CN101666850A - 一种电力电缆绝缘缺陷的声电检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电力电缆绝缘缺陷的声电检测装置，其特征在于：包括待检电缆以及与待检电缆相连接的双通道检测机构，该双通道检测机构的输出端与接收装置相连；所述双通道检测机构包括分别与待检电缆相连的电磁波检测头和探头表面涂覆有硅脂的超声波检测头，电磁波检测头与超声波检测头再分别与各自信号采集处理器电连接，将双通道检测机构检测到的电缆绝缘缺陷信号传递至信号采集处理器；经信号处理器处理后的信号发送至信号显示报警系统，实现电缆绝缘缺陷的检测报警。通过在线监测电缆的局部放电或对电缆局部放电进行巡检，及早发现电缆中的局部缺陷，并进行定位。可以及早地发现电缆中局部缺陷，并及时掌握电缆运行状况，预防重大事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及电力电缆检测技术，是一种利用声电检测技术和声电绝缘缺陷或故障定位技术，通过在线监测电缆的局部放电或对电缆局部放电进行巡检，及早发现电缆中的局部缺陷，并进行定位的一种电力电缆绝缘缺陷的声电检测装置。
背景技术
电力电缆一般铺设在地下，其运行环境相当恶劣。电缆在铺设、安装过程中也常常会出现各种绝缘隐患，如受潮、电缆金属屏蔽层崩裂或电缆本体机械应力内伤、电缆接头处芯线脏污等。XLPE绝缘介质中气泡、裂纹、针刺、芯线脏污等在高电压下会发生介损增大、局部放电等现象，导致绝缘材料逐渐老化，甚至绝缘击穿故障，而且绝缘介质中局部缺陷也是电缆故障的一个最主要的原因，因此电缆局部缺陷引起的局部放电及早发现和定位对高压电缆的质量管理非常重要。
目前已有的电缆检测装置有声测仪，利用电容放电产生的音频及电磁波辐射，通过压电式探头检测信号并放大来确定故障点的位置。还有一类音频感应仪是在电缆故障回路中输入电磁波信号，通过电磁波遇故障点后改变方向来判定故障点的位置。上述检测仪中仅采取单一的检测方式，对故障点①不能达到对受潮、电缆金属屏蔽层崩裂或电缆本体机械应力内伤、电缆接头处芯线脏污等电缆进行检测；②对于现场干扰很大信号没有进行抗干扰处理；③原有的电学检测方法，PD产生高频、低幅扰动信号，这种检测方法抗干扰能力差、精度低、不能定位。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种电力电缆绝缘缺陷的声电检测装置，它利用超声和高频罗式线圈对电缆绝缘缺陷进行检测，能够及早地发现电缆中局部缺陷，并及时掌握电缆运行状况，预防重大事故的发生。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案是，一种电缆绝缘缺陷的声电检测装置，包括待检电缆以及与待检电缆相连接的双通道检测机构，该双通道检测机构的输出端与接收装置相连；所述双通道检测机构包括分别与待检电缆相连的电磁波检测头和探头表面涂覆有硅脂的超声波检测头，电磁波检测头与超声波检测头再分别与各自信号采集处理器电连接，将双通道检测机构检测到的电缆绝缘缺陷信号传递至信号采集处理器；经信号处理器处理后的信号发送至信号显示报警系统，实现电缆绝缘缺陷的检测报警。
所述超声波检测头为超声波传感器，电磁波检测头为射频传感器，在超声波传感器的表面必须涂覆有硅脂。
所述信号采集处理器分别为射频信号处理器和超声波信号处理器；其中，射频信号处理器包括相互依次电连接的射频前置放大器、射频精密整流器、低通滤波器、高速比较器、触发器；超声波信号处理器包括相互依次电连接的超声波前置放大器、高速滤波器、超声波精密整流器、低通滤波器、放大器及缓冲器。
该电缆绝缘缺陷检测装置具体通过下述方案实现，首先一路电磁波检测头移至被测物体，将检测到的电磁信号输入给射频前置放大器经射频前置放大器放大，经放大的电磁信号经射频精密整流器整流，再经低通滤波器滤波，高速比较器将经滤波电磁信号与触发器比较，由数字电路输出至微处理器；
另一路超声波检测头也同样移至被测物体，对于超声传感器，必须在探头表面涂覆硅脂，将检测到的超声波信号输入给超声波前置放大器经超声波前置放大器放大，经放大的超声波信号再经高速滤波器滤波，并经超声波精密整流器整流，再经低通滤波器滤波，经滤波后的超声波信号由放大器及缓冲器模拟输出至微处理器；
微处理器将前置处理后的电磁信号和超声波信号幅值进行时间延迟计算，并经计算机在线调整，将检测到的绝缘缺陷信号向报警系统发出听觉和视觉报警。
本发明在现场电磁干扰强烈时，采用谐振式超声传感器与局部放电检测仪组合触发模式对待检电缆进行检测；谐振式超声传感器与局部放电检测仪为电连接结构，通过谐振式超声传感器将检测到的信号传递至局部放电检测仪，局部放电检测仪再将强干扰电磁信号传递给信号采集处理器；信号采集处理器将处理后的信号发送至信号报警器，实现电缆绝缘缺陷的检测报警。
当现场机械振动等噪声干扰强烈时，采用电磁传感器与局部放电检测仪组合触发模式对对电力设备中待检电缆局部放电故障点进行检测和定位；电磁传感器与局部放电检测仪为电连接结构，通过电磁传感器将检测到的信号传递至局部放电检测仪，局部放电检测仪再将强机械振动噪声信号传递给信号采集处理器；信号处理器将处理后的信号发送至信号报警器，实现电缆绝缘缺陷的检测报警。
当有局部放电故障发生时，采用电磁传感器和/或谐振式超声传感器的探测，对部放电点的距离进行采集，在发现有局部放电故障发生的同时，即可确定该局部放电故障点与局部放电检测仪的距离。及时对该局部放电故障点进行处理和修复。
本发明开发高灵敏度、宽频带检测线圈，可在带电或电缆试验时检测电缆中局部放电、故障前的早期缺陷；同时开发宽频带、高增益超声检测系统，用于电缆故障的监测。
采用谐振超声和电磁超高频技术相结合的方式对电力设备内部或局部放电点进行检测和准确定位，克服了目前局部放电检测技术中仅用声发射或仅用超高频等单一手段进行检测的不准确、易漏检等缺陷。并且采用在超声波传感器的表面必须涂覆有硅脂，用于降低超声传感器界面接触热阻，增加其检测灵敏度，能对受潮、电缆金属屏蔽层崩裂或电缆接头处芯线脏污等电缆进线精确检测。
通过电磁传感器与谐振式超声传感器不同的组合方式和数据采集卡灵活的信号采集、通过局部放电检测仪不同触发方式的应用，提高了不同环境下电力设备局部放电检测定位的抗干扰能力。其检测方式灵活，便于操作。
利用声电检测技术和声电绝缘缺陷或故障定位技术，通过在线监测电缆的局部放电或对电缆局部放电进行巡检，可以及早发现电缆中的局部缺陷，并进行定位。
本发明的另一特点：现场干扰很大，必须对信号抗干扰处理，提高仪器的抗干扰性能，提取局部放电信号，并判断两路信号的相关性，从而提取真实的局部放电信号。然后根据采集的局放或故障信号，计算信号之间的时间差，对局部放电或故障进行定位。对脉冲信号的幅值和频率进行分析处理，通过标定、校准等，确定局部放电量的大小。同时开发出相应分析软件。
本发明的有益效果是：采用谐振超声和电磁超高频技术相结合的方式对电力设备内部或局部放电点进行检测，同时还可以根据电磁传感器和/或谐振式超声传感器的探测，对其局部放电点的距离进行采集，在发现有局部放电故障发生的同时，即可确定该局部放电故障点与局部放电检测仪的距离，及时对该局部放电故障点进行处理和修复。
本发明的特点是：①能对受潮、电缆金属屏蔽层崩裂或电缆接头处芯线脏污等电缆进线检测；②对于现场干扰很大信号进行抗干扰处理，对局部放电或故障进行准确定位；③超声和电磁双通道同时探测，集成高通滤波器及低通滤波器，可以防止现场的干扰，声发射检测技术优点：动态、实时、连续、三维PD源定位、高效、低耗。
附图说明
图1是本检测装置系统示意图；
图2是本检测装置具体结构示意图；
图3是经过处理的模拟信号；
图4是电网的合理检修框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
参见图1所示，该电缆绝缘缺陷的声电检测装置利用声电检测技术和利用声电绝缘缺陷或故障定位技术，通过在线监测电缆的局部放电进行巡检，及早发现电缆中的局部缺陷并进行定位。该装置包括待检电缆以及与待检电缆相连接的双通道检测机构，该双通道检测机构的输出端与接收装置相连，
所述该双通道检测机构包括分别与待检电缆相连的电磁波检测头及探头超声波检测头，在该超声波检测头的表面涂覆有硅脂，电磁波检测头与超声波检测头再分别与信号采集处理器电连接，将双通道检测头检测到的电缆绝缘缺陷信号传递至信号采集处理器；经信号处理器处理后的信号发送至信号显示报警器，显示报警器为一微处理器，它将信号幅值进行时间延迟计算，并经计算机在线调整数据记录，然后将信号传递至报警系统实现电缆绝缘缺陷的检测报警。本发明采取双通道检测，根据电磁波和超声波间时间差对故障位置进行准确定位。
本发明的电磁波检测头采用的是射频传感器，超声波检测头采用的是超声波传感器。
如图2所示，信号采集处理器分别为射频信号处理器和超声波信号处理器；其中，射频信号处理器包括有射频前置放大器、射频精密整流器、低通滤波器(1MHZ)、高速比较器、触发器，其相互依次电连接；超声波信号处理器包括有超声波前置放大器、高速滤波器(125KHZ)、超声波精密整流器、低通滤波器(1KHZ)、放大器及缓冲器，其相互依次电连接。
该电缆绝缘缺陷检测装置具体通过下述方案实现，首先一路电磁波检测头(射频传感器)移至被测物体，然后用力压在被测物体表面，如GIS外壳、开关柜柜体、电缆表面等。将检测到的电磁信号输入给射频放大器经射频放大器放大，经放大的电磁信号经射频精密整流器整流，再经低通滤波器滤波，高速比较器将经滤波电磁信号与触发器比较，本发明利用监测设备发生电磁信号和超声信号，信号通过滤波器对现场干扰信号的滤波与触发值比较，进行精确定位，再由数字电路输出至微处理器。
另一路超声波检测头(超声波传感器)也同样移至被测物体，对于超声传感器，必须在探头表面涂覆硅脂，涂覆硅脂是用于降低超声传感器界面接触热阻，起传热媒介作用，增加了其检测灵敏度，能对受潮、电缆金属屏蔽层崩裂或电缆接头处芯线脏污等电缆进线精确检测。将检测到的超声波信号输入给超声波前置放大器经超声波前置放大器放大，经放大的超声波信号再经高速滤波器滤波，并经超声波精密整流器整流，再经低通滤波器滤波，经滤波后的超声波信号由放大器及缓冲器模拟输出至微处理器；微处理器将前置处理后的电磁信号和超声波信号幅值进行时间延迟计算，并经计算机在线调整，将检测到的绝缘缺陷信号向报警系统发出听觉和视觉报警。
测量中如果发现干扰较大，可增加触发电平和阈值；如果信号超出显示，可降低电磁或超声增益；如果测量信号很微弱，可增加电磁或超声增益。对于现场干扰很大信号进行抗干扰处理，对局部放电或故障进行准确定位。
本发明采取超声和电磁双通道同时探测，集成高通滤波器及低通滤波器，可以防止现场的干扰，声发射检测技术优点：动态、实时、连续、三维PD源定位、高效、低耗。
本发明不仅限于上述实施方式，还有多项检测方式，在现场电磁干扰强烈时，采用谐振式超声传感器与局部放电检测仪组合触发模式对待检电缆进行检测；其为电连接结构，通过谐振式超声传感器将检测到的信号传递至局部放电检测仪，局部放电检测仪再将强干扰电磁信号传递给信号采集处理器；信号采集处理器将处理后的信号发送至信号报警器，实现电缆绝缘缺陷的检测报警。
当现场机械振动等噪声干扰强烈时，采用电磁传感器与局部放电检测仪组合触发模式对待检电缆局部放电故障点进行检测和定位；通过电磁传感器将检测到的信号传递至局部放电检测仪，局部放电检测仪再将强机械振动噪声信号传递给信号采集处理器；信号处理器将处理后的信号发送至信号报警器，实现电缆绝缘缺陷的检测报警。
当有局部放电故障发生时，采用电磁传感器和/或谐振式超声传感器的探测，对局部放电点的距离进行采集，在发现有局部放电故障发生的同时，即可确定该局部放电故障点与局部放电检测仪的距离。采用谐振超声和电磁超高频技术相结合的方式对电力设备内部或局部放电点进行检测和准确定位。
本发明还有其他的检测方式，如将超声波检测头替换为超声和高频罗式线圈对绝缘缺陷进行检测。包括：高灵敏度、宽频带检测线圈宽频带、高增益超声检测系统。步骤1)检测设备发生电磁信号与超声信号；2)通过电磁传感器与谐振式超声传感器不同的组合方式和数据采集卡灵活的信号采集。
参见图3所示，谐振超声和电磁超高频技术相结合对电力设备内部或局部放电点进行检测，经过处理的模拟信号，信号经过处理之后可同时在报警监视器以波形的方式显示出来，图中上方是电磁信号，下方是超声信号。报警系统将此视觉报警信号传递给声音报警器发出听觉报警。
参见图4所示，合理检修是电网安全运行的必要手段，绝缘状态检测是合理检修的基础，本发明在设备带电的状态下，可对设备进行检测和巡视。对设备损坏前的预试。能够检测到电力设备内破坏性局部放电的存在，监测系统的最大困难是在变电站现场存在强烈电磁干扰的情况下能检测到局部放电。众所周知，局部放电在产生射频信号的同时也产生一超声脉冲信号，本检测装置在检测局部放电发射的电磁信号的同时也检测其超声信号，对超声信号、电磁信号及其间的时延进行信号处理，可用来确定局部放电及其位置。
Claims (6)
1、一种电力电缆绝缘缺陷的声电检测装置，其特征在于：包括待检电缆以及与待检电缆相连接的双通道检测机构，该双通道检测机构的输出端与接收装置相连；
所述双通道检测机构包括分别与待检电缆相连的电磁波检测头和探头表面涂覆有硅脂的超声波检测头，电磁波检测头与超声波检测头再分别与各自信号采集处理器电连接，将双通道检测机构检测到的电缆绝缘缺陷信号传递至信号采集处理器；经信号处理器处理后的信号发送至信号显示报警系统，实现电缆绝缘缺陷的检测报警。
2、根据权利要求1所述的电力电缆绝缘缺陷的声电检测装置，其特征在于：所述超声波检测头为超声波传感器，电磁波检测头为射频传感器。
3、根据权利要求1所述的电力电缆绝缘缺陷的声电检测装置，其特征在于：所述信号采集处理器分别为射频信号处理器和超声波信号处理器；其中，射频信号处理器包括依次相互电连接的射频前置放大器、射频精密整流器、低通滤波器、高速比较器、触发器；
超声波信号处理器包括依次相互电连接的超声波前置放大器、高速滤波器、超声波精密整流器、低通滤波器、放大器及缓冲器；
所述显示报警系统包括相互电连接的微处理器、听觉和视觉报警器。
4、根据权利要求1所述的电力电缆绝缘缺陷的声电检测装置，其特征在于：所述检测头采用谐振式超声传感器与局部放电检测仪组合触发模式对待检电缆进行检测。
5、根据权利要求1所述的电力电缆绝缘缺陷的声电检测装置，其特征在于：所述检测头采用电磁传感器与局部放电检测仪组合触发模式对待检电缆局部放电故障点进行检测和定位。
6、根据权利要求1所述的电力电缆绝缘缺陷的声电检测装置，其特征在于：所述检测头采用电磁传感器和/或谐振式超声传感器的探测，对局部放电点的距离进行采集，确定该局部放电故障点与局部放电检测仪的距离。
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