CN108732475B - 一种用于输电线路电晕放电的检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于输电线路电晕放电的检测装置，包括：超导体内芯、石墨烯绕线、信号处理模块、信号无线传输模块、信号汇聚点以及绝缘层，其中：超导体内芯为环状超导体内芯，石墨烯绕线固定缠绕在所述环状超导体内芯上；石墨烯绕线与信号处理模块的输入端电连接；信号处理模块输出端与信号无线传输模块的输入端电连接；信号无线传输模块输出端与信号汇聚点输入端信号连接；所述绝缘层将缠绕有所述石墨烯绕线的所述超导体内芯包裹。采用本申请提供的电磁耦合法测量电晕放电信号，高压线缆和测量回路之间没有直接电气连接，从而能很好的抑制噪声信号对检测信号的干扰，实现对电晕放电信号检测的准确、高效。

Description

一种用于输电线路电晕放电的检测装置

技术领域

本申请涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种用于输电线路电晕放电的检测装置。

背景技术

电晕放电是由于电力杆塔上的高压输电线表面附近的电场强度极大，而引起空气电离继而发生的放电现象，其中间隙火花放电则是高压输电线路上由于接触不良或线路受到侵蚀而发生的弧光放电和火花放电，产生电晕放电。

电晕放电是输电线路经常出现的一种异常现象，随着用户对用电可靠性、安全性和稳定性要求的不断提高，输电线路的电晕放电现象不容忽视，对电晕放电信号的检测可以对输电线路的绝缘故障提供早期预警，以便在出现线路隐患时及时检修处理，对保障输电线路的安全运行具有非常重要的意义。目前输电线路电晕放电检测技术主要有目视观察法、红外热成像法、超声电晕检测法等。其中目视观察法主要是依赖工作人员经验的最初的检测方法。

红外热成像法则是利用目标有较大的温度梯度或背景与目标有较大热对比度的特点，使得低可视目标很容易在红外图像中看到，但是在使用过程中使用环境的温度、空气流动使得红外能量衰减，都会对检测产生较大的影响；超声电晕检测法是利用超声波原理检测电晕放电时激发出的超声波分量，超声电晕探测器是一种非接触式测量仪器，可用于设备局部放电点的定位，用来查找暴露在大气中的电晕放电点，但是超声电晕探测法多作为电检测的辅助手段，并且在使用过程中会存在由于环境的影响而导致灵敏度不高的问题。

发明内容

本申请提供了一种用于输电线路电晕放电的检测装置，以解决电晕放电检测时检测方法灵敏度低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

一种用于输电线路电晕放电的检测装置，包括：超导体内芯、石墨烯绕线、信号处理模块、信号无线传输模块、信号汇聚点以及绝缘层，其中：

所述超导体内芯为环状超导体内芯，所述石墨烯绕线固定缠绕在所述环状超导体内芯上；

所述石墨烯绕线与所述信号处理模块的输入端电连接；

所述信号处理模块输出端与信号无线传输模块的输入端电连接；

所述信号无线传输模块输出端与信号汇聚点输入端信号连接；

所述绝缘层将缠绕有所述石墨烯绕线的所述超导体内芯包裹。

优选地，所述信号处理模块包括电源、滤波电路、信号放大电路以及输出电路，其中，所述滤波电路、信号放大电路以及输出电路的输入端均与电源的输出端电连接；

所述石墨烯绕线与所述滤波电路的输入端电连接；

所述滤波电路的输出端与所述信号放大电路的输入端电连接；

所述信号放大电路的输出端与所述输出电路的输入端电连接。

优选地，所述超导体内芯包括第一半环状超导体内芯和第二半环状超导体内芯，所述第一半环状超导体内芯和第二半环状超导体内芯对称设置；所述石墨烯绕线包括第一石墨烯绕线和第二石墨烯绕线，所述绝缘层包括第一绝缘层和第二绝缘层；其中：

所述第一石墨烯绕线固定缠绕在所述第一半环状超导体内芯上，所述第二石墨烯绕线固定缠绕在所述第二半环状超导体内芯上；

所述第一绝缘层将缠绕有所述第一石墨烯绕线的所述第一半环状超导体内芯包裹，所述第二绝缘层将缠绕有所述第二石墨烯绕线的所述第二半环状超导体内芯包裹；

所述第一半环状超导体内芯可拆卸连接所述第二半环状超导体内芯。

优选地，所述检测装置还包括永磁铁，所述永磁铁还包括第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体和第四永磁体；其中：

第一永磁体和第二永磁体分别对应固定设置在所述第一半环状超导体内芯和第二半环状超导体内芯相对的一端，所述第三永磁体和第四永磁体分别对应固定设置在所述第一半环状超导体内芯和第二半环状超导体内芯相对的另一端。

优选地，所述检测装置还包括固定扣，所述固定扣包括固定扣组件A和固定扣组件B，所述固定扣组件A铰接所述第一绝缘层，所述固定扣组件B固定连接第二绝缘层。

优选地，还包括屏蔽箱，所述信号处理模块设置在所述屏蔽箱内，所述信号无线传输模块固定在所述屏蔽箱的外表面。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本发明提供了一种用于输电线路电晕放电的检测装置，包括：超导体内芯、石墨烯绕线、信号处理模块、信号无线传输模块、信号汇聚点以及绝缘层，其中：所述超导体内芯为环状超导体内芯，所述石墨烯绕线均匀的固定缠绕在所述环状超导体内芯上；所述石墨烯绕线的两端与所述信号处理模块电连接；所述信号处理模块与信号无线传输模块电连接；所述信号无线传输模块与信号汇聚点信号连接。在本申请中采用电磁耦合法来采集电晕放电信号，首先用石墨烯绕线来缠绕环状超导体内芯形成线圈型电磁耦合器，然后将电缆穿过线圈型电磁耦合器，并且使用绝缘层将电磁耦合器包裹，这是由于上面的电缆为裸露电缆，电缆的外表面没有绝缘层包裹，若将电磁耦合器直接固定在裸露的电缆表面，电缆的电流则会对电磁耦合器的采集电晕放电的点信号产生影响，因此采用绝缘层将电磁耦合器包裹，避免电缆电流对电磁耦合器采集信号产生影响。当电缆上存在电晕放电时，会在电缆外表面上产生相应的电流脉冲，流过电缆外表面的电流脉冲通过电磁耦合器后，电磁耦合器上的石墨烯绕线会输出一脉冲信号，此脉冲信号通过石墨烯绕线输出至信号处理模块，经过信号处理模块的处理，此脉冲信号通过信号无线传输模块传输至信号汇聚点，信号汇聚点将接收到的信号进行汇总处理，实时判断产生电晕放电的电缆以及其放电程度，最后将判断的结果发送至信号处理终端。而且采用本申请提供的电磁耦合法测量电晕放电信号，高压线缆和测量回路之间没有直接电气连接，从而能很好的抑制噪声信号对检测信号的干扰。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种用于输电线路电晕放电的检测装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的信号处理模块的结构示意图；

附图标记说明：1-超导体内芯，11-第一半环状超导体内芯，12-第二半环状超导体内芯，2-石墨烯绕线，21-第一石墨烯绕线，22-第二石墨烯绕线，3-信号处理模块，31-电源，32-滤波电路，33-信号放大电路，34-输出电路，4-信号无线传输模块，5-信号汇聚点，6-绝缘层，7-固定扣，8-永磁体，81-第一永磁体，82-第二永磁体，83-第三永磁体，84-第四永磁体，9-屏蔽箱。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

参见图1为本申请实施例提供的一种用于输电线路电晕放电的检测装置的结构示意图。

下面根据附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

由图1所示，在本实施例中，一种用于输电线路电晕放电的检测装置，包括：超导体内芯1、石墨烯绕线2、信号处理模块3、信号无线传输模块4、信号汇聚点5以及绝缘层6，其中：所述超导体内芯1为环状超导体内芯，所述石墨烯绕线2固定缠绕在所述环状超导体内芯上，所述石墨烯绕线2与所述信号处理模块3的输入端电连接，所述信号处理模块3输出端与信号无线传输模块4的输入端电连接，所述信号无线传输模块输出端4与信号汇聚点5输入端信号连接，所述绝缘层6将缠绕有所述石墨烯绕线2的所述超导体内芯1包裹。

本申请实施例提供的用于输电线路电晕放电的检测装置，采用电磁耦合法来采集电晕放电信号，具体地，首先用石墨烯绕线2来缠绕环状超导体内芯1形成线圈型电磁耦合器，然后将电缆穿过线圈型电磁耦合器，并且使用绝缘层6将电磁耦合器包裹，这是由于上面的电缆为裸露电缆，电缆的外表面没有绝缘层包裹，若将电磁耦合器直接固定在裸露的电缆表面，电缆的电流则会对电磁耦合器的采集电晕放电的点信号产生影响，因此采用绝缘层将电磁耦合器包裹，避免电缆电流对电磁耦合器采集信号产生影响。在用于采集输电线路电晕放电的信号时，将电缆固定在包裹绝缘层6的线圈型电磁耦合器内，将当电缆上存在电晕放电时，会在电缆外表面上产生相应的电流脉冲，流过电缆外表面的电流脉冲通过电磁耦合器后，电磁耦合器上的石墨烯绕线2会输出一脉冲信号，此脉冲信号通过石墨烯绕线2输出至信号处理模块3，经过信号处理模块3的处理，此脉冲信号通过信号无线传输模块4传输至固定在电力杆塔上的信号汇聚点5，信号汇聚点5将接收到的每条电缆上输送的信号进行汇总处理，实时判断产生电晕放电的电缆以及其放电程度，最后将判断的结果发送至信号处理终端。而且采用本申请提供的电磁耦合法测量电晕放电信号，高压线缆和测量回路之间没有直接电气连接，从而能很好的抑制噪声信号对检测信号的干扰。

而且电磁耦合器采用的是在超导体内芯1上缠绕石墨烯绕线2组成的线圈型电磁耦合器，其中超导体内芯1和石墨烯绕线2两者的电阻对电磁耦合器工作频带宽度以及对电晕放电信号的灵敏性均有较大的影响，电阻增大会增加采集信号的灵敏度但是会降低电磁耦合器的工作频带宽度，而且增加石墨烯绕线2在超导体内芯上的线圈匝数则能提高电磁耦合器的工作频带宽度但是会降低采集信号的灵敏度，因此在本申请中采用超导体内芯1和石墨烯绕线2的电阻并将石墨烯绕线2在超导体内芯1上缠绕11匝，使得电磁耦合器的工作频带宽度和采集信号的灵敏度达到最佳。

在本申请实施例中，所述信号处理模块3包括电源31、滤波电路32、信号放大电路33以及输出电路34，其中，所述滤波电路32、信号放大电路33以及输出电路34的输入端均与电源31的输出端电连接，所述石墨烯绕线2与所述滤波电路32的输入端电连接，所述滤波电路32的输出端与所述信号放大电路33的输入端电连接，所述信号放大电路33的输出端与所述输出电路34的输入端电连接。

参见图2，图2为本申请实施例提供的一种信号处理模块的结构示意图，采用电磁耦合法来采集电晕放电信号时，采集的信号是电流脉冲信号，而在没有发生电晕放电时，也能采集到信号，但是此时采集到的信号为噪声信号，信号数据杂乱无章，因此在信号处理模块3中加入滤波电路32，将杂乱无章的噪声信号过滤掉，将信号规律且更加强烈的电晕放电的电信号传递至信号放大线路33。放大电路则是在不失真的情况下，将输入的微弱信号放大到所需要的幅度值，且与原输入信号变化规律一致，采用电磁耦合法采集到的电晕放电信号较为微弱，不利于研究，在不失真的情况下采用信号放大电路33将信号微弱的电晕放电信号进行放大，将放大后的信号传递至输出电路34，再由输出电路34中有信号发射器，将数字信号输送至信号汇聚点5中的信号接收器。在整个信号传递处理的过程中，由电源31为滤波电路32、信号放大电路33以及输出电路34提供电源，由于滤波电路32、信号放大电路33以及输出电路34工作时的功率较小，因此电源31采用纽扣电池就可长时间供电。

在本申请实施例中，所述超导体内芯1包括第一半环状超导体内芯11和第二半环状超导体内芯12，所述第一半环状超导体内芯11和第二半环状超导体内芯12对称设置；所述石墨烯绕线2包括第一石墨烯绕线21和第二石墨烯绕线22，所述绝缘层6包括第一绝缘层和第二绝缘层；其中：所述第一石墨烯绕线21固定缠绕在所述第一半环状超导体内芯11上，所述第二石墨烯绕线22固定缠绕在所述第二半环状超导体内芯12上；所述第一绝缘层将缠绕有所述第一石墨烯绕线21的所述第一半环状超导体内芯11包裹，所述第二绝缘层将缠绕有所述第二石墨烯绕线22的所述第二半环状超导体内芯12包裹；所述第一半环状超导体内芯11可拆卸连接所述第二半环状超导体内芯12。

在采用电磁耦合法进行电晕放电信号的采集时，需将电缆放入到有超导体内芯1和石墨烯绕线2组成的线圈型电磁耦合器中，为方便线圈型耦合器的安装，环状超导体内芯1则由两个半环状超导体内芯组成，分为第一半环状超导体内芯11和第二半环状超导体内芯12，外缠有石墨烯绕线2，在安装电缆时，打开两个半环状超导体内芯的连接处即可，但是石墨烯绕线2则会对安装产生阻碍，因此将石墨烯绕线2也分为两段，分别为第一石墨烯绕线21和第二石墨烯绕线22，分别缠绕在第一半环状超导体内芯11和第二半环状超导体内芯12上，最后由绝缘层6将缠绕好的石墨烯绕线2的超导体内芯1包裹。

在申请实施例中，所述检测装置还包括永磁铁8，所述永磁铁8还包括第一永磁体81、第二永磁体82、第三永磁体83和第四永磁体84；其中：第一永磁体81和第二永磁体82分别对应固定设置在所述第一半环状超导体内芯11和第二半环状超导体内芯12相对的一端，所述第三永磁体83和第四永磁体84分别对应固定设置在所述第一半环状超导体内芯11和第二半环状超导体内芯12相对的另一端。

将第一半环状超导体内芯11和第二半环状超导体内芯12的端点处均设置有永磁体，其中永磁体为铁铷硼永磁体，铁铷硼永磁体的磁性强度是普通磁铁的5倍以上，使得第一半环状超导体内芯11和第二半环状超导体内芯12连接时稳定性更好，而且采用永磁体来固定，一方面可以固定连接，另一方面，在固定连接后，还可以拆卸，另外由于第一半环状超导体内芯11和第二半环状超导体内芯12连接后，存在两个连接口，为方便电缆的安装，在其中一个连接口处的外包裹的绝缘层6也设置有开口，在另一连接口处则使用绝缘层6将永磁体完全包裹，在与电缆安装时，将相吸的电磁铁分开即可将电缆安装在线圈内部。

在本申请实施例中，所述检测装置还包括固定扣7，所述固定扣7包括固定扣组件A和固定扣组件B，所述固定扣组件A铰接所述第一绝缘层，所述固定扣组件B固定连接第二绝缘层。在绝缘层6开口处的第一半环状超导体内芯11和第二半环状超导体内芯12通过永磁体连接，但是仅通过永磁体连接，易发生永磁体断开的现象，因此在绝缘层6的开口处还设置有固定扣7，固定扣7包括固定扣组件A和固定扣组件B，所述固定扣组件A铰接所述第一绝缘层，所述固定扣组件B固定连接第二绝缘层，将固定扣组件A与固定扣组件B卡合固定，使得第一半环状超导体内芯11和第二半环状超导体内芯12之间的连接更为稳定。

在本申请实施例中，还包括屏蔽箱9，所述信号处理模块3设置在所述屏蔽箱9内，所述信号无线传输模块4固定在所述屏蔽箱9的外表面。信号处理模块3是用来处理电磁耦合器采集到的电流脉冲信号的，为避免其他电磁信号对信号处理模块3产生干扰，便将信号处理模块3设置在屏蔽箱9中，屏蔽箱9可以隔离外部干扰信号以及吸收箱内射频信号，以此来降低对信号处理模块3的干扰，且屏蔽箱9采用铝合金材料制作，铝合金材料更为轻便，整体装置与电缆连接后，不会对电缆产生较大的重力作用。另外将信号无线传输模块4固定在屏蔽箱9的外表面上，实现信号无线传输模块4的固定。

由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (4)

1.一种用于输电线路电晕放电的检测装置，其特征在于，包括：超导体内芯(1)、石墨烯绕线(2)、信号处理模块(3)、信号无线传输模块(4)、信号汇聚点(5)以及绝缘层(6)，其中：

所述超导体内芯(1)为环状超导体内芯，所述石墨烯绕线(2)固定缠绕在所述环状超导体内芯上；

所述超导体内芯(1)包括第一半环状超导体内芯(11)和第二半环状超导体内芯(12)，所述第一半环状超导体内芯(11)和第二半环状超导体内芯(12)对称设置；所述石墨烯绕线(2)包括第一石墨烯绕线(21)和第二石墨烯绕线(22)，所述绝缘层(6)包括第一绝缘层和第二绝缘层；其中：所述第一石墨烯绕线(21)固定缠绕在所述第一半环状超导体内芯(11)上，所述第二石墨烯绕线(22)固定缠绕在所述第二半环状超导体内芯(12)上；所述第一绝缘层将缠绕有所述第一石墨烯绕线(21)的所述第一半环状超导体内芯(11)包裹，所述第二绝缘层将缠绕有所述第二石墨烯绕线(22)的所述第二半环状超导体内芯(12)包裹；所述第一半环状超导体内芯(11)可拆卸连接所述第二半环状超导体内芯(12)；

所述检测装置还包括永磁铁(8)，所述永磁铁(8)还包括第一永磁体(81)、第二永磁体(82)、第三永磁体(83)和第四永磁体(84)；其中：第一永磁体(81)和第二永磁体(82)分别对应固定设置在所述第一半环状超导体内芯(11)和第二半环状超导体内芯(12)相对的一端，所述第三永磁体(83)和第四永磁体(84)分别对应固定设置在所述第一半环状超导体内芯(11)和第二半环状超导体内芯(12)相对的另一端；

所述石墨烯绕线(2)与所述信号处理模块(3)的输入端电连接；

所述信号处理模块(3)输出端与信号无线传输模块(4)的输入端电连接；

所述信号无线传输模块输出端(4)与信号汇聚点(5)输入端信号连接；

所述绝缘层(6)将缠绕有所述石墨烯绕线(2)的所述超导体内芯(1)包裹。

2.根据权利要求1所述的用于输电线路电晕放电的检测装置，其特征在于，所述信号处理模块(3)包括电源(31)、滤波电路(32)、信号放大电路(33)以及输出电路(34)，其中，所述滤波电路(32)、信号放大电路(33)以及输出电路(34)的输入端均与电源(31)的输出端电连接；

所述石墨烯绕线(2)与所述滤波电路(32)的输入端电连接；

所述滤波电路(32)的输出端与所述信号放大电路(33)的输入端电连接；

所述信号放大电路(33)的输出端与所述输出电路(34)的输入端电连接。

3.根据权利要求1所述的用于输电线路电晕放电的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括固定扣(7)，所述固定扣(7)包括固定扣组件A和固定扣组件B，所述固定扣组件A铰接所述第一绝缘层，所述固定扣组件B固定连接第二绝缘层。

4.根据权利要求1所述的用于输电线路电晕放电的检测装置，其特征在于，还包括屏蔽箱(9)，所述信号处理模块(3)设置在所述屏蔽箱(9)内，所述信号无线传输模块(4)固定在所述屏蔽箱(9)的外表面。

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