本發(fā)明涉及輸電線路領(lǐng)域，具體為一種輸電線路復合絕緣子缺陷檢測的帶電作業(yè)裝置。

背景技術(shù)：

輸電線路復合絕緣子因質(zhì)量輕、安裝方便、耐污性能好等優(yōu)點在輸電線路中被大量使用。但其在長期運行中容易受到電場、光照、濕度等因素的作用，而可能發(fā)生芯棒與護套界面、芯棒中等氣隙形式的內(nèi)部缺陷。復合絕緣子一旦存在內(nèi)部缺陷，在工作中受場強的作用會有水分溢入氣隙缺陷部分。水分滲入缺陷后，缺陷處的擊穿場強變低，達到擊穿場強時會發(fā)生放電現(xiàn)象。放電生成的活性氣體如o2、no、no2等對芯棒和護套產(chǎn)生氧化和腐蝕作用，同時氣體增加了缺陷處的擴張壓力，會使氣隙繼續(xù)變大，如此惡性循環(huán)。

掛網(wǎng)運行中的復合絕緣子由于位置高、帶電等特性較難直接檢測，現(xiàn)有的測量方法大多在地面測量，無法準確的測量到微小的絕緣子內(nèi)部缺陷。部分利用電場測量手段不能適應耐張串、v型絕緣子串的檢測。設計一種簡單、準確的復合絕緣子內(nèi)部缺陷檢測裝置，幫助運行人員及時發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在的內(nèi)部缺陷，有助于提高輸電線路運行穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對10kv～500kv線路復合絕緣子內(nèi)部缺陷監(jiān)測，本發(fā)明提供一種輸電線路復合絕緣子缺陷檢測的帶電作業(yè)裝置，對輸電線路掛網(wǎng)運行的復合絕緣子內(nèi)部缺陷進行檢測，幫助線路運維人員及時發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷，有助于提高輸電線路運行穩(wěn)定性。尤其是適用豎直串、v型串復合絕緣子內(nèi)部缺陷檢測。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種輸電線路復合絕緣子缺陷檢測的帶電作業(yè)裝置，包括：光電電場傳感器、絕緣桿、滑動軌道、升降機構(gòu)、偏振光源模塊、地面采集與計算模塊。滑動軌道距離絕緣子大傘裙外表面一定距離，光電電場傳感器沿滑動軌道由高壓端往低壓端勻速滑動，所述光電電場傳感器與絕緣桿連接，絕緣桿與升降機構(gòu)連接。偏振光源模塊中的激光源經(jīng)過起偏器、保偏光纖與光電電場傳感器相連，偏振光在光電電場傳感器中經(jīng)過調(diào)制傳輸?shù)较乱患壉Ｆ饫w，再進入光電轉(zhuǎn)換模塊；光電轉(zhuǎn)換模塊將經(jīng)過電場調(diào)制后的偏振光信號轉(zhuǎn)換為電信號，電信號接入地面采集與計算模塊的工控機采集卡中，通過labview采集軟件進行記錄，將記錄的數(shù)據(jù)在labview中打開繪制電場強度數(shù)值曲線。偏振光源模塊中的zigbee子模塊與地面采集與計算模塊中的工控機無線連接，由工控機控制光源的開斷。

所述調(diào)角機構(gòu)為兩部分鋸齒調(diào)角結(jié)構(gòu)，單部分調(diào)角范圍為0～180°、調(diào)節(jié)刻度為1°，調(diào)角機構(gòu)用以調(diào)整、固定升降桿的角度，使滑動軌道與絕緣子大傘裙外表面保持平行。

所述升降機構(gòu)用于控制絕緣桿勻速上升、下降的速度、以及與絕緣子大傘裙的距離。

所述滑動軌道其距離絕緣子大傘裙的距離d保持在10mm～15mm范圍內(nèi)，針對每串絕緣子測量時此距離固定，每串絕緣子布置兩條滑動軌道，兩條滑動軌道沿絕緣子芯棒對折重合。

一種輸電線路復合絕緣子缺陷檢測方法，在地面操縱升降機構(gòu)、調(diào)角機構(gòu)，控制絕緣桿勻速上升、下降的速度、與絕緣子大傘裙的距離，通過地面采集與計算模塊中的工控機與偏振光源模塊中的zigbee子模塊進行無線連接，控制偏振光源的開斷；光源打開時，激光經(jīng)過起偏器和保偏光纖到達光電電場傳感器，偏振光在光電電場傳感器中經(jīng)過復合絕緣子電場的調(diào)制傳輸?shù)较乱患壉Ｆ饫w，再進入光電轉(zhuǎn)換模塊，光電轉(zhuǎn)換模塊將經(jīng)過電場調(diào)制后的偏振光信號轉(zhuǎn)換為電信號，電信號接入工控機的采集卡中通過labview進行采集記錄，將記錄的數(shù)據(jù)在labview中打開繪制電場強度數(shù)值曲線，計算數(shù)值曲線畸變嚴重的位置，當畸變超過設定值時自動提示缺陷位置，再與預設曲線相比較，判斷是否具有內(nèi)部缺陷。

所述電場強度數(shù)值曲線中電場強度e的單位為kv/m，沿絕緣子位移s的單位為cm，s的值通過時間t和輸入滑動速度v計算得出s＝t*v。

畸變計算公式為：tanθδs＝δe/δs，即tanθ(s1-s2)＝(es1-es2)/(s1-s2)、tanθ(s2-s3)＝(es2-es3)/(s2-s3)…tanθ(sn-s(n+1))＝(esn-es(n+1))/(sn-ss(n+1))(n≧1,n∈z)；

δs根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研可能出現(xiàn)的內(nèi)部缺陷長度選取為0.5mm，畸變值計算輸出結(jié)果為tanθδs的絕對值，當輸出值大于設置時提示缺陷存在，再根據(jù)時間t和速度v計算出存在缺陷的位置。

畸變比較值d設置在4～7范圍內(nèi)進行自動識別畸變嚴重位置，并進行提示缺陷位置，并與預設曲線比較判斷是否存在內(nèi)部缺陷及缺陷類型。

光電電場傳感器在高壓端時開始記錄數(shù)據(jù)，當滑動到低壓端部時單次測量結(jié)束并保存數(shù)據(jù)，為了測量準確每串絕緣子、每個測量軌道測量多次，進行對比分析。

本發(fā)明一種輸電線路復合絕緣子缺陷檢測的帶電作業(yè)裝置，有益效果是：利用質(zhì)量輕、無高壓絕緣問題的光電電場傳感器，采用多臂伸縮調(diào)速、鋸齒調(diào)角以適應垂直串、耐張串、v型串絕緣子的檢測，通過地面遠程操作對掛網(wǎng)運行的復合絕緣子進行近距離的缺陷檢測。單次檢測完成后利用采集與記錄軟件快速計算電場強度畸變值，并與設定值比較，判斷是否存在內(nèi)部缺陷及缺陷類型。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的測試示意圖；

其中101-均壓環(huán)，102-芯棒，103-絕緣子大傘裙。

圖2為正常電場強度變化曲線圖。

圖3缺陷處電場強度變化曲線圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種輸電線路復合絕緣子缺陷檢測的帶電作業(yè)裝置，包括：光電電場傳感器201、滑動軌道203、升降機構(gòu)204、偏振光源模塊205、地面采集與計算模塊209?；瑒榆壍?03距離絕緣子大傘裙103外表面一定距離，光電電場傳感器201沿滑動軌道203由高壓端往低壓端勻速滑動，所述光電電場傳感器201與絕緣桿202連接，絕緣桿202與升降機構(gòu)204連接。偏振光源模塊205中的激光源經(jīng)過起偏器、保偏光纖20與光電電場傳感器201相連，偏振光在光電電場傳感器201中經(jīng)過調(diào)制傳輸?shù)较乱患壉Ｆ饫w，再進入光電轉(zhuǎn)換模塊208；光電轉(zhuǎn)換模塊208將經(jīng)過電場調(diào)制后的偏振光信號轉(zhuǎn)換為電信號，電信號接入地面采集與計算模塊209的工控機采集卡中，通過labview采集軟件進行記錄，將記錄的數(shù)據(jù)在labview中打開繪制電場強度數(shù)值曲線。計算數(shù)值曲線畸變嚴重的位置，當畸變值超過設定值時自動提示缺陷位置。工控機為研華的3072la,采集卡為凌華的9812。

所述數(shù)值曲線中電場強度e的單位為kv/m，沿絕緣子位移s的單位為cm，s的值通過時間t和輸入滑動速度v計算得出s＝t*v。

所述的畸變計算公式為：tanθδs＝δe/δs，即tanθ(s1-s2)＝(es1-es2)/(s1-s2)、tanθ(s2-s3)＝(es2-es3)/(s2-s3)…tanθ(sn-s(n+1))＝(esn-es(n+1))/(sn-ss(n+1))(n≧1,n∈z)。

δs根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研可能出現(xiàn)的內(nèi)部缺陷長度選取為0.5mm。畸變值計算輸出結(jié)果為tanθδs的絕對值。

所述畸變比較值d設置在4～7范圍內(nèi)，進行自動識別畸變嚴重位置并進行提示缺陷位置，并與預設曲線比較判斷是否存在內(nèi)部缺陷及缺陷類型。

畸變值表達了電場強度在氣隙或?qū)ㄐ匀毕萏幍目焖僮兓潭?，電場強度傳感器移動到缺陷點時，由于正常和缺陷部位場強發(fā)生突變形成較大場強差。根據(jù)試驗得出缺陷場強差最小約為2～3.5，導通性缺陷的場強差絕對值相對較大。在通過大傘裙和小傘裙連接處時場強會發(fā)生微小波動，較小的場強波動屬于正?，F(xiàn)象，為了防止誤提示，設置一個臨界范圍。即設置一個臨界值，當大于此臨界值時提示可能存在內(nèi)部缺陷，并根據(jù)滑動時間和速度計算缺陷位置并提示。

所示預設曲線是在實驗室多次試驗，模擬復合絕緣子正常、缺陷情況下的電場強度變化曲線，找出其各自情況下的變化規(guī)律。

所述光電電場傳感器201在高壓端時開始記錄數(shù)據(jù)，當滑動到低壓端部時單次測量結(jié)束并保存數(shù)據(jù)，為了測量準確每串絕緣子、每個測量軌道測量3次進行對比分析。

從高壓端向低壓端滑動是為了確定一個滑動方向，每次滑動完保存一次數(shù)據(jù)是為了多次滑動的數(shù)據(jù)可以直觀的對比分析。對提示缺陷的復合絕緣子可以將多次數(shù)據(jù)繪制在一幅絕緣子場強從高壓端向低壓端變化的圖中，方便多次比對場強波動位置從而驗證缺陷。

偏振光源模塊205中的zigbee子模塊與地面采集與計算模塊209中的工控機無線連接，由工控機控制光源的開斷。zigbee子模塊為zigbeecc2530開發(fā)套件，實現(xiàn)點對點控制光源開斷。

所述調(diào)角機構(gòu)206為兩部分鋸齒調(diào)角結(jié)構(gòu)，單部分調(diào)角范圍為0～180°、調(diào)節(jié)刻度為1°，調(diào)角機構(gòu)206用以調(diào)整、固定升降桿的角度，使滑動軌道203與絕緣子大傘裙103外表面保持平行。

調(diào)角機構(gòu)206主要包括：步進電機和減速齒輪、調(diào)角齒輪。zigbee連接步進電機，步進電機連接減速齒輪，減速齒輪連接調(diào)角齒輪，在調(diào)角齒輪上固定升降機構(gòu)。通過地面控制zigbee開斷脈沖信號，使步進電機帶動減速齒輪，步進電機的轉(zhuǎn)動角度由輸入脈沖數(shù)決定，每次脈沖使減速齒輪轉(zhuǎn)動1°，減速齒輪與調(diào)角齒輪保持相等刻度旋轉(zhuǎn)。調(diào)角齒輪的調(diào)角范圍為0～180°、調(diào)節(jié)刻度為1°。

所述升降機構(gòu)204用于控制絕緣桿202勻速上升、下降的速度、以及與絕緣子大傘裙103的距離。

升降機構(gòu)204類似于竹節(jié)式電動推桿。包括：電動機、減速齒輪、絲桿螺母、推桿。電動機連接減速齒輪，減速齒輪咬合絲桿螺母，絲桿螺母連接推桿。減速齒輪位于絲桿螺母的側(cè)部。zigbee遠程控制模塊控制電動機的轉(zhuǎn)動和轉(zhuǎn)動方向，電動機經(jīng)齒輪減速后帶動絲桿螺母做伸縮運動。把電機的旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動，利用電動機正反轉(zhuǎn)完成推桿動作。

所述滑動軌道203為距離絕緣子大傘裙103的距離d保持在10mm～15mm范圍內(nèi)，測量點較近測試準確?；瑒訙y量時，光電電場傳感器201保持勻速滑動，速度v保持在0.5cm/s～1.5cm/s范圍內(nèi)，由高壓端往低壓端滑動。

滑動軌道203是距離絕緣子一定距離設置的一個滑動軌道，距離絕緣子太遠場強不夠大，太近局部變化不明顯，通過試驗表明10mm～15mm相對比較容易識別內(nèi)部缺陷。

滑動軌道203針對每串絕緣子測量時，距離d固定，每串絕緣子布置兩條滑動軌道203，布置一條滑動軌道很難識別滑動測量點對面的缺陷故障，每串絕緣子布置兩條滑動軌道203就會解決這個問題。兩條滑動軌道203沿絕緣子芯棒102對折重合。

所述光電電場傳感器201為質(zhì)量較輕的bgo晶體材料、光纖傳輸測量信號無需考慮絕緣問題，高空帶電測量方便。輸出光功率其中pi為輸入線偏振光的光功率；為傳感器固有相位差；為電場的調(diào)制相位差。

一種輸電線路復合絕緣子缺陷檢測方法，包括以下步驟：

a.現(xiàn)場調(diào)節(jié)光電電場傳感器201距離復合絕緣子傘裙外表面的距離、滑動速度；以及滑動軌道203。

b.光電電場傳感器201按步驟a設計參數(shù)，沿絕緣子全長滑動測量電場強度隨絕緣子長度的變化情況。

c.將單次測量的電場強度數(shù)據(jù)利用labview采集軟件記錄、保存在工控機中。

d.通過labview采集軟件將保存的數(shù)據(jù)打開，繪制電場強度與復合絕緣子長度的電場強度數(shù)值曲線。

e.對繪制的電場強度曲線進行畸變程度計算。

f.將畸變值與設定值比較，當畸變值大于設定值時自動提示缺陷位置。再與預設曲線相比較，判斷是否具有內(nèi)部缺陷。

本發(fā)明適用豎直串、v型串復合絕緣子內(nèi)部缺陷檢測。在豎直串的絕緣子情況下，與絕緣子表面保持平行滑動相對簡單。對于v型串或者耐張串絕緣子，絕緣子不是豎直排列的而是傾斜的，單個調(diào)角機構(gòu)很難調(diào)節(jié)傳感器在絕緣子串表面滑動時與絕緣子表面保持平行，設置的兩個調(diào)角機構(gòu)參與調(diào)節(jié)角度，可以調(diào)節(jié)傳感器在絕緣子串表面滑動時與絕緣子表面保持平行。