CN104076259A - 一种实时检测传输线上绝缘子污闪的设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实时检测传输线上绝缘子污闪的设备，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；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。该实时检测传输线上绝缘子污闪的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

一种实时检测传输线上绝缘子污闪的设备

技术领域

本发明涉及一种实时检测传输线上绝缘子污闪的设备，更具体而言，涉及一种传输线上的实时检测传输线上绝缘子污闪的设备。

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装置完全不需要的。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实时检测传输线上绝缘子污闪的设备，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：一种实时检测传输线上绝缘子污闪的设备，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。

根据本发明的一个方面，检测模块包括电流变换器、预放大模块、滤波模块和检测单元电路；检测单元电路包括电信号转光信号电路和光信号传输准备电路；电流变换器由芯和线圈组成，其位于绝缘子和接地之间的导线周围，用于根据绝缘子和接地之间的电流及其变化，经变换后获得所需的电信号；经变换后获得所需的电信号供给预放大模块以及滤波模块，进而提供给检测单元电路。

根据本发明的另一个方面，电流变换器的第一输出和第二输出连接到预放大模块；预放大模块由第一电阻、第二电阻、第三电阻以及运算放大器组成，其中电流变换器的第一输出连接第一电阻的第一端，第一电阻的第二端连接第三电阻的第一端以及运算放大器的正输入端，第三电阻的第二端连接运算放大器的输出端，电流变换器的第二输出连接第二电阻的第一端，第二电阻的第二端连接运算放大器的负输入端；之后运算放大器的输出连接到由第四电阻和第一电容组成的滤波模块，该输出连接到第四电阻的第一端，第四电阻第二端连接到电信号转光信号电路的输入端和第一电容的第一端，第一电容的第二端连接第二电阻的第一端。

根据本发明的另一个方面，检测单元电路中的电信号转光信号电路由第二电容、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管组成；第二电容的第一端接第四电阻的第二端，第二电容的第二端接第一二极管的第一端和第六电阻的第一端，第一二极管的第二端连接第五电阻的第一端和第二二极管的第一端，第五电阻的第二端连接电压V1的第一端，第六电阻的第二端连第三二极管的第一端，第三二极管的第二端连接第四二极管的第二端和电压V1的第二端，第七电阻的第一端连接第二二极管的第二端和第一电容的第二端，第七电阻的第二端连接第四二极管的第一端；其中第二二极管是发光二级管，发光二级管输出对应于流过其的电流的光，从而供后级传输使用；第三二极管和第四二极管是齐纳二极管。

根据本发明的另一个方面，第四电阻和第一电容分别为2kΩ和1μF，或者分别为20kΩ和0.1μF，或者为200kΩ和0.01μF。

根据本发明的另一个方面，发光二级管构成的第二二极管发出的光经光信号传输准备电路简单处理后便通过数据线传输到检测处理模块；数据线为光纤；电压V1既可以由太阳能电池板提供，也可以由为检测模块单独设置的太阳能电池板为其专门供电，此时前述运算放大器的电源也由此单独设置的太阳能电池板提供。

根据本发明的另一个方面，其中所述第七电阻的第一端、第二二极管的第二端和第一电容的第二端连接地电位。

根据本发明的另一个方面，其中检测处理模块包括第一开关、第二开关、第一电压转换器、可充电电池、第二电压转换器、第一控制模块、第一处理模块、电流电压转换模块、模数转换模块和无线发射模块；第一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第一控制模块、第一处理模块、电流电压转换模块、模数转换模块、无线发射模块和光电转换电路使用；在实际应用中，当气象和光照条件良好的情况下，第一控制模块选通第二开关，将其连接到太阳能电池板，此时优选太阳能电池板通过第二开关为后端供电，如果第一控制模块检测到太阳能电池板足以为后端断电，则其使能第一开关，使得太阳能电池板通过第一电压转换器而为可充电电池供电；当在阴雨天或夜晚等气象和光照条件不理想的情况下，第一控制模块选通第二开关，将其连接到可充电电池，此时优选可充电电池通过第二开关为后端供电；从数据线传输来的漏电信号经过光电转换电路后输入到电流电压转换模块，并经过该模块而将采集的漏电信号转换为电压信号，便于后续传输和处理，之后该电压信号经过模数转换模块而转换成便于处理的数字信号，并经过无线发射模块发送到无线接收模块；在整个处理过程中，第一处理模块控制电流电压转换模块、模数转换模块和无线发射模块的运行和操作。

根据本发明的另一个方面，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。

根据本发明的另一个方面，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例示了安装在接地塔上的实时检测传输线上绝缘子污闪的设备的检测部分。

图2例示了检测模块和绝缘子的连接结构框图。

图3例示了检测模块中的部分模块和绝缘子的具体连接电路图。

图4例示了实时检测传输线上绝缘子污闪的设备的检测部分的具体结构框图。

图5例示了实时检测传输线上绝缘子污闪的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例示了安装在接地塔上的实时检测传输线上绝缘子污闪的设备的检测部分。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例示了检测模块2和绝缘子1的连接结构框图。具体而言，检测模块2包括电流变换器9、预放大模块10、滤波模块11和检测单元电路12。其中，检测单元电路包括电信号转光信号电路121和光信号传输准备电路122。优选地，电流变换器9由芯和线圈组成，正如下面的图3所描述和描绘。电流变换器9置于绝缘子1和接地之间的导线周围，用于根据绝缘子1和接地之间的电流及其变化，经变换后获得所需的电信号。由于泄漏电流检测的采集现场存在一定量的噪声干扰，所以采用的电流变换器9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装置完全不需要的。所以本技术方案加入了放大和滤波预处理，从而提高了测量精度以防止频谱混叠，并且给后面的数据采集、转换提供精确、完整的数据信息。所以经变换后获得所需的电信号供给预放大模块10以及滤波模块11，进而提供给检测单元电路12。

图3例示了检测模块2中的部分模块和绝缘子1的具体连接电路图。其中：由芯和线圈组成的电流变换器9被放置在绝缘子1和接地之间的导线周围，用于根据绝缘子1和接地之间的电流及其变化，经变换后获得所需的电信号。其中，电流变换器9的第一输出和第二输出连接到预放大模块10。优选地，预放大模块10由电阻R1、R2、R3以及运算放大器组成。其中电流变换器9的第一输出连接第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的第二端连接第三电阻R3的第一端以及运算放大器的正输入端，第三电阻R3的第二端连接运算放大器的输出端，电流变换器9的第二输出连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端连接运算放大器的负输入端。之后运算放大器的输出连接到由第四电阻R4和第一电容C1组成的滤波模块11，具体而言，其输出连接到第四电阻R4的第一端，第四电阻R4的第二端连接到电信号转光信号电路121的输入端和第一电容C1的第一端，第一电容C1的第二端连接第二电阻R2的第一端。检测单元电路12中的电信号转光信号电路121由第二电容C2、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4组成。其中，第二电容C2的第一端接第四电阻R4的第二端，第二电容C2的第二端接第一二极管D1的第一端和第六电阻R6的第一端，第一二极管D1的第二端连接第五电阻R5的第一端和第二二极管D2的第一端，第五电阻R5的第二端连接电压V1的第一端，第六电阻R6的第二端连第三二极管D3的第一端，第三二极管D3的第二端连接第四二极管D4的第二端和电压V1的第二端，第七电阻R7的第一端连接第二二极管D2的第二端和第一电容C1的第二端，第七电阻R7的第二端连接第四二极管D4的第一端。其中，第二二极管D2是发光二级管，发光二级管输出对应于流过其的电流的光，从而供后级传输使用；第三二极管D3和第四二极管D4是齐纳二极管。发光二级管构成的第二二极管D2发出的光经光信号传输准备电路122简单处理后便通过数据线4传输到检测处理模块8。因为将光信号经过简单处理后提供给光纤的电路是本领域已知的，为了不模糊本发明的方案，此处不再赘述。可替换地，发光二级管构成的第二二极管D2发出的光可以直接通过数据线4传输到检测处理模块8，而无需经过光光信号传输准备电路122。优选地，数据线4为光纤。所述电压V1可以由供电设备提供，例如可由太阳能电池板5提供；也可以由为检测模块2单独设置的太阳能电池板为其专门供电，此时前述运算放大器的电源也由此单独设置的太阳能电池板提供。优选地，第七电阻R7的第一端、第二二极管D2的第二端和第一电容C1的第二端连接地电位。可替换地，检测模块2可以不包括滤波模块11而直接将预放大模块10的输出供给检测单元电路12。优选地，第四电阻R4和第一电容C1分别为2kΩ和1μF，或者为20kΩ和0.1μF，或者为200kΩ和0.01μF，该滤波器的截止频率为80Hz，可有效地滤除高频信号。

图4例示了实时检测传输线上绝缘子污闪的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14a、可充电电池15、第二电压转换器14b、第一控制模块16、第一处理模块17、电流电压转换模块18、模数转换模块19、无线发射模块20和光电转换电路21组成。第一控制模块16控制第一开关S1和第二开关S2并连接可充电电池15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14a，进而将转换的电压供给可充电电池15，可充电电池15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15提供的电压，将该电压输入到第二电压转换器14b，进而将合适的电压供给第一控制模块16、第一处理模块17、电流电压转换模块18、模数转换模块19、无线发射模块20和光电转换电路21使用。在实际应用中，当气象和光照条件良好的情况下，第一控制模块16选通第二开关S2，将其连接到太阳能电池板5，此时优选太阳能电池板5通过第二开关S2为后端供电，如果第一控制模块16检测到太阳能电池板5足以为后端断电，则其使能第一开关S1，使得太阳能电池板5通过第一电压转换器14a而为可充电电池15供电；当气象和光照条件不理想的情况下，例如阴雨天或夜晚，第一控制模块16选通第二开关S2，将其连接到可充电电池15，此时优选可充电电池15通过第二开关S2为后端供电。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传输来的漏电信号经过光电转换电路21后输入到电流电压转换模块18，并经过该模块而将采集的漏电信号转换为电压信号，便于后续传输和处理，之后该电压信号经过模数转换模块19而转换成便于处理的数字信号，并经过无线发射模块20发送到接收端。在整个处理过程中，第一处理模块17控制电流电压转换模块18、模数转换模块19和无线发射模块20的运行和操作。

其中无线发射模块20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20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例示了实时检测传输线上绝缘子污闪的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20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20相同的通信网络和协议规则，可采用GSM/GPRS网络来通信。

根据本发明的一个实施例，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。

根据本发明的一个实施例，第一和第二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，第一和第二电压变换电路可采用转换效率高的DC/DC变换电路。

根据本发明的一个实施例，第一和第二开关可以采用任意模式的开关，为了减小体积，开关可选用功率晶体管开关。

综上，在本发明的技术方案中，通过采用了实时检测传输线上绝缘子污闪的设备，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)

1.一种实时检测传输线上绝缘子污闪的设备，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。

2.如权利要求1所述的实时检测传输线上绝缘子污闪的设备，其中检测模块包括电流变换器、预放大模块、滤波模块和检测单元电路；检测单元电路包括电信号转光信号电路和光信号传输准备电路；电流变换器由芯和线圈组成，其位于绝缘子和接地之间的导线周围，用于根据绝缘子和接地之间的电流及其变化，经变换后获得所需的电信号；经变换后获得所需的电信号供给预放大模块以及滤波模块，进而提供给检测单元电路。

3.如权利要求2所述的实时检测传输线上绝缘子污闪的设备，其中电流变换器的第一输出和第二输出连接到预放大模块；预放大模块由第一电阻、第二电阻、第三电阻以及运算放大器组成，其中电流变换器的第一输出连接第一电阻的第一端，第一电阻的第二端连接第三电阻的第一端以及运算放大器的正输入端，第三电阻的第二端连接运算放大器的输出端，电流变换器的第二输出连接第二电阻的第一端，第二电阻的第二端连接运算放大器的负输入端；之后运算放大器的输出连接到由第四电阻和第一电容组成的滤波模块，该输出连接到第四电阻的第一端，第四电阻第二端连接到电信号转光信号电路的输入端和第一电容的第一端，第一电容的第二端连接第二电阻的第一端。

4.如权利要求3所述的实时检测传输线上绝缘子污闪的设备，其中检测单元电路中的电信号转光信号电路由第二电容、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管组成；第二电容的第一端接第四电阻的第二端，第二电容的第二端接第一二极管的第一端和第六电阻的第一端，第一二极管的第二端连接第五电阻的第一端和第二二极管的第一端，第五电阻的第二端连接电压V1的第一端，第六电阻的第二端连第三二极管的第一端，第三二极管的第二端连接第四二极管的第二端和电压V1的第二端，第七电阻的第一端连接第二二极管的第二端和第一电容的第二端，第七电阻的第二端连接第四二极管的第一端；其中第二二极管是发光二级管，发光二级管输出对应于流过其的电流的光，从而供后级传输使用；第三二极管和第四二极管是齐纳二极管。

5.如之前任一权利要求所述的实时检测传输线上绝缘子污闪的设备，其中第四电阻和第一电容分别为2kΩ和1μF，或者分别为20kΩ和0.1μF，或者为200kΩ和0.01μF。

6.如之前任一权利要求所述的实时检测传输线上绝缘子污闪的设备，其中发光二级管构成的第二二极管发出的光经光信号传输准备电路简单处理后便通过数据线传输到检测处理模块；数据线为光纤；电压V1既可以由太阳能电池板提供，也可以由为检测模块单独设置的太阳能电池板为其专门供电，此时前述运算放大器的电源也由此单独设置的太阳能电池板提供。

7.如之前任一权利要求所述的实时检测传输线上绝缘子污闪的设备，其中所述第七电阻的第一端、第二二极管的第二端和第一电容的第二端连接地电位。

8.如之前任一权利要求所述的实时检测传输线上绝缘子污闪的设备，其中检测处理模块包括第一开关、第二开关、第一电压转换器、可充电电池、第二电压转换器、第一控制模块、第一处理模块、电流电压转换模块、模数转换模块和无线发射模块；第一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第一控制模块、第一处理模块、电流电压转换模块、模数转换模块、无线发射模块和光电转换电路使用；在实际应用中，当气象和光照条件良好的情况下，第一控制模块选通第二开关，将其连接到太阳能电池板，此时优选太阳能电池板通过第二开关为后端供电，如果第一控制模块检测到太阳能电池板足以为后端断电，则其使能第一开关，使得太阳能电池板通过第一电压转换器而为可充电电池供电；当在阴雨天或夜晚等气象和光照条件不理想的情况下，第一控制模块选通第二开关，将其连接到可充电电池，此时优选可充电电池通过第二开关为后端供电；从数据线传输来的漏电信号经过光电转换电路后输入到电流电压转换模块，并经过该模块而将采集的漏电信号转换为电压信号，便于后续传输和处理，之后该电压信号经过模数转换模块而转换成便于处理的数字信号，并经过无线发射模块发送到无线接收模块；在整个处理过程中，第一处理模块控制电流电压转换模块、模数转换模块和无线发射模块的运行和操作。

9.如之前任一权利要求所述的实时检测传输线上绝缘子污闪的设备，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。

10.如之前任一权利要求所述的实时检测传输线上绝缘子污闪的设备，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。