CN103809091A - 基于光学电场传感器电压相位同步技术的电缆局部放电测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于光学电场传感器电压相位同步技术的电缆局部放电测试设备。该设备由手持式绝缘工器具、高压BGO光学晶体、高压光纤、光电转化及输出器、局部放电测试仪器、同步信号传输线构成。本发明优点：1.本发明着重解决野外高电压设备带电测试工作中获取并同步主网电压信号的难题，也适用于电气测试中任何需要获取电压信号的工作。2.本发明在满足功能需求的基础上，具有结构简单坚固，重量轻（1kg以内）、体积小、操作方便等优点，能适用于杆塔上设备带电测试、地面设备带电测试的要求。

Description

基于光学电场传感器电压相位同步技术的电缆局部放电测试设备

技术领域

本发明涉及电力设备电气性能测试的工作领域。具体是基于光学电场传感器电压相位同步技术的电缆局部放电测试设备。

背景技术

目前的市场上，在对电缆设备进行局部放电不停电测试工作时，普遍使用局部放电测试仪器。此类仪器的厂家很多，但共同特点是：在测试时都需要获得电网一次系统的电压正弦波数据，包括频率信号，电压相位信号等。该信号的作用是：将实时的电压相位信号显示出来，然后将局放仪扑捉到的局部放电信号根据时间关系和信号强度，在电压相位信号上对应的相位和信号强度处标记。在一段时间的记录后，根据标记的点分布情况，会形成一个有规律的谱图。这时候根据典型的电缆内部局部放电谱图，就能判断出电缆内部是否存在局部放电信号。一般情况下，电缆内部局部放电信号谱图上，局放放电特征标记会对称的分布在电压正弦波信号的第一和第三象限上，相位差180°；而分布在电压正弦波信号的第二和第四象限上，相位差180°的信号往往是干扰。

目前，由于在测试中几乎无法获取到电压正弦波信号，往往采用通过电流互感器取电流正弦波信号后，根据一定的经验进行相位换算法。即需要采取将电流正弦波信号获取后，人为的进行相位角换算，再进行测试评估的方法。这是一种间接的方法，由于在现场测试中，线路的参数随电压等级、电缆长度、架空线长度、系统运行、线路空间位置、负荷的影响，会出现较大不同，因此，电压与电流的相角差也会出现变化，如果仅仅通过一定的经验进行相位换算，那么不但不能得到准确的电压相位，还可能因为局放图谱相位关系错误而造成误判断。

而误判断或不能准确判断导致电缆线路的非必要停电检修而带来的物资和电量的损失，则难以估量；而因漏判断导致的电缆线路在测试后依然出现故障而带来的抢修和电量损失，则远大于准确判断，计划检修带来的损失。

目前未见有与本发明同类装置的报导。

发明内容

本发明的目的是提供基于光学电场传感器电压相位同步技术的电缆局部放电测试设备，着重解决野外高电压设备带电测试工作中获取并同步主网电压信号的难题，也适用于电气测试中任何需要获取电压信号的工作。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

基于光学电场传感器的电压波形信号同步输出装置，该装置由手持式绝缘工器具、高压BGO光学晶体、高压光纤、光电转化及输出器构成，

所述手持式绝缘工器具，其一端为手持端，可由操作人员进行手持操作，也可固定在需要的位置；其中间部分是硬质绝缘件，可用包括市面上满足高压绝缘标准的绝缘操作杆等替代；其另一端为高压端，装有一定的机械装置，用于固定高压BGO光学晶体，机械装置的设计满足高压BGO光学晶体的拆装要求和固定强度要求。

所述高压BGO光学晶体，它可以满足在高电压环境下的光学检测工作性能要求，以光偏转的情况反映高压电场的变化，是电场信号转化为光信号的传感器。其固定在手持式绝缘工器具的高电压端，由手持式绝缘工器具1物理移动至绝缘子高压端、输电线路等高压电极附近。它通过高压光纤3与光电转化及输出器4连接，形成检测的光回路。

所述高压光纤，内含光输入和光输出的光信号通道，仅作为光路传输通道用，其一端连接到光电转化及输出器，一端与高压BGO光学晶体连接，联通两者间的光路。

所述光电转化及输出器，内含有电源、光源、起偏器、检偏器、光电转换器、电信号输出接口等部件。其与高压光纤连接，形成光源-起偏器-高压光纤输入通道-高压BGO光学晶体-高压光纤输出通道-检偏器的光学回路。它的作用是产生原始的光信号，通过分析原始光信号经过高压BGO光学晶体后的光变化情况，提取其中的光信息，并形成系列相应的电压波形信号，最后将电压波形信号输出供同步用。

所述局部放电测试仪器5，该仪器有电压波形信号的同步输入口，该口连接有同步信号传输线6，局部放电测试仪器5的输入信号可以是电信号，也可以是无线信号，也可以是光信号，以仪器需要为准。

所述同步信号传输线6，该线可以是通讯线缆，传输电信号；可以是光纤，传输光信号；也可以是天线，传输无线信号。具体方式以局部放电测试仪器5的需要而改变。

本发明的优点：

1.测量方式灵活：本装置在测试时，由于手持式绝缘工器具、高压光纤均满足高压绝缘测试要求，因此，高压BGO光学晶体的空间位置具有随意性，只要放置在能感应出电压信号波形的位置，即能满足需求，而不需强迫性的放置到一定的位置。

2.应用范围广泛：当空间位置固定时，根据有限元理论计算和分压器检验，以及电压值与电场强度的线性关系，可以将本设备当光PT（光学电压互感器）使用，可以通过波形，还原一次电压和频率及谐波的情况。

3.波形响应快速：由于电气设备的频率为50-60Hz，而本设备的理论采样率为3GHz，因此能完全满足测试频率要求。经过测试，设备可以跟踪采样雷电波的波形，并能实时还原，没有时差。

4.安全可靠无干扰：由于高压BGO光学晶体和高压光纤均为玻璃材料，绝缘性能良好，放置到高压设备的邻近空间后不会造成空间电场畸变等不良干扰，更不会造成局部放电等不良后果，保证了测试的准确性，也确保了测试过程不会造成不良后果。

附图说明

图1是本发明基于光学电场传感器电压相位同步技术的电缆局部放电测试设备结构示意图。

图中，手持式绝缘工器具1、高压BGO光学晶体2、高压光纤3、光电转化及输出器4、局部放电测试仪器5、同步信号传输线6。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施对本发明作进一步说明。

本发明基于光学电场传感器电压相位同步技术的电缆局部放电测试设备的结构如图1所示，装置由手持式绝缘工器具1、高压BGO光学晶体2、高压光纤3、光电转化及输出器4、局部放电测试仪器5、同步信号传输线6构成。

所述手持式绝缘工器具1，其一端为手持端，可由操作人员进行手持操作，也可固定在需要的位置；其中间部分是硬质绝缘件，可用包括市面上满足高压绝缘标准的绝缘操作杆等替代；其另一端为高压端，装有一定的机械装置，用于固定高压BGO光学晶体2，机械装置的设计满足高压BGO光学晶体2的拆装要求和固定强度要求。

所述高压BGO光学晶体2，它可以满足在高电压环境下的光学检测工作性能要求，以光偏转的情况反映高压电场的变化，是电场信号转化为光信号的传感器。其固定在手持式绝缘工器具1的高电压端，由手持式绝缘工器具1物理移动至绝缘子高压端、输电线路等高压电极附近。它通过高压光纤3与光电转化及输出器4连接，形成检测的光回路。

所述高压光纤3，内含光输入和光输出的光信号通道，仅作为光路传输通道用，其一端连接到光电转化及输出器4，一端连接到光学电场传感器2，联通两者间的光路。

所述光电转化及输出器4，内含有电源、光源、起偏器、检偏器、光电转换器、电信号输出接口等部件。其与高压光纤3进行直接物理连接，形成光源-起偏器-高压光纤3输入通道-光学电场传感器2-高压光纤3输出通道-检偏器的光学回路。它的作用是产生原始的光信号，通过分析原始光信号经过光学电场传感器2后的光变化情况，提取其中的光信息，并形成系列相应的电压波形信号，最后将电压波形信号通过同步信号传输线6输出，供局部放电测试仪器5同步用。

所述局部放电测试仪器5，该仪器有电压波形信号的同步输入口，该口连接有同步信号传输线6，局部放电测试仪器5的输入信号可以是电信号，也可以是无线信号，也可以是光信号，以仪器需要为准。

所述同步信号传输线6，该线可以是通讯线缆，传输电信号；可以是光纤，传输光信号；也可以是天线，传输无线信号。具体方式以局部放电测试仪器5的需要而改变。

本发明具体实施如下：

电缆上及远离变电站的电缆终端，或者是各种测试场所，在进行电力电缆等电力设备的局部放电测试工作时，需要提取电气设备高压端电压波形信号时，只需要将高压BGO光学晶体2固定在手持式绝缘工器具1的端部，并使用高压光纤3将高压BGO光学晶体2、光电转化及输出器4连接起来，使用同步信号传输线6将光电转化及输出器4、局部放电测试仪器5连接起来，通过手持式绝缘工器具1，将高压BGO光学晶体2非接触式的靠近高压电极（包括绝缘子高压端、输电线路、电缆终端、电缆接头的特定位置等），并相对固定不动，光电转化及输出器4则即能通过光电转换，感应到由电压变化引起的空间电场幅值的变化，进而将电压波形进行还原，通过同步信号传输线6输出到需要使用该信号的局部放电测试仪器5的电压同步端口，即能完成测试工作。

Claims (1)

1.基于光学电场传感器电压相位同步技术的电缆局部放电测试设备，其特征在于，该装置由手持式绝缘工器具、高压BGO光学晶体、高压光纤、光电转化及输出器、局部放电测试仪器、同步信号传输线构成，

所述手持式绝缘工器具，其一端为手持端，可由操作人员进行手持操作，也可固定在需要的位置；其中间部分是硬质绝缘件；其另一端为高压端，装有一定的机械装置，用于固定高压BGO光学晶体，机械装置的设计满足高压BGO光学晶体的拆装要求和固定强度要求；

所述高压BGO光学晶体，是电场信号转化为光信号的传感器，其固定在手持式绝缘工器具的高电压端，由手持式绝缘工器具物理移动至绝缘子高压端、输电线路高压电极附近，它通过高压光纤与光电转化及输出器连接，形成检测的光回路；

所述高压光纤，内含光输入和光输出的光信号通道，仅作为光路传输通道用，其一端连接到光电转化及输出器，一端与高压BGO光学晶体连接，联通两者间的光路；

所述光电转化及输出器，内含有电源、光源、起偏器、检偏器、光电转换器、电信号输出接口部件，其与高压光纤直接连接，形成光源-起偏器-高压光纤输入通道-高压BGO光学晶体-高压光纤输出通道-检偏器的光学回路，它的作用是产生原始的光信号，通过分析原始光信号经过高压BGO光学晶体后的光变化情况，提取其中的光信息，并形成系列相应的电压波形信号，最后将电压波形信号输出供同步用；

所述局部放电测试仪器，该仪器有电压波形信号的同步输入口，该口连接有同步信号传输线，局部放电测试仪器的输入信号可以是电信号，也可以是无线信号，也可以是光信号，以仪器需要为准；

所述同步信号传输线，该线可以是通讯线缆，传输电信号；可以是光纤，传输光信号；也可以是天线，传输无线信号；具体方式以局部放电测试仪器的需要而改变。

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