CN105717432B - 局部放电定位装置及方法 - Google Patents

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    • G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials

Abstract

一种局部放电定位装置，包括：定向天线、固定杆及信号测量装置；所述定向天线的数量为两支，分别设置于所述固定杆的两端；所述定向天线与所述信号测量装置电连接；其中，所述定向天线用于接收局放设备在局部放电时发出的电磁波；所述信号测量装置用于显示所述电磁波的时域信号。上述局部放电定位装置仅需要两支定向天线，无需过多的天线，故其结构简单；且由于定向天线增益较高，信噪比大，故其测量灵敏度高。本发明还提供一种应用局部放电定位装置进行局部放电定位的局部放电定位方法，该局部放电定位方法由于定向天线增益较高，信噪比大，故其测量灵敏度高。

Description

局部放电定位装置及方法
技术领域
本发明涉及信号检测及定位的装置及方法，尤其涉及一种局部放电定位装置及方法。
背景技术
利用超高频方法进行设备内局部放电缺陷具体位置的定位仍处于探索阶段。
目前，超高频定位法中应用较多的是四天线定位法，该方法采用四支全向天线，测量放电信号到达各天线的时间，设置未知数，由计算机程序进行计算，定位局部放电。该方法存在如下缺点：
(1)所需设备较多，便携性较差，不适用于变电站巡检；
(2)全向天线增益较低，信噪比较小，测量灵敏度较低，测量范围较小，可靠性较差；
(3)需要编写和使用相关程序，操作复杂，过程繁琐，效率较低。
发明内容
基于此，有必要提供一种测量灵敏度高的局部放电定位装置及方法。
一种局部放电定位装置，包括：定向天线、固定杆及信号测量装置；
所述定向天线的数量为两支，分别设置于所述固定杆的两端；
所述定向天线与所述信号测量装置电连接；其中，
所述定向天线用于接收局放设备在局部放电时发出的电磁波；
所述信号测量装置用于显示所述电磁波的时域信号。
在其中一个实施例中，所述定向天线与所述固定杆垂直。
在其中一个实施例中，所述信号测量装置为高带宽示波器，所述定向天线与所述高带宽示波器通过同轴电缆电连接。
在其中一个实施例中，所述固定杆为可伸缩横杆。
在其中一个实施例中，还包括固定支架；所述固定杆安装于所述固定支架上。
在其中一个实施例中，还包括激光装置，用于指示局部放电位置所在的直线位置；所述激光装置垂直设置于所述固定杆的中央且位于所述定向天线之间的中点位置上。
上述局部放电定位装置仅需要两支定向天线，无需过多的天线，故其结构简单；且由于定向天线增益较高，信噪比大，故其测量灵敏度高。
一种局部放电定位方法，包括步骤：
确定一个测量点，将上述的局部放电定位装置的所述固定杆水平放置于所述测量点处，并通过所述信号测量装置显示两支所述定向天线接收到的局部放电信号；
以所述固定杆的中点为固定支点水平旋转所述固定杆，以改变两支所述定向天线接收到的局部放电信号的时间差，直至所述时间差为零时记录所述固定杆的中垂线为第一直线；
确定另一个测量点，将所述另一测量点替换所述一个测量点并重复所述选取一个测量点及所述水平旋转固定杆的步骤，在所述另一个测量点的基础上，记录两支所述定向天线接收到的局部放电信号的时间差为零时所述固定杆的中垂线为第二直线；
根据所述第一直线及所述第二直线的交点确定局部放电位置。
在其中一个实施例中，所述以所述固定杆的中点为固定支点水平旋转所述固定杆，以改变两支所述定向天线接收到的局部放电信号的时间差，直至所述时间差为零时记录所述固定杆的中垂线为第一直线的步骤包括：
以所述固定杆的中点为固定支点水平旋转所述固定杆，以改变两支所述定向天线接收到的局部放电信号的时间差；
当两支所述定向天线接收到的局部放电信号的时域波形图的首波重合时，两支所述定向天线接收到的局部放电信号的所述时间差为零；
记录所述时间差为零时所述固定杆的中垂线为第一直线。
在其中一个实施例中，所述记录所述时间差为零时所述固定杆的中垂线为第一直线的步骤包括：
当所述时间差为零时，获取所述激光装置所指方向；
记录所述激光装置所指方向作为所述第一直线。
在其中一个实施例中，所述固定杆可伸缩调节，所述根据所述第一直线及所述第二直线的交点确定局部放电位置的步骤之后，还包括步骤：
调节以伸长所述固定杆的长度，重复前述步骤以再次确定局部放电位置。
上述局部放电定位方法，确定一个测量点，将上述的局部放电定位装置的所述固定杆水平放置于所述测量点处，并通过所述信号测量装置显示两支所述定向天线接收到的局部放电信号；以所述固定杆的中点为固定支点水平旋转所述固定杆，以改变两支所述定向天线接收到的局部放电信号的时间差，直至所述时间差为零时记录所述固定杆的中垂线为第一直线；确定另一个测量点，将所述另一测量点替换所述一个测量点并重复所述选取一个测量点及所述水平旋转固定杆的步骤，在所述另一个测量点的基础上，记录两支所述定向天线接收到的局部放电信号的时间差为零时所述固定杆的中垂线为第二直线；根据所述第一直线及所述第二直线的交点确定局部放电位置。该局部放电定位方法由于定向天线增益较高，信噪比大，故其测量灵敏度高。
附图说明
图1为一种实施方式的局部放电定位装置的结构示意图；
图2为一种实施方式的局部放电定位方法的流程图；
图3为一种实施方式的局部放电定位方法的定位原理图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/和”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，为本发明一种实施方式的局部放电定位装置，包括：定向天线110、固定杆130及信号测量装置(图未示)；
所述定向天线110的数量为两支，分别设置于所述固定杆130的两端，即图1中A和B两点所在的位置；
所述定向天线110与所述信号测量装置电连接；其中，
所述定向天线110用于接收局放设备在局部放电时发出的电磁波；
所述信号测量装置用于显示所述电磁波的时域信号。
上述局部放电定位装置工作时，通过设置于固定杆130两端的定向天线110接收局放设备在局部放电时发出的电磁波，通过测量装置显示两支定向天线110接收到的电磁波的时域信号，在一个测量点上，以固定杆130的中点为固定支点旋转固定杆130调节固定杆130的水平方向，进而调节两支定向天线110接收到的电磁波的时域信号的时间差，使时间差为零，如此可以使放电设备的放电位置在两支定向天线110的中垂线SO上(其中，S为局部放电位置，O为固定杆的中点)，即固定杆130的中垂线上；选择两个测量点调节固定杆130的水平方向使时间差为零即可确定两条中垂线，从而确定局放设备的局部放电位置，即两条中垂线的交点。
上述局部放电定位装置仅需要两支定向天线110，无需过多的天线，故其结构简单；且由于定向天线110增益较高，信噪比大，故其测量灵敏度高。
在其中一个实施例中，所述定向天线110与所述固定杆130垂直。如此，使两个定向天线110与固定杆130的角度相同，从而提高测量的准确定。可以理解地，在其它实施例中，两个定向天线110与固定杆130靠近中点的一侧所形成的夹角相同即可(即∠OAS＝∠OBS)，而垂直设置的方式还具有操作更方便的有益效果。
在其中一个实施例中，为了提高测量精度，所述信号测量装置为高带宽示波器。
在其中一个实施例中，所述定向天线110与所述高带宽示波器通过同轴电缆电连接。可以理解地，也可以通过双绞线电连接或光纤电连接，但通过同轴电缆连接的方式，由于信号传播过程中信号衰减小，最终可以使得测量精度更高。
在其中一个实施例中，所述固定杆130为可伸缩横杆。固定杆130的两端长度可调，但在局部放电定位装置工作时，需要保证固定杆130两端的长度一致，即OA＝OB。由于固定杆130的长度越长，测量精度越高，因此，采用可伸缩横杆作为固定杆130的局部放电定位装置可以根据需要调整固定杆130的横杆(即固定杆130)的长度，以符合所需的测量精度。
在其中一个实施例中，还包括固定支架(图未示)；所述固定杆130安装于所述固定支架上。具体地，固定支架可以为三角支架。如此，可以使定向天线110及固定杆130保持处于水平位置。
在其中一个实施例中，还包括激光装置150，用于发出垂直于所述固定杆130的激光以指示局部放电位置所在的直线位置；所述激光装置150设置于所述固定杆130的中央且位于所述定向天线110之间的中点位置上。即激光装置150与固定杆130垂直设置，且设置于固定杆130的中点位置，因此，激光装置150在时间差为零时发出的激光线即为放电设备的放电位置所在的直线。激光装置150具体可为激光器。
如图2和图3所示，本发明还提供一种应用上述局部放电定位装置进行局部放电定位的局部放电定位方法，包括步骤：
S150：确定一个测量点，将局部放电定位装置的所述固定杆水平放置于所述测量点处，并通过所述信号测量装置显示两支所述定向天线接收到的局部放电信号，即为两支定向天线接收到的电磁波的时域信号。
在该测量点，设固定杆的中点为O1，固定杆的两端点A1、B1距离局部放电位置S的距离可用SA1和SB1表示。
S170：以所述固定杆的中点为固定支点水平旋转所述固定杆，以改变两支所述定向天线接收到的局部放电信号的时间差，直至所述时间差为零时记录所述固定杆的中垂线为第一直线l1。
选取首波作为参考点改变两支定向天线接收到的局部放电信号的时间差，当两支定向天线接收到的局部放电信号的时域波形图的首波重合时所述时间差为零，局放设备的局部放电位置到两支定向天线的距离相等，即SA1＝SB1。此时，固定杆的中垂线SO1即为局部放电位置所在直线，记为第一直线l1。
S180：确定另一个测量点，将所述另一测量点替换所述一个测量点并重复步骤S150及步骤S170，在所述另一个测量点的基础上，记录两支所述定向天线接收到的局部放电信号的时间差为零时所述固定杆的中垂线SO2为第二直线l2，此时，SA2＝SB2。
在所述另一测量点，设固定杆的中点为O2，固定杆的两端点A2、B2距离局部放电位置S的距离可用SA2和SB2表示。
S190：根据所述第一直线l1及所述第二直线l2的交点确定局部放电位置S。
第一直线l1与第二直线l2的交点所在位置，即为局部放电位置S。
上述局部放电定位方法，确定一个测量点，将上述的局部放电定位装置的所述固定杆水平放置于所述测量点处，并通过所述信号测量装置显示两支所述定向天线接收到的局部放电信号；以所述固定杆的中点为固定支点水平旋转所述固定杆，以改变两支所述定向天线接收到的局部放电信号的时间差，直至所述时间差为零时记录所述固定杆的中垂线为第一直线；确定另一个测量点，将所述另一测量点替换所述一个测量点并重复所述选取一个测量点及所述水平旋转固定杆的步骤，在所述另一个测量点的基础上，记录两支所述定向天线接收到的局部放电信号的时间差为零时所述固定杆的中垂线为第二直线；根据所述第一直线及所述第二直线的交点确定局部放电位置。该局部放电定位方法由于定向天线增益较高，信噪比大，故其测量灵敏度高。
为提供一种具体的、可操作性强的调整时间差为零的方式。在其中一个实施例中，步骤S170，包括步骤：
S171：以所述固定杆的中点为固定支点水平旋转所述固定杆，以改变两支所述定向天线接收到的局部放电信号的时间差。
S173：当两支所述定向天线接收到的局部放电信号的时域波形图的首波重合时，两支所述定向天线接收到的局部放电信号的所述时间差为零。
此时，局放设备的局部放电位置到两支定向天线的距离相等，局放设备在两支定向天线组成的线段的中垂线上，即局放设备在固定杆的中垂线上。
其中，首波是在局部放电信号的直达波到达之前到达信号测量装置的折射波。局部放电信号的时域波形图是由信号测量装置显示的时域信号的时域波形图。该时域信号为定向天线接收局放设备在局部放电时发出的电磁波的时域信号。
S175：记录所述时间差为零时所述固定杆的中垂线为第一直线。
在其中一个实施例中，所述局部放电定位装置包括激光装置，用于发出垂直于所述固定杆的激光以指示局部放电位置所在的直线位置，步骤S175，包括步骤：
S1751：当所述时间差为零时，获取所述激光装置所指方向。
S1753：记录所述激光装置所指方向作为所述第一直线。
如此，通过激光装置可以将第一直线显示出来，可以更清楚、直观地确定第一直线。进而，达到清楚、直观地确定局部放电位置的有益效果。
在其中一个实施例中，所述固定杆可伸缩调节，步骤S190之后，还包括步骤：
S1A0：调节以伸长所述固定杆的长度，重复前述步骤以再次确定局部放电位置。
具体地，重复步骤S150-S190，再次确定局部放电位置。
一方面，若两次定位确定的局部放电位置不一致，以伸长固定杆后确定的局部放点位置作为最终局部放电位置。由于固定杆的长度越长，测量精度越高，所以本实施例可以进一步提高局部放电定位的精确度。
另一方面，可以根据多次确定的局部放电位置，确定最终的局部放电位置。如，可以将多次确定的局部放电位置的中心点或重心点作为最终的局部放电位置，如此，获得的局部放电位置误差更小，可以进一步提高局部放电定位的精确度。
以上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，还可以做出多个变形和改进，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 (8)

1.一种局部放电定位装置进行局部放电定位的方法，其特征在于，局部放电定位装置包括：定向天线、固定杆及信号测量装置；
所述定向天线的数量为两支，分别设置于所述固定杆的两端；
所述定向天线与所述信号测量装置电连接；其中，
所述定向天线用于接收局放设备在局部放电时发出的电磁波；
所述信号测量装置用于显示所述电磁波的时域信号；
所述局部放电定位装置还包括激光装置，用于发出垂直于所述固定杆的激光以指示局部放电位置所在的直线位置；
所述局部放电定位装置进行局部放电定位的方法，包括步骤：
确定一个测量点，将所述的局部放电定位装置的所述固定杆水平放置于所述测量点处，并通过所述信号测量装置显示两支所述定向天线接收到的局部放电信号；
以所述固定杆的中点为固定支点水平旋转所述固定杆，以改变两支所述定向天线接收到的局部放电信号的时间差，直至所述时间差为零时记录所述固定杆的中垂线为第一直线；
确定另一个测量点，将所述另一测量点替换所述一个测量点并重复所述确定一个测量点及所述水平旋转固定杆的步骤，在所述另一个测量点的基础上，记录两支所述定向天线接收到的局部放电信号的时间差为零时所述固定杆的中垂线为第二直线；
根据所述第一直线及所述第二直线的交点确定局部放电位置；
所述激光装置设置于所述固定杆的中央且位于所述定向天线之间的中点位置上。
2.根据权利要求1所述的局部放电定位装置进行局部放电定位的方法，其特征在于，所述定向天线与所述固定杆垂直。
3.根据权利要求1所述的局部放电定位装置进行局部放电定位的方法，其特征在于，所述信号测量装置为高带宽示波器，所述定向天线与所述高带宽示波器通过同轴电缆电连接。
4.根据权利要求1所述的局部放电定位装置进行局部放电定位的方法，其特征在于，所述固定杆为可伸缩横杆。
5.根据权利要求1所述的局部放电定位装置进行局部放电定位的方法，其特征在于，还包括固定支架；所述固定杆安装于所述固定支架上。
6.根据权利要求1所述的局部放电定位装置进行局部放电定位的方法，其特征在于，所述以所述固定杆的中点为固定支点水平旋转所述固定杆，以改变两支所述定向天线接收到的局部放电信号的时间差，直至所述时间差为零时记录所述固定杆的中垂线为第一直线的步骤包括：
以所述固定杆的中点为固定支点水平旋转所述固定杆，以改变两支所述定向天线接收到的局部放电信号的时间差；
当两支所述定向天线接收到的局部放电信号的时域波形图的首波重合时，两支所述定向天线接收到的局部放电信号的所述时间差为零；
记录所述时间差为零时所述固定杆的中垂线为第一直线。
7.根据权利要求6所述的局部放电定位装置进行局部放电定位的方法，其特征在于，所述局部放电定位装置包括激光装置，用于发出垂直于所述固定杆的激光以指示局部放电位置所在的直线位置，所述记录所述时间差为零时所述固定杆的中垂线为第一直线的步骤包括：
当所述时间差为零时，获取所述激光装置所指方向；
记录所述激光装置所指方向作为所述第一直线。
8.根据权利要求1所述的局部放电定位装置进行局部放电定位的方法，其特征在于，所述固定杆可伸缩调节，所述根据所述第一直线及所述第二直线的交点确定局部放电位置的步骤之后，还包括步骤：
调节以伸长所述固定杆的长度，重复前述步骤以再次确定局部放电位置。
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