CN103698672A - 电力套管局部放电带电检测系统 - Google Patents

Abstract

一种电力套管局部放电带电检测系统，包括：定向天线、信号调理器、信号采集器；所述定向天线、信号调理器、信号采集器依次连接；所述定向天线用于检测电力套管的待测部位放电辐射出的电磁波信号，将所述电磁波信号转换为电压信号，并发送至所述信号调理器；所述信号调理器用于将所述电压信号去噪并放大，将调理后的信号发送至所述信号采集器；所述信号采集器用于将所述调理后的信号进行模数转换获得数字信号，将所述数字信号进行存储并显示。通过本发明方案，提高了检测灵敏度，克服了变电站恶劣的电磁环境对局部放电检测的强烈干扰。

Description

电力套管局部放电带电检测系统

技术领域

本发明涉及检测技术领域，特别是涉及一种电力套管局部放电带电检测系统。

背景技术

110kV及以上电压等级的电力套管是变电站内的主要电力设备，一旦发生绝缘故障，往往导致变电站甚至局部区域的停电，给经济和社会稳定带来巨大的负面影响。局部放电是这些设备内部绝缘故障的前期征兆和重要诱因，及时发现局部放电现象、确定放电部位和排除引起局部放电的绝缘缺陷是避免设备内部绝缘故障的有效措施。随着经济、社会发展对供电可靠性要求的提高和状态检修技术的发展，电力设备内部局部放电故障的带电检测势在必行。

传统的局部放电带电检测技术有：超声波法、宽带电流法、特高频法等。目前这些技术主要用于变压器、GIS设备内部的局部放电检测。超声波信号自套管内部向外辐射时衰减极为严重，致使其灵敏度极低。宽带电流法需要通过罗氏线圈耦合放电回路中的脉冲电流信号，由于安装传感器困难导致这种技术实现难度大。特高频法通过耦合局部放电辐射的电磁波实现局部放电检测，传统的特高频检测技术及装置用于套管内部的局部放电故障检测时效果不佳，主要体现在以下两方面：（1）灵敏度低。这种电力设备安装位置高，距离安全区域较远，信号衰减较为严重。（2）抗干扰能力差。由于变电站内电磁环境极为恶劣，给这种方法造成了强烈干扰，导致局部放电信号被淹没。

发明内容

基于此，有必要针对电力套管局部放电检测灵敏度低、抗干扰性差的问题，提供一种电力套管局部放电带电检测系统。

一种电力套管局部放电带电检测系统，包括：定向天线、信号调理器、信号采集器；

所述定向天线、信号调理器、信号采集器依次连接；

所述定向天线用于检测电力套管的待测部位放电辐射出的电磁波信号，将所述电磁波信号转换为电压信号，并发送至所述信号调理器；

所述信号调理器用于将所述电压信号去噪并放大，将调理后的信号发送至所述信号采集器；

所述信号采集器用于将所述调理后的信号进行模数转换获得数字信号，将所述数字信号进行存储并显示。

上述电力套管局部放电带电检测系统，首先通过定向天线接收来自套管局部放电的电磁波信号，其次对定向天线输出的信号进行滤波和放大，最后采用信号采集器转化、存储、显示。利用定向天线可以非常灵敏地接收来自于其正前方的信号，同时大大降低对于其他方向传播过来的电磁波的接收能力，显示出了良好的灵敏度和抗干扰能力。结合信号调理器，大大提高对被测设备放电信号的接受增益，同时降低对设备周围电磁干扰的接受增益，克服了变电站恶劣的电磁环境对局部放电检测的强烈干扰。

附图说明

图1为本发明电力套管局部放电带电检测系统实施例的结构示意图；

图2为本发明电力套管局部放电带电检测系统的聚束天线的实施例的结构示意图；

图3为本发明电力套管局部放电带电检测系统具体运用实例的结构示意图。

具体实施方式

以下针对本发明电力套管局部放电带电检测系统的各实施例进行详细的描述。

如图1所示，为本发明电力套管局部放电带电检测系统实施例的结构示意图，包括：定向天线、信号调理器、信号采集器；

定向天线、信号调理器、信号采集器依次连接；其中，使用时，定向天线的接收端指向电力套管的待测部位，定线天线的信号输出端与信号调理器连接。定向天线、信号调理器、信号采集器之间的连接可以是有线连接，也可以是无线连接。

定向天线用于检测电力套管的待测部位放电辐射出的电磁波信号，将电磁波信号转换为电压信号，并发送至信号调理器；定向天线可以是很多种，比如可以是聚束天线。由于聚束天线具有很好的定向性，能够灵敏地检测来自电力套管的局部放电信号，同时降低对其他方位的信号的接收能力。

信号调理器用于将电压信号去噪并放大，将调理后的信号发送至信号采集器；信号调理器的主要作用是消除在定线天线内接收到的电磁波干扰信号，同时放大定向天线传输的电压信号，提高信噪比。

信号采集器用于将调理后的信号进行模数转换获得数字信号，将数字信号进行存储并显示。

在其中一个实施例中，如图2所示，定向天线包括单绕轴向模螺旋天线210和深锥形接地面220，深锥形接地面包括大端和小端；单绕轴向模螺旋天线设于深锥形接地面中，其中单绕轴向模螺旋天线的中心线与深锥形接地面的中心线重叠，单绕轴向模螺旋天线的传输方向与深锥形接地面的大端指向小端方向相同。

深锥形接地面是指带孔深锥形管状接地面。使用这种组合的聚束天线时，单绕轴向模螺旋天线的中心线对准待测量部位，即可实现智能接收这个方向的信号，屏蔽其他方向的信号，从而克服了干扰性。其中，深锥形接地面包括两端，大端是指深锥形接地面开口大的一端，小端是指开口小的一端。单绕轴向模螺旋天线的传输方向是指接收端到发送端的方向，即天线接收端到发送端的方向与接地面的大端到小端方向相同。

在其中一个实施例中，当采用单绕轴向模螺旋天线和深锥形接地面这种组合天线时，为了提高天线的定向性，可以使单绕轴向模螺旋天线的半功率波瓣宽度为20°、增益为13.6dB、定向性为20dB。

在其中一个实施例中，当采用单绕轴向模螺旋天线和深锥形接地面这种组合天线时，单绕轴向模螺旋天线的中心频率为1.5GHz、工作频率范围为1GHz至2GHz。可以提高天线的定向性，并且信噪比高。

在其中一个实施例中，当采用单绕轴向模螺旋天线和深锥形接地面这种组合天线时，深锥形接地面可以是深锥形接地面。深锥形接地面的小端直径为150mm、大端直径为1125mm。这里的小端直径是指深锥形的底端直径，大端直径是指深锥形最大开口直径。采用这种构造的深锥形接地面可以提高天线的定向性，有效屏蔽其他方向信号。

在其中一个实施例中，信号调理器包括高通滤波器和功率放大器，高通滤波器用于将电压信号去噪，功率放大器将去噪后的信号放大。作为一种优选方式，采用高通滤波器去除变电站环境内电磁波干扰，高通滤波器的下限截止频率为1GHz，上限截止频率为2GHz，阻带增益为-40dB。采用这种频带可滤除变电站内存在的电晕等干扰信号，且可提高时间差精度。

作为一种优选方式，功率放大器的下限截止频率为1GHz，上限截止频率为2GHz，在此频带内的增益为20dB。

在其中一个实施例中，信号采集器的模拟带宽为2.5GHz，通道数为4，每通道的采样率为40GS/s。

采用聚束天线检测设备内部的局部放电信号，结合信号调理器，大大提高对被测设备放电信号的接受增益，同时降低对设备周围电磁干扰的接受增益，克服了变电站恶劣的电磁环境对局部放电检测的强烈干扰。

上述各实施例可以自由组合，比如描述功率放大器的参数的实施例和描述高通滤波器参数的实施例组合，描述单绕轴向模螺旋天线的中心频率参数和工作频率范围的实施例可以和描述深锥形接地面参数的实施例组合等等，在此不再一一赘述。

本文举其中一个运用实例进行说明，如图3所示，本发明系统包括聚束天线310、信号调理器320、信号采集器330。其中，图3中，340是电力套管，350是高压导线。使用本系统时，将聚束天线310对准大型电力设备的电力套管340的待测部位，聚束天线310检测电力套管的待测部位放电辐射出的电磁波信号，将所述电磁波信号转换为电压信号，并发送至所述信号调理器320。信号调理器320将所述电压信号去噪并放大，将调理后的信号发送至所述信号采集器330。信号采集器330将所述调理后的信号进行模数转换获得数字信号，将所述数字信号进行存储并显示。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电力套管局部放电带电检测系统，其特征在于，包括：定向天线、信号调理器、信号采集器；

所述定向天线、信号调理器、信号采集器依次连接；

所述定向天线用于检测电力套管的待测部位放电辐射出的电磁波信号，将所述电磁波信号转换为电压信号，并发送至所述信号调理器；

所述信号调理器用于将所述电压信号去噪并放大，将调理后的信号发送至所述信号采集器；

所述信号采集器用于将所述调理后的信号进行模数转换获得数字信号，将所述数字信号进行存储并显示。

2.根据权利要求1所述的电力套管局部放电带电检测系统，其特征在于，所述定向天线为聚束天线。

3.根据权利要求2所述的电力套管局部放电带电检测系统，其特征在于，所述定向天线包括单绕轴向模螺旋天线和深锥形接地面，深锥形接地面包括大端和小端；

所述单绕轴向模螺旋天线设于所述深锥形接地面中，其中所述单绕轴向模螺旋天线的中心线与深锥形接地面的中心线重叠，所述单绕轴向模螺旋天线的传输方向与所述深锥形接地面的大端指向小端方向相同。

4.根据权利要求3所述的电力套管局部放电带电检测系统，其特征在于，所述单绕轴向模螺旋天线的半功率波瓣宽度为20°、增益为13.6dB、定向性为20dB。

5.根据权利要求3或4所述的电力套管局部放电带电检测系统，其特征在于，所述单绕轴向模螺旋天线的中心频率为1.5GHz、工作频率范围为1GHz至2GHz。

6.根据权利要求3或4所述的电力套管局部放电带电检测系统，其特征在于，所述深锥形接地面的小端直径为150mm、大端直径为1125mm。

7.根据权利要求1至4任意一项所述的电力套管局部放电带电检测系统，其特征在于，所述信号调理器包括高通滤波器和功率放大器，所述高通滤波器用于将所述电压信号去噪，所述功率放大器将去噪后的信号放大。

8.根据权利要求7所述的电力套管局部放电带电检测系统，其特征在于，所述高通滤波器的下限截止频率为1GHz，上限截止频率为2GHz，阻带增益为-40dB。

9.根据权利要求7所述的电力套管局部放电带电检测系统，其特征在于，所述功率放大器的下限截止频率为1GHz，上限截止频率为2GHz，在此频带内的增益为20dB。

10.根据权利要求1至4任意一项所述的电力套管局部放电带电检测系统，其特征在于，所述信号采集器的模拟带宽为2.5GHz，通道数为4，每通道的采样率为40GS/s。

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