過上述配置，使得所述閱讀器可以通過所述復合傳感天線在一時間段內(nèi)接收所述目標產(chǎn)生的局部放電信號，在另一時間段內(nèi)發(fā)射激勵信號以觸發(fā)所述溫度傳感器發(fā)射所述溫度信號，并接收該溫度信號，從而使得本實用新型裝置可以分時復合檢測目標的局部放電和溫度兩種特征量，以基于該兩種特征量之間的關聯(lián)更好地評估目標的狀態(tài)。

本實用新型所述的局部放電和溫度的復合檢測裝置中，所述一時間段和另一時間段可以設置為有規(guī)律的交替循環(huán)序列，從而自動分時循環(huán)檢測局部放電和溫度。通常，局部放電檢測的時間占比比溫度檢測的時間占比大，例如溫度檢測可以設置為每十分鐘檢測一次，在不檢測溫度時持續(xù)檢測局部放電。

進一步地，本實用新型所述的局部放電和溫度的復合檢測裝置中，所述閱讀器包括：

接收機，其與所述復合傳感天線通過一第一射頻開關連接，被配置為接收所述局部放電信號和溫度信號；

發(fā)射機，其與所述復合傳感天線通過所述第一射頻開關連接，被配置為發(fā)射所述激勵信號；

信號處理與控制模塊，其與所述接收機和發(fā)射機分別連接；

其中，所述信號處理與控制模塊被配置為：在一時間段內(nèi)控制所述第一射頻開關切換至所述接收機和復合傳感天線導通的位置，以接收所述局部放電信號；在另一時間段內(nèi)控制所述第一射頻開關切換至所述發(fā)射機和復合傳感天線導通的位置，以發(fā)射所述激勵信號，然后控制所述第一射頻開關切換至所述接收機和復合傳感天線導通的位置，以接收所述溫度信號。

上述方案中，所述第一射頻開關在所述信號處理與控制模塊的控制下使得所述發(fā)射機和接收機得以復用所述復合傳感天線，從而使得所述閱讀器得以復合檢測目標的局部放電和溫度。

更進一步地，上述局部放電和溫度的復合檢測裝置中，所述接收機包括：

第一接收電路，其被配置為接收所述局部放電信號；

第二接收電路，其被配置為接收所述溫度信號；

第二射頻開關，所述第一接收電路和第二接收電路分別通過所述第二射頻開關與所述第一射頻開關連接；

其中，所述信號處理與控制模塊還被配置為：在接收所述局部放電信號時，控制所述第二射頻開關切換至所述第一接收電路和第一射頻開關導通的位置；在接收所述溫度信號時，控制所述第二射頻開關切換至所述第二接收電路和第一射頻開關導通的位置。

上述方案中，所述第二射頻開關在所述信號處理與控制模塊的控制下使得所述第一接收電路和第二接收電路得以復用所述復合傳感天線，從而使得所述閱讀器得以復合檢測目標的局部放電和溫度。

更進一步地，上述局部放電和溫度的復合檢測裝置中，所述第一射頻開關和第二射頻開關之間還連接有低噪放大器。

上述方案中，所述低噪放大器被配置為提高信號增益。

更進一步地，上述局部放電和溫度的復合檢測裝置中，所述第一接收電路包括檢波電路。

更進一步地，上述局部放電和溫度的復合檢測裝置中，所述第二接收電路包括射頻濾波器。

更進一步地，上述局部放電和溫度的復合檢測裝置中，所述信號處理與控制模塊包括ADC(模數(shù)轉換)模塊。

上述方案中，所述ADC模塊被配置為將接收到的模擬信號轉換為數(shù)字信號，以利于存儲或者進一步的處理。

優(yōu)選地，本實用新型所述和上述任一局部放電和溫度的復合檢測裝置中，所述溫度傳感器為聲表面波傳感器。

上述方案中，通過聲表面波傳感器可以實現(xiàn)無源無線測溫，尤其適合高壓電力設備的溫度測量，具有純無源、壽命長、抗放電沖擊和抗電磁干擾能力強等優(yōu)點。其中，當所述復合傳感天線發(fā)射激勵信號時，聲表面波傳感器接收所述激勵信號并產(chǎn)生回波信號，由于聲表面波傳感器的性質，該回波信號與目標溫度之間存在特定的對應關系，因此可以作為表征目標溫度大小的所述溫度信號。

進一步地，本實用新型所述和上述任一局部放電和溫度的復合檢測裝置中，所述局部放電信號和所述溫度信號的頻帶范圍具有重疊部分。

上述方案中，由于采用分時復合檢測，所述頻帶范圍重疊不會使得所述局部放電檢測和溫度檢測之間產(chǎn)生干擾。

本實用新型所述的局部放電和溫度的復合檢測裝置，其優(yōu)點和有益效果包括：

(1)可以復合檢測目標(尤其是高壓電力設備)的局部放電和溫度兩種特征量，從而基于該兩種特征量之間的關聯(lián)更好地評估目標的狀態(tài)。

(2)可在線對目標(尤其是高壓電力設備)進行局部放電檢測和溫度檢測。

(3)優(yōu)選采用聲表面波傳感器，可以實現(xiàn)無源無線測溫，尤其適合高壓電力設備的溫度測量，具有純無源、壽命長、抗放電沖擊和抗電磁干擾能力強等優(yōu)點。

(4)為設備的差異化狀態(tài)檢修策略提供支持。

本實用新型所述的局部放電和溫度的復合檢測方法，由于可基于本實用新型的上述裝置實現(xiàn)，同樣具有上述優(yōu)點和有益效果。

附圖說明

圖1為本實用新型所述的局部放電和溫度的復合檢測裝置在一種實施方式下的結構示意圖。

圖2為本實用新型所述的局部放電和溫度的復合檢測裝置在一種實施方式下的接收機的結構示意圖。

圖3為本實用新型所述的局部放電和溫度的復合檢測裝置在一種實施方式下的信號處理與控制模塊和發(fā)射機的結構示意圖。

圖4為本實用新型所述的局部放電和溫度的復合檢測裝置在一種實施方式下的工作流程圖。

具體實施方式

下面將結合說明書附圖和具體的實施例對本實用新型所述的局部放電和溫度的復合檢測裝置和方法做進一步的詳細說明。

圖1示意了本實用新型所述的局部放電和溫度的復合檢測裝置在一種實施方式下的結構。圖2示意了本實用新型所述的局部放電和溫度的復合檢測裝置在一種實施方式下的接收機的結構。圖3示意了本實用新型所述的局部放電和溫度的復合檢測裝置在一種實施方式下的信號處理與控制模塊和發(fā)射機的結構。

如圖1所示，結合參考圖2，該實施方式下的局部放電和溫度的復合檢測裝置，其包括溫度傳感器1、復合傳感天線2以及閱讀器3，其中：溫度傳感器1被配置為發(fā)射表征避雷器等電力設備4(即目標)溫度大小的溫度信號C。復合傳感天線2被配置為接收和發(fā)射信號。閱讀器3包括接收機31、發(fā)射機32以及信號處理與控制模塊33，其中：接收機31與復合傳感天線2通過第一射頻開關21連接，被配置為接收避雷器等電力設備4產(chǎn)生的局部放電信號A和上述溫度信號C。發(fā)射機32與復合傳感天線2通過第一射頻開關21連接，被配置為發(fā)射激勵信號B。信號處理與控制模塊33與接收機31和發(fā)射機32分別連接。信號處理與控制模塊33被配置為：在一時間段內(nèi)控制第一射頻開關21切換至接收機31和復合傳感天線2導通的位置，以接收局部放電信號A，在另一時間段內(nèi)控制第一射頻開關21切換至發(fā)射機32和復合傳感天線2導通的位置，以發(fā)射激勵信號B，然后控制第一射頻開關21切換至接收機31和復合傳感天線2導通的位置，以接收溫度信號C。

如圖2所示，接收機31包括：第一接收電路，其被配置為接收局部放電信號A，該第一接收電路包括檢波電路311。第二接收電路，其被配置為接收溫度信號C，該第二接收電路包括射頻濾波器312。第二射頻開關313，上述第一接收電路和第二接收電路分別通過第二射頻開關313與第一射頻開關21連接。此外，第一射頻開關21和第二射頻開關313之間還連接有低噪放大器LNA，射頻濾波器312后還連接有自動增益控制器AGC、I/Q解調器314、低通濾波器315以及PLL頻率合成器316。具體連接方式如圖所示。同時，上述信號處理與控制模塊33還被配置為：在接收局部放電信號A時，控制第二射頻開關313切換至上述第一接收電路和第一射頻開關21導通的位置；在接收溫度信號C時，控制第二射頻開關313切換至上述第二接收電路和第一射頻開關21導通的位置。

如圖3所示，結合參考圖1和圖2，信號處理與控制模塊33包括數(shù)字信號處理模塊331、控制邏輯模塊332以及ADC(模數(shù)轉換)模塊333，發(fā)射機32包括雙通道直接數(shù)字頻率合成器321、帶通濾波器322、發(fā)射前級驅動323、高速開關324以及發(fā)射功率放大器325，連接方式如圖所示，其中，參考頻率由參考TCXO提供，帶通濾波器322為433MHz帶通濾波器，雙通道直接數(shù)字頻率合成器321通過DDS通道I向帶通濾波器322提供433MHz激勵信號，同時通過DDS通道Ⅱ與PLL頻率合成器316連接，ADC模塊333與低通濾波器315的I端和Q端連接。

本實施例中，局部放電檢測基于窄帶特高頻檢測法檢測，中心頻率為450MHz，帶寬為100MHz。溫度傳感器1采用聲表面波傳感器，其包括SAWR(聲表面波諧振器)。溫度檢測使用433MHz無線頻段，對于電力設備溫度測量的SAWR陣列，檢測帶寬為12MHz。復合傳感天線2采用400-500MHz的倒F天線。

圖4示意了本實用新型所述的局部放電和溫度的復合檢測裝置在一種實施方式下的工作流程。

如圖4所示，結合參考圖1-圖3，上述局部放電和溫度的復合檢測裝置的一種工作流程包括以下步驟：

步驟110：局部放電UHF(特高頻)檢測：在非測溫時間段，閱讀器3處于局部放電檢測狀態(tài)，此時，信號處理與控制模塊33控制第一射頻開關21切換至接收機31和復合傳感天線2導通的位置，控制第二射頻開關313切換至上述第一接收電路和第一射頻開關21導通的位置，裝置會檢測電力設備4內(nèi)是否出現(xiàn)局部放電信號A。當在電力設備4內(nèi)出現(xiàn)局部放電信號A時，會觸發(fā)接收機31接收局部放電信號A。

步驟120：局部放電信號處理(包括信號調理和檢波)：接收機31開始接收局部放電信號A后，通過兩級噪聲系數(shù)為0.9dB的LNA級聯(lián)放大信號調理以提高信號增益，檢波電路311對放大后的信號峰值檢波得到含有局部放電UHF幅值和相位信息的檢波信號。

步驟130：局部放電信號采集與記錄(包括采集信號和記錄數(shù)據(jù))：信號處理與控制模塊33利用高速ADC模塊333采集檢波信號，記錄并保存采集到的檢波信號。

步驟140：開啟溫度檢測，關閉UHF檢測：在測溫時間段，閱讀器3切換至溫度檢測狀態(tài)，此時，控制第二射頻開關313切換至上述第二接收電路和第一射頻開關21導通的位置，從而開啟溫度檢測，同時關閉UHF檢測?？紤]到電力設備4內(nèi)溫度的變化比較緩慢，采取每10分鐘對溫度傳感器1進行一個溫度查詢過程(步驟150)，而局部放電測量通道常開(非測溫時間段)，只在溫度測量時(測溫時間段)關閉，以實現(xiàn)對局部放電和溫度的無干擾檢測。

步驟150：溫度查詢過程：信號處理與控制模塊33確定正在查詢的溫度傳感器1的SAWR的最佳詢問頻率，用相應最佳詢問頻率通過激勵信號B來重復查詢每個溫度傳感器1N次，得到的溫度信號C頻率求取平均值后計算該溫度傳感器1對應的電力設備4上測溫點的溫度T。依次查詢6個溫度傳感器1的SAWR后，溫度查詢過程結束。其中，信號處理與控制模塊33通過控制第一射頻開關21反復切換位置實現(xiàn)發(fā)射激勵信號B和接收溫度信號C之間的切換。具體來說，信號處理與控制模塊33控制第一射頻開關21切換至發(fā)射機32和復合傳感天線2導通的位置，并配置發(fā)射機32的雙通道直接數(shù)字頻率合成器321，發(fā)射查詢短脈沖激勵(激勵信號B)，使待測SAWR達到穩(wěn)態(tài)，之后又控制第一射頻開關21切換至接收機31和復合傳感天線2導通的位置，以接收回波信號(溫度信號C)，回波信號先經(jīng)過兩個低噪放大器LNA級聯(lián)放大，之后通過射頻濾波器312濾波，經(jīng)AGC自動增益控制后由I/Q解調器314進行I/Q解調，再經(jīng)低通濾波器315低通濾波后送往ADC模塊333采樣。

步驟160：恢復局部放電UHF(特高頻)檢測：當溫度查詢結束后，閱讀器3恢復局部放電檢測狀態(tài)(回到步驟110)，同時等待下一個測溫時間段再切換至溫度檢測狀態(tài)(步驟140)。此時，信號處理與控制模塊33控制第一射頻開關21切換至接收機31和復合傳感天線2導通的位置，控制第二射頻開關313切換至上述第一接收電路和第一射頻開關21導通的位置。

要注意的是，以上列舉的僅為本實用新型的具體實施例，顯然本實用新型不限于以上實施例，隨之有著許多的類似變化。本領域的技術人員如果從本實用新型公開的內(nèi)容直接導出或聯(lián)想到的所有變形，均應屬于本實用新型的保護范圍。