CN104076241A - 绝缘子检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种绝缘子检测设备，包括检测部分和接收部分，检测模块的一部分位于绝缘子周围，检测模块的另一部分固定在接地塔上，检测模块通过数据线将获得的信号传输到检测处理模块；接收部分的接收部分模块包括无线接收模块、第二处理模块、波形显示模块和计算机。该绝缘子检测设备可以对传输线上的绝缘子进行远程、实时检测，便于提前获得污闪警报信息以便对绝缘子进行更换或维护，并且危险性低、造价经济合理、测量准确、抗干扰能力也强，同时还提高了电网的安全性、可靠性。

Description

绝缘子检测设备

技术领域

本发明涉及一种绝缘子检测设备，更具体而言，涉及一种传输线上的绝缘子检测设备。

背景技术

高压传输线路上的绝缘子既起着电气绝缘的作用，也起着机械支撑的作用，要保证传输线在过压发生时也能够正常运行，绝缘子的工作状态对电力网络的安全性和可靠性起着至关重要的作用。绝缘子在户外会不可避免地被污染，尽管在气候干燥时，这些污染的尘因阻值大而对绝缘子可靠性无影响；但在湿度大的环境中，绝缘子表面的尘被湿润，导致绝缘子表面发生全面污闪。经研究分析，沿绝缘子湿润污染表面的污闪不仅仅是单纯的空气间隙击穿，而是一种与电、热、化学等因素有关的污染表面气体电离以及局部电弧发生、发展的极其复杂的过程。据统计，高压传输线路上绝缘子的污闪事故次数在目前电网总事故中占据第二位，仅次于雷害事故，但是其造成的经济损失远远超过过压和雷击过压的损失。

因此，为了降低污闪对传输线路的可靠性的影响，本领域工程师做了大量的研究，试图使得传输线上绝缘子的污染在短期内减小。例如，采用了耐污绝缘子、定期清扫、涂防尘材料和调增爬电距离等方法，但其根本上没有达到的预期的目的。之后工程师采用漏电法来采集绝缘子的漏电和与绝缘子漏电相关联的参数以综合判断受污染绝缘子的绝缘程度。例如将采集的工频漏电信号转化为频率传输等，但由于工频漏电为单一特征量而不能反映绝缘子状态，或者由受网络传输影响而不经济；或者危险性高、造价高、测量不准确、抗干扰能力差。另外，定期或在污闪发生后检测绝缘子，工作任务重和强度大。如果能及时绝缘子检测，并对参数采集，提前获得污闪警报信息，对绝缘子进行更换或维护，很有必要。然而，为了能够及时检测绝缘子，确切地说，为了及时检测到漏电发生，在漏电检测装置及其方法中，由于泄漏电流检测的采集现场存在一定量的噪声干扰，所以采用的感测器或传感器所得到的电流信号含有诸多的高频率分量，这些分量是检测方法和设备完全不需要的。因此需要做出改进。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种绝缘子检测设备，可以对传输线上的绝缘子进行远程、实时检测，便于提前获得污闪警报信息以便对绝缘子进行更换或维护，并且危险性低、造价经济合理、测量准确、测量精度高、抗干扰能力也强，同时还提高了电网的安全性、可靠性。

本发明为解决上述技术问题而采取的技术方案为：一种绝缘子检测设备，包括检测部分和接收部分，其中在检测部分中，绝缘子是绝缘子串上的一部分，绝缘子串位于高压传输线和接地塔之间；检测模块的一部分位于绝缘子周围，检测模块的另一部分固定在接地塔上，检测模块通过数据线将获得的信号传输到检测处理模块，检测处理模块连接有太阳能电池板，以便使得太阳能电池板为检测处理模块供电，并且检测处理模块和被太阳能电池板被置于接地塔上搭建的平台上；接收部分的接收部分模块包括无线接收模块、第二处理模块、波形显示模块和计算机；其中接收部分模块中，无线接收模块从无线发射模块接收信号，并将接收的信号发送给第二处理模块，第二处理模块既通过计算机的并行端口而将数据发送给计算机，还将数据发送给波形显示模块，而且波形显示模块与计算机通信。

根据本发明的一个方面，其中检测模块包括：漏电感测电路、采样电路、放大电路、低通滤波器、第一分隔光耦合电路、高通滤波器、波峰监视电路和第二分隔光耦合电路；检测模块中漏电感测电路位于绝缘子周围，检测模块中其他模块位于固定在接地塔上；漏电感测电路通过通过导电银胶和附属固定装置与绝缘子紧密接触，将绝缘子表面电流截获，经电阻采样，通过测量电压可以计算出泄漏电流的大小；其中，漏电感测电路的输出发送给采样电路，之后经放大电路偏置放大后分为两路，其中关于低频部分，先后依次通过低通滤波器、第一分隔光耦合电路后输出低频分量供给处理电路；关于高频部分，先后依次通过高通滤波器、波峰监视电路和第二分隔光耦合电路后输出高频分量供给处理电路。

根据本发明的一个方面，其中：通过漏电感测电路感测的电流为I，供给到采样电路；电流I连接到第一电阻的第一端；第一电阻第二端连接第一放大器的第一端、第二电阻的第一端、第一二极管的第一端和第二二极管的第一端；第一二极管的第二端连接第二电压；第二二极管的第二端和第一放大器的第一电源端都连接第一电压；第二电阻的第二端连接第一放大器的输出端；第一放大器的第二输入端连接第三电压以及第一电容的第一端；第一电容的第二端连接第一放大器的第二电源端、第四电阻的第二端、第二电压；第三电阻的第一端连接I，其第二端连接第四电阻的第一端以及第五电阻的第一端；第五电阻第二端连接第二放大器的第一端、第六电阻的第一端、第三二极管的第一端和第四二极管的第一端；第三二极管的第二端连接第二电压；第四二极管的第二端和第二放大器的第一电源端都连接第一电压；第六电阻的第二端连接第二放大器的输出端；第二放大器的第二输入端连接第三电压以及第二电容的第一端；第二电容的第二端连接第二放大器的第二电源端和第二电压。

根据本发明的一个方面，其中第一电压是高电源电压；第二电压是低电源电压；第三电压是参考电压；第一电阻和第二电阻阻值相同；第五电阻和第六电阻阻值相同；第三电阻和第四电阻阻值不同，其阻值相差一个数量级。

根据本发明的一个方面，其中检测处理模块由第一开关、第二开关、第一电压转换器、可充电电池、第二电压转换器、控制模块、第一处理模块和无线发射模块组成。

根据本发明的一个方面，其中控制模块控制第一开关和第二开关并连接可充电电池和太阳能电池板；太阳能电池板的两个输出端连接检测处理模块，其中一个输出端连接第二开关，另一个输出端通过第一开关连接第一电压转换器，进而将转换的电压供给可充电电池，可充电电池也连接第二开关，其中上述第一开关是单选开关，第二开关是双选开关；第二开关通过择一选择太阳能电池板或者可充电电池提供的电压，将该电压输入到第二电压转换器，进而将合适的电压供给控制模块、第一处理模块和无线发射模块使用；在实际应用中，可根据气象、光照、盐污覆盖、覆冰等条件择一地选择是采用太阳能电池板供电还是可充电电池来供电。

根据本发明的一个方面，其中太阳能电池板通过各种电压转换器而将转换的电压供给可充电电池，从而使得太阳能电池板或者可充电电池提供的电压择一地为检测模块和/或检测处理模块供电；可充电电池是铅酸蓄电池、镍氢电池、镍镉电池或者锂电池中的任一个；电压变换电路采用转换效率高的DC/DC变换电路。

根据本发明的一个方面，根据气象、光照、盐污覆盖、覆冰等条件择一地选择是采用太阳能电池板供电还是可充电电池来供电包括：良好指标情况下太阳能电池板供电；条件不理想的情况下通过可充电电池供电。

根据本发明的一个方面，根据气象、光照、盐污覆盖、覆冰等条件择一地选择是采用太阳能电池板供电还是可充电电池来供电包括：良好指标情况下太阳能电池板供电；条件不理想的情况下通过可充电电池供电。

根据本发明的一个方面，其中无线发射模块可采用GSM/GPRS网络来通信，其不仅可以将数据以短信或邮件方式发送到接收部分，而且以数据包形式将实时数据发送到接收部分，供后方检测和决策。

附图说明

在附图中通过实例的方式而不是通过限制的方式来示出本发明的实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件，其中：

图1例示了根据本发明的一个示例性实施例的安装在接地塔上的绝缘子检测设备的检测部分。

图2例示了根据本发明的一个示例性实施例的检测模块的框图。

图3例示了根据本发明的一个示例性实施例的检测模块中采样电路的电路图。

图4例示了根据本发明的一个示例性实施例的绝缘子检测设备的数据线和检测部分的具体结构框图。

图5例示了根据本发明的一个示例性实施例的绝缘子检测设备的接收部分的具体结构框图。

需要说明的是：附图不一定按比例绘制。

具体实施方式

在下面的描述中，参考附图并以例示的方式示出几个具体的实施例。将理解的是：可设想并且可做出其他实施例而不脱离本公开的范围或精神。因此，以下详细描述不应被认为具有限制意义。

根据本发明的实施例，图1例示了根据本发明的一个示例性实施例的安装在接地塔上的绝缘子检测设备的检测部分。其中，绝缘子1是绝缘子串3上的一部分，绝缘子串3位于高压传输线7和接地塔6之间。绝缘子既起着电气绝缘的作用，也起着机械支撑的作用。检测模块2的一部分位于绝缘子1周围，检测模块2的另一部分固定在接地塔6上，检测模块2通过数据线4将获得的信号传输到检测处理模块8，检测处理模块8连接有太阳能电池板5，以便使得太阳能电池板5为检测处理模块8供电，并且这二者都被放置在接地塔上搭建的平台上。

图2例示了根据本发明的一个示例性实施例的检测模块2的框图。具体而言，检测模块2包括：漏电感测电路41、采样电路42、放大电路43、低通滤波器44、第一分隔光耦合电路45、高通滤波器46、波峰监视电路47和第二分隔光耦合电路48。检测模块2中漏电感测电路41位于绝缘子1周围，检测模块2中其他模块位于固定在接地塔上。漏电感测电路41通过通过导电银胶和附属固定装置与绝缘子紧密接触，将绝缘子表面电流截获，经电阻采样，通过测量电压可以计算出泄漏电流的大小，该电路结构简单，灵敏度高且不会造成波形失真。漏电感测电路41通过直接将截流环获取的泄漏电流引入采样电阻的方式来产生合适的采样电压；由于泄漏电流变化范围在几十微安到几十毫安，所以漏电感测电路41采用了两个阻值大小不同的电阻分别对大小电流进行采样。由于的绝缘子检测设备运行在高压输电线路附近，电磁干扰非常大，而且还可能发生放电、雷击等状况，因此通过采用采样电路42、放大电路43、低通滤波器44、第一分隔光耦合电路45、高通滤波器46、波峰监视电路47和第二分隔光耦合电路48来对模拟及数字量分隔，可以有效保证信号准确度和精确度，有效地保证设备的安全性和可靠性。其中，漏电感测电路41的输出发送给采样电路42，之后经放大电路43偏置放大后分为两路，其中关于低频部分，先后依次通过低通滤波器44、第一分隔光耦合电路45后输出低频分量供给处理电路；关于高频部分，先后依次通过高通滤波器46、波峰监视电路47和第二分隔光耦合电路48后输出高频分量供给处理电路。优选地，检测模块2外部采用导电性能良好的金属作屏蔽盒(未示出)，并接大地，这样屏蔽盒内电力线不会影响外部，同时外部的电力线也不会穿透屏蔽盒进入内部，既可以抑制干扰源，还可以阻截干扰的传输途径，起电场隔离的作用。磁路屏蔽是采用高磁材料和封闭式结构。

图3例示了根据本发明的一个示例性实施例的检测模块2中采样电路42的电路图。其中：通过漏电感测电路41感测的电流为I，供给到采样电路42。电流I连接到第一电阻R1的第一端；第一电阻R1第二端连接第一放大器A1的第一端、第二电阻R2的第一端、第一二极管D1的第一端和第二二极管D2的第一端；第一二极管D1的第二端连接第二电压V2；第二二极管D2的第二端和第一放大器A1的第一电源端都连接第一电压V1；第二电阻R2的第二端连接第一放大器A1的输出端；第一放大器A1的第二输入端连接第三电压V3以及第一电容C1的第一端；第一电容C1的第二端连接第一放大器A1的第二电源端、第四电阻R4的第二端、第二电压V2；第三电阻R3的第一端连接I，其第二端连接第四电阻R4的第一端以及第五电阻R5的第一端；第五电阻R5第二端连接第二放大器A2的第一端、第六电阻R6的第一端、第三二极管D3的第一端和第四二极管D4的第一端；第三二极管D3的第二端连接第二电压V2；第四二极管D4的第二端和第二放大器A2的第一电源端都连接第一电压V1；第六电阻R6的第二端连接第二放大器A2的输出端；第二放大器A2的第二输入端连接第三电压V3以及第二电容C2的第一端；第二电容C2的第二端连接第二放大器A2的第二电源端和第二电压V2。优选地，第一电压V1是高电源电压，例如可根据器件参数选择，例如可选择+5V、+10V、+12V；第二电压V2是低电源电压，例如可选择-5V、-10V、-12V或者接地(0V)；第三电压V3是参考电压。优选地，第一电阻R1和第二电阻R2阻值相同；第五电阻R5和第六电阻R6阻值相同；第一电阻R1、第二电阻R2、第五电阻R5和第六电阻R6阻值可以相同。由于泄漏电流变化范围广，所以第三电阻R3和第四电阻R4阻值不同，优选地，其阻值相差一个数量级。例如当第三电阻R3比R4高一个数量级时，第一放大器A1的输出端输出的是小电流而第二放大器A2的输出端输出的是大电流。

图4例示了根据本发明的一个示例性实施例的绝缘子检测设备的检测部分的具体结构框图。其中：检测处理模块8由第一开关S1、第二开关S2、第一电压转换器9a、可充电电池10、第二电压转换器9b、控制模块16、第一处理模块11和无线发射模块14组成。控制模块16控制第一开关S1和第二开关S2并连接可充电电池10和太阳能电池板5。太阳能电池板5的两个输出端连接检测处理模块8，其中一个输出端连接第二开关S2，另一个输出端通过第一开关S1连接第一电压转换器9a，进而将转换的电压供给可充电电池10，可充电电池10也连接第二开关S2，其中上述第一开关S1是单选开关，第二开关是双选开关，亦即二选一开关。第二开关通过择一选择太阳能电池板5或者可充电电池10提供的电压，将该电压输入到第二电压转换器9b，进而将合适的电压供给控制模块16、第一处理模块11和无线发射模块14使用。优选地，在实际应用中，可根据气象、光照、盐污覆盖、覆冰等条件择一地选择是采用太阳能电池板供电还是可充电电池来供电——例如但不限于：良好指标情况下优选太阳能电池板5供电；条件不理想的情况下，例如阴雨天或夜晚，优选通过可充电电池供电。太阳能电池构成的供电系统的采用，保证了可靠稳定的系统供电，同时也使得系统避免了从高压取电时受到的潜在绝缘危险。此外，从数据线4传输来的漏电信号被输入到第一处理模块11，并经过该模块转换和处理，并经过无线发射模块14发送到接收端。在整个处理过程中，第一处理模块11控制无线发射模块14的运行和操作。优选地，上述可充电电池可以是蓄电池，例如铅酸蓄电池，也可以是镍氢电池、镍镉电池或者锂电池。优选地，电压变换电路可以采用任意模式的电压变换电路，为了提高太阳能电池供电的利用率，电压变换电路可采用转换效率高的DC/DC变换电路。

其中无线发射模块14采用的通信规则是现行的符合各种通信标准的近距离、中等距离、远距离通信协议。优选地，无线发射模块14可采用GSM/GPRS网络来通信，其不仅可以将数据以短信或邮件方式发送到接收部分，而且更实用的是，其可以数据包形式将实时数据发送到接收部分，供后方检测和决策。

图5例示了根据本发明的一个示例性实施例的绝缘子检测设备的接收部分的具体结构框图。具体而言，接收部分模块23包括无线接收模块24、第二处理模块25、波形显示模块26和计算机27。其中，无线接收模块24从无线发射模块14接收信号，并将接收的信号发送给第二处理模块25，第二处理模块25既通过计算机27的并行端口而将数据发送给计算机27，还将数据发送给波形显示模块26，之后波形显示模块26通过通用接口板接口与计算机27通信。优选地，无线接收模块24采用和无线发射模块14相同的通信网络和协议规则，可采用GSM/GPRS网络来通信。

综上，在本发明的技术方案中，通过采用了绝缘子检测设备，可以对传输线上的绝缘子进行远程、实时检测，便于提前获得污闪警报信息以便对绝缘子进行更换或维护，并且危险性低、造价经济合理、测量准确、抗干扰能力也强，同时还提高了电网的安全性、可靠性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应包涵在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种绝缘子检测设备，包括检测部分和接收部分，其中在检测部分中，绝缘子是绝缘子串上的一部分，绝缘子串位于高压传输线和接地塔之间；检测模块的一部分位于绝缘子周围，检测模块的另一部分固定在接地塔上，检测模块通过数据线将获得的信号传输到检测处理模块，检测处理模块连接有太阳能电池板，以便使得太阳能电池板为检测处理模块供电，并且检测处理模块和被太阳能电池板被置于接地塔上搭建的平台上；接收部分的接收部分模块包括无线接收模块、第二处理模块、波形显示模块和计算机；其中接收部分模块中，无线接收模块从无线发射模块接收信号，并将接收的信号发送给第二处理模块，第二处理模块既通过计算机的并行端口而将数据发送给计算机，还将数据发送给波形显示模块，而且波形显示模块与计算机通信。

2.如权利要求1所述的绝缘子检测设备，其中检测模块包括：漏电感测电路、采样电路、放大电路、低通滤波器、第一分隔光耦合电路、高通滤波器、波峰监视电路和第二分隔光耦合电路；检测模块中漏电感测电路位于绝缘子周围，检测模块中其他模块位于固定在接地塔上；漏电感测电路通过通过导电银胶和附属固定装置与绝缘子紧密接触，将绝缘子表面电流截获，经电阻采样，通过测量电压可以计算出泄漏电流的大小；其中，漏电感测电路的输出发送给采样电路，之后经放大电路偏置放大后分为两路，其中关于低频部分，先后依次通过低通滤波器、第一分隔光耦合电路后输出低频分量供给处理电路；关于高频部分，先后依次通过高通滤波器、波峰监视电路和第二分隔光耦合电路后输出高频分量供给处理电路。

3.如权利要求2所述的绝缘子检测设备，其中：通过漏电感测电路感测的电流为I，供给到采样电路；电流I连接到第一电阻的第一端；第一电阻第二端连接第一放大器的第一端、第二电阻的第一端、第一二极管的第一端和第二二极管的第一端；第一二极管的第二端连接第二电压；第二二极管的第二端和第一放大器的第一电源端都连接第一电压；第二电阻的第二端连接第一放大器的输出端；第一放大器的第二输入端连接第三电压以及第一电容的第一端；第一电容的第二端连接第一放大器的第二电源端、第四电阻的第二端、第二电压；第三电阻的第一端连接I，其第二端连接第四电阻的第一端以及第五电阻的第一端；第五电阻第二端连接第二放大器的第一端、第六电阻的第一端、第三二极管的第一端和第四二极管的第一端；第三二极管的第二端连接第二电压；第四二极管的第二端和第二放大器的第一电源端都连接第一电压；第六电阻的第二端连接第二放大器的输出端；第二放大器的第二输入端连接第三电压以及第二电容的第一端；第二电容的第二端连接第二放大器的第二电源端和第二电压。

4.如权利要求3所述的绝缘子检测设备，其中第一电压是高电源电压；第二电压是低电源电压；第三电压是参考电压；第一电阻和第二电阻阻值相同；第五电阻和第六电阻阻值相同；第三电阻和第四电阻阻值不同，其阻值相差一个数量级。

5.如之前任一权利要求所述的绝缘子检测设备，其中检测处理模块由第一开关、第二开关、第一电压转换器、可充电电池、第二电压转换器、控制模块、第一处理模块和无线发射模块组成。

6.如之前任一权利要求所述的绝缘子检测设备，其中控制模块控制第一开关和第二开关并连接可充电电池和太阳能电池板；太阳能电池板的两个输出端连接检测处理模块，其中一个输出端连接第二开关，另一个输出端通过第一开关连接第一电压转换器，进而将转换的电压供给可充电电池，可充电电池也连接第二开关，其中上述第一开关是单选开关，第二开关是双选开关；第二开关通过择一选择太阳能电池板或者可充电电池提供的电压，将该电压输入到第二电压转换器，进而将合适的电压供给控制模块、第一处理模块和无线发射模块使用；在实际应用中，可根据气象、光照、盐污覆盖、覆冰等条件择一地选择是采用太阳能电池板供电还是可充电电池来供电。

7.如之前任一权利要求所述的绝缘子检测设备，其中太阳能电池板通过各种电压转换器而将转换的电压供给可充电电池，从而使得太阳能电池板或者可充电电池提供的电压择一地为检测模块和/或检测处理模块供电；可充电电池是铅酸蓄电池、镍氢电池、镍镉电池或者锂电池中的任一个；电压变换电路采用转换效率高的DC/DC变换电路。

8.如之前任一权利要求所述的绝缘子检测设备，根据气象、光照、盐污覆盖、覆冰等条件择一地选择是采用太阳能电池板供电还是可充电电池来供电包括：良好指标情况下太阳能电池板供电；条件不理想的情况下通过可充电电池供电。

9.如之前任一权利要求所述的绝缘子检测设备，其中检测模块外部采用导电性能良好的金属作屏蔽盒，并接大地。

10.如之前任一权利要求所述的绝缘子检测设备，其中无线发射模块可采用GSM/GPRS网络来通信，其不仅可以将数据以短信或邮件方式发送到接收部分，而且以数据包形式将实时数据发送到接收部分，供后方检测和决策。