CN109212393A - 一种用于绝缘子劣化的检测装置 - Google Patents

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CN109212393A CN201811169720.5A CN201811169720A CN109212393A CN 109212393 A CN109212393 A CN 109212393A CN 201811169720 A CN201811169720 A CN 201811169720A CN 109212393 A CN109212393 A CN 109212393A
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王星超
闫旭东
张珣
郭景武
刘春堂
闫宇
刘姜
王博文
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Abstract

本发明提供一种用于绝缘子劣化的检测装置，包括检测头、绝缘杆、伸缩杆、把手杆和智能处理系统，所述绝缘杆包括外管和转动杆，所述外管套设在转动杆上，所述检测头包括外壳、旋转盘和伸缩爪，所述外壳的两侧开设有通孔，所述伸缩爪的一端穿过通孔并延伸至外壳中部，所述伸缩爪处于外壳内的一端固定安装有圆柱凸台，所述旋转盘设置在外壳内，所述旋转盘的顶部开设有螺旋槽，所述圆柱凸台处于旋转槽内，所述伸缩爪处于外壳外的一端通过螺栓安装有固定板，该用于绝缘子劣化的检测装置设计合理，使用方便，能够避免外界电场干扰，检测精度高，能够适用于不同种类的绝缘子的使用，适应性强。

Description

一种用于绝缘子劣化的检测装置
技术领域
本发明是一种用于绝缘子劣化的检测装置，属于绝缘子检测设备技术领域。
背景技术
绝缘子是架空输电线路的重要部件之一，其性能优劣将直接影响到整条线路的运行安全，随着输电线路电压等级的提高，绝缘子所承受的机械和电气负荷日渐加重，这使得电网正常运行对绝缘子的优劣性要求越来越高，绝缘子在整个输配电系统中应用广泛，尤其是在近年大力发展的超高压、特高压交、直流输电系统中，绝缘子的安全运行问题更是直接决定了整个系统的投资以及安全水平。当前输电设备事故中，其中一个重要的问题是绝缘子劣化问题，绝缘子的绝缘下降可能引发闪络、断裂、掉串、导线落地等事故，危及电网安全，因此检测劣化绝缘子对电网的运行安全具有十分重要的意义。
目前通过测量绝缘子串电位分布来判断劣化绝缘子的判据已非常成熟，但测量装置本身并不完善，目前的操作方法也比较繁琐，都是电位分布测量仪配合绝缘杆等操作人员手动操作，特别是在绝缘子串增长以后，极大的增加了这种方法的现场操作难度，限制了该方法在现场检测中的使用，为此，本发明提供一种用于绝缘子劣化的检测装置。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种用于绝缘子劣化的检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题，该用于绝缘子劣化的检测装置设计合理，使用方便，能够避免外界电场干扰，检测精度高，能够适用于不同种类的绝缘子的使用，适应性强。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种用于绝缘子劣化的检测装置，包括检测头、绝缘杆、伸缩杆、把手杆和智能处理系统，所述绝缘杆包括外管和转动杆，所述外管套设在转动杆上，所述检测头包括外壳、旋转盘和伸缩爪，所述外壳的两侧开设有通孔，所述伸缩爪的一端穿过通孔并延伸至外壳中部，所述伸缩爪处于外壳内的一端固定安装有圆柱凸台，所述旋转盘设置在外壳内，所述旋转盘的顶部开设有螺旋槽，所述圆柱凸台处于旋转槽内，所述伸缩爪处于外壳外的一端通过螺栓安装有固定板，所述外管的一端固定连接有固定杆，所述固定杆的一端与外壳形成固定连接，所述外壳底部的中心位置处开设有通孔，所述转动杆的一端穿过通孔与旋转盘形成固定连接，所述外管的另一端固定安装有电机箱，所述把手杆的一端开设有凹槽和限位槽，所述限位槽内设置有限位杆，所述限位杆的一端通过螺栓安装在电机箱远离外管的一端，所述伸缩杆的一端安装有转动轴，所述伸缩杆通过转动轴与电机箱远离外管的一端连接，所述把手杆的另一端内开设有空腔，所述空腔内安装有蓄电池，所述智能处理系统包括单片机、模拟除法器、滤波器、光电转换器、光学电场传感器、操作按键、距离传感器、显示屏、电动马达一、电动马达二和发光二极管，所述电动马达一安装在电机箱内，所述转动杆的另一端安装在电动马达一的输出轴上，所述电动马达二安装在凹槽内，所述电动马达二上设置有限位滑块，所述凹槽的内侧壁上开设有限位滑槽，所述限位滑块安装在限位滑槽内，所述凹槽开口端的内侧壁上设置有内螺纹，所述伸缩杆的外侧壁上设置有外螺纹，所述伸缩杆的另一端通过外螺纹与内螺纹配合穿过凹槽的开口端并与电动马达二的输出轴形成固定连接，所述单片机、模拟除法器、滤波器、光电转换器和发光二极管均安装在空腔内，所述光学电场传感器安装在固定板上，所述显示屏和操作按键均安装在把手杆不具有凹槽的一端，所述距离传感器安装在电动马达二的底部。
作为本发明的一种优选实施方式，所述光学电场传感器包括Pokeles元件、四分之一波片和检偏器，所述四分之一波片和检偏器分别安装在Pokeles元件的两端，所述发光二极管通过光纤与四分之一波片连接，所述检偏器通过光纤与光电转换器连接，所述Pokeles元件为Bi4Ge3O2晶体。
作为本发明的一种优选实施方式，所述单片机上连接有SD卡。
作为本发明的一种优选实施方式，所述光学电场传感器、伸缩爪、螺旋槽和固定板的数量均为2个。
作为本发明的一种优选实施方式，所述单片机通过监测电路分别与操作按键、模拟除法器和距离传感器电性连接。
作为本发明的一种优选实施方式，所述单片机通过指令电路分别与显示屏、电动马达一、电动马达二和发光二极管电性连接。
作为本发明的一种优选实施方式，所述蓄电池通过供电电路分别与单片机、模拟除法器、滤波器、光电转换器、操作按键、距离传感器、显示屏、电动马达一、电动马达二和发光二极管电性连接。
作为本发明的一种优选实施方式，所述把手杆不具有凹槽的一端安装有把手，所述把手杆上设置有USB接口，所述USB接口通过数据传输电路与单片机连接。
作为本发明的一种优选实施方式，所述模拟除法器、滤波器和光电转换器之间依次通过数据处理电路电性连接。
本发明的有益效果：本发明的一种用于绝缘子劣化的检测装置，包括检测头、绝缘杆、伸缩杆、把手杆、外管、转动杆、外壳、旋转盘、伸缩爪、圆柱凸台、螺旋槽、固定板、固定杆、电机箱、凹槽、限位槽、限位杆、转动轴、把手、限位滑块、空腔、蓄电池、USB接口、单片机、模拟除法器、滤波器、光电转换器、光学电场传感器、操作按键、距离传感器、显示屏、电动马达一、电动马达二和发光二极管；
1.此用于绝缘子劣化的检测装置的检测头通过旋转盘与伸缩爪配合能够实现张合动作，从而能够适用于不同大小的绝缘子的检测，并且通过更换固定板能够适应于不同长度的绝缘子的使用，适应性广，有效地克服了传统的检测手段存在的种种弊端，给绝缘子电场检测方法带来一场重大变革。
2.此用于绝缘子劣化的检测装置能够实现指定长度的伸缩，操作方便，从而能够大大方便其使用，通过单片机控制，使用距离传感器监测伸缩长度，操作方便，精确度高。
3.此用于绝缘子劣化的检测装置的光学电场传感器能够在高压环境下不受电磁场干扰及环境气候的影响，并且能够在不停电的情况下，不用接触到绝缘子金具端的方式测量绝缘子串电场分布，进而分析绝缘子串的绝缘情况，找到零值绝缘子，能够有效的提高检测的精确度，能够为输电线路及变电站设备的安全运行提供保障，具有非常好的社会效益和经济效益。
附图说明
图1为本发明一种用于绝缘子劣化的检测装置的结构示意图；
图2为本发明一种用于绝缘子劣化的检测装置的检测头与绝缘杆连接示意图；
图3为本发明一种用于绝缘子劣化的检测装置的绝缘杆剖面示意图；
图4为本发明一种用于绝缘子劣化的检测装置的伸缩杆与把手杆连接示意图；
图5为本发明一种用于绝缘子劣化的检测装置的把手杆横切面示意图；
图6为本发明一种用于绝缘子劣化的检测装置的把手杆剖面示意图；
图7为本发明一种用于绝缘子劣化的检测装置的检测头剖面示意图；
图8为本发明一种用于绝缘子劣化的检测装置的伸缩杆剖面示意图；
图9为本发明一种用于绝缘子劣化的检测装置的旋转盘结构示意图；
图10为本发明一种用于绝缘子劣化的检测装置的智能处理系统示意图
图中：1-检测头、2-绝缘杆、3-伸缩杆、4-把手杆、5-外管、6-转动杆、7-外壳、8-旋转盘、9-伸缩爪、10-圆柱凸台、11-螺旋槽、12-固定板、13-固定杆、14-电机箱、15-凹槽、16-限位槽、17-限位杆、18-转动轴、19-把手、20-限位滑块、21-空腔、22-蓄电池、23-USB接口、24-单片机、25-模拟除法器、26-滤波器、27-光电转换器、28-光学电场传感器、29-操作按键、30-距离传感器、31-显示屏、32-电动马达一、33-电动马达二、34-发光二极管。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
请参阅图1至图10，本发明提供一种技术方案：一种用于绝缘子劣化的检测装置，包括检测头1、绝缘杆2、伸缩杆3、把手杆4和智能处理系统，所述绝缘杆2包括外管5和转动杆6，所述外管5套设在转动杆6上，所述检测头1包括外壳7、旋转盘8和伸缩爪9，所述外壳7的两侧开设有通孔，所述伸缩爪9的一端穿过通孔并延伸至外壳7中部，所述伸缩爪9处于外壳7内的一端固定安装有圆柱凸台10，所述旋转盘8设置在外壳7内，所述旋转盘8的顶部开设有螺旋槽11，所述圆柱凸台10处于旋转槽11内，所述伸缩爪9处于外壳7外的一端通过螺栓安装有固定板12，所述外管5的一端固定连接有固定杆13，所述固定杆13的一端与外壳7形成固定连接，所述外壳7底部的中心位置处开设有通孔，所述转动杆6的一端穿过通孔与旋转盘8形成固定连接，所述外管5的另一端固定安装有电机箱14，所述把手杆4的一端开设有凹槽15和限位槽16，所述限位槽16内设置有限位杆17，所述限位杆17的一端通过螺栓安装在电机箱14远离外管5的一端，所述伸缩杆3的一端安装有转动轴18，所述伸缩杆3通过转动轴18与电机箱14远离外管5的一端连接，所述把手杆4的另一端内开设有空腔21，所述空腔21内安装有蓄电池22，所述智能处理系统包括单片机24、模拟除法器25、滤波器26、光电转换器27、光学电场传感器28、操作按键29、距离传感器30、显示屏31、电动马达一32、电动马达二33和发光二极管34，所述电动马达一32安装在电机箱14内，所述转动杆6的另一端安装在电动马达一32的输出轴上，所述电动马达二33安装在凹槽15内，所述电动马达二33上设置有限位滑块20，所述凹槽15的内侧壁上开设有限位滑槽，所述限位滑块20安装在限位滑槽内，所述凹槽15开口端的内侧壁上设置有内螺纹，所述伸缩杆3的外侧壁上设置有外螺纹，所述伸缩杆3的另一端通过外螺纹与内螺纹配合穿过凹槽15的开口端并与电动马达二33的输出轴形成固定连接，所述单片机24、模拟除法器25、滤波器26、光电转换器27和发光二极管34均安装在空腔21内，所述光学电场传感器28安装在固定板12上，所述显示屏31和操作按键29均安装在把手杆4不具有凹槽15的一端，所述距离传感器30安装在电动马达二33的底部。
作为本发明的一种优选实施方式，所述光学电场传感器28包括Pokeles元件、四分之一波片和检偏器，所述四分之一波片和检偏器分别安装在Pokeles元件的两端，所述发光二极管通过光纤与四分之一波片连接，所述检偏器通过光纤与光电转换器连接，所述Pokeles元件为Bi4Ge3O2晶体。
作为本发明的一种优选实施方式，所述单片机24上连接有SD卡。
作为本发明的一种优选实施方式，所述光学电场传感器28、伸缩爪9、螺旋槽11和固定板12的数量均为2个。
作为本发明的一种优选实施方式，所述单片机24通过监测电路分别与操作按键29、模拟除法器25和距离传感器30电性连接。
作为本发明的一种优选实施方式，所述单片机24通过指令电路分别与显示屏31、电动马达一32、电动马达二33和发光二极管34电性连接。
作为本发明的一种优选实施方式，所述蓄电池22通过供电电路分别与单片机24、模拟除法器25、滤波器26、光电转换器27、操作按键29、距离传感器30、显示屏31、电动马达一32、电动马达二33和发光二极管34电性连接。
作为本发明的一种优选实施方式，所述把手杆4不具有凹槽15的一端安装有把手19，所述把手杆4上设置有USB接口23，所述USB接口23通过数据传输电路与单片机24连接。
作为本发明的一种优选实施方式，所述模拟除法器25、滤波器26和光电转换器27之间依次通过数据处理电路电性连接。
工作原理：在使用此用于绝缘子劣化的检测装置时，根据需要检测的绝缘子的长度，选择安装使用合适的固定板12，检测人员在杆塔上操纵此用于绝缘子劣化的检测装置，进行长度调节，通过操作按键29发出启动电动马达二33指令并输入需要增加或者减少的长度，单片机24接收信号后控制电动马达二33工作，电动马达二33带动伸缩杆3转动，在限位滑块20与限位滑槽的配合下，电动马达二33既能够移动又不会转动，由于伸缩杆3是通过外螺纹与内螺纹配合安装在把手杆4的一端，因此通过转动能够实现伸缩，距离传感器30能够监测伸缩杆3距离把手杆4上的凹槽15底部的距离，并将距离信息传递给单片机24，达到合适操作的长度后，单片机24控制电动马达二33停止工作，根据绝缘子的直径，调节两个固定板12之间的距离，以便检测的进行，调节时，通过操作按键29发出启动电动马达一32指令，电动马达一32通过转动杆6带动旋转盘8在外壳7内转动，旋转盘8上的螺旋槽11与伸缩爪9上的圆柱凸台10配合带动两个伸缩爪9在外壳7上的通孔内同步伸缩，从而带动两个固定板12做张合动作，张开合适的距离后，通过操作按键29发出启动检测指令，单片机24控制发光二极管34工作，使用固定板12顶部固定的光学电场传感器28沿着绝缘子轴向扫描，来自发光二极管34的光通过光纤和四分之一波片进入光学电场传感器28内的Pokeles元件，在四分之一波片的作用下，发光二极管34的光变为圆偏振光，入射的偏振光进入Pokeles元件中，由于Pokeles元件中Pockels效应的作用，偏振光沿X轴射入Pokeles元件后，分解为两束线偏振光，(Pockels效应为线性效应，只存在于某些不具有对称中心的晶体，当入射光沿Pokeles元件光轴入射，不加电场时，入射光在Pokeles元件内不发生双折射，加电场后，Pokeles元件感生双折射，光的相位发生变化，通过检测相位差可以反映电场强度)，两束线偏振光的传播方向一致，其偏振方向分别平行于Pokeles元件的X轴和Y轴，由于两束线偏振光在Pokeles元件中的传播速度不同，随着光束在Pokeles元件中的传播，两束线偏振光的相位差逐渐增大，由Pokeles元件出射后其相位差达最大，因两双折射光束的偏振方向不一致，它们不能直接产生干涉，为了检测这个相位差，光学电场传感器28的检偏器将这两双折射光束的偏振方向变为一致，使其成为同频率、同方向的相干光束，产生干涉，这样，就把相位调制光变成了振幅调制光，将相位的检测变成了光强的检测，同频率、同方向的两双折射光束通过光纤进入光电转换器27，光电转换器27把干涉光强变成电信号，滤波器26对电信号中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率的电信号并传递给模拟除法器25，模拟除法器25通过数学模型的构建，将检测到的光强转化成电场强度的实际值并以数字信号传递给单片机24，单片机24对数字信号进行处理，然后通过显示屏31将电场强度实际值显示出来，并存入SD卡，光学电场传感器28全部需采用无源器件，改变以往人工操作的不确定性、重复性差等问题，能大幅降低现场工作强度，提高测量精度，并保障现场作业的安全性，具有远离检测目标的光发射与接收装置，且灵敏度高，测量动态范围大，既不受电磁干扰影响，测量又安全可靠，具有广泛的应用前景，从安全性和对被测电场的影响来看，无源的光学电场传感器28优于其他方法，有效地克服了传统的检测手段存在的种种弊端，给绝缘子电场检测方法带来一场重大变革，通过USB接口23能够将信息导出，检测完毕后，继续进行下一个绝缘子的检测，此用于绝缘子劣化的检测装置的检测头1通过旋转盘8与伸缩爪9配合能够实现张合动作，从而能够适用于不同大小的绝缘子的检测，并且通过更换固定板12能够适应于不同长度的绝缘子的使用，适应性广，此用于绝缘子劣化的检测装置能够实现指定长度的伸缩，操作方便，从而能够大大方便其使用，通过单片机24控制，使用距离传感器30监测伸缩长度，操作方便，精确度高。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种用于绝缘子劣化的检测装置，包括检测头(1)、绝缘杆(2)、伸缩杆(3)、把手杆(4)和智能处理系统，其特征在于，所述绝缘杆(2)包括外管(5)和转动杆(6)，所述外管(5)套设在转动杆(6)上，所述检测头(1)包括外壳(7)、旋转盘(8)和伸缩爪(9)，所述外壳(7)的两侧开设有通孔，所述伸缩爪(9)的一端穿过通孔并延伸至外壳(7)中部，所述伸缩爪(9)处于外壳(7)内的一端固定安装有圆柱凸台(10)，所述旋转盘(8)设置在外壳(7)内，所述旋转盘(8)的顶部开设有螺旋槽(11)，所述圆柱凸台(10)处于旋转槽(11)内，所述伸缩爪(9)处于外壳(7)外的一端通过螺栓安装有固定板(12)，所述外管(5)的一端固定连接有固定杆(13)，所述固定杆(13)的一端与外壳(7)形成固定连接，所述外壳(7)底部的中心位置处开设有通孔，所述转动杆(6)的一端穿过通孔与旋转盘(8)形成固定连接，所述外管(5)的另一端固定安装有电机箱(14)，所述把手杆(4)的一端开设有凹槽(15)和限位槽(16)，所述限位槽(16)内设置有限位杆(17)，所述限位杆(17)的一端通过螺栓安装在电机箱(14)远离外管(5)的一端，所述伸缩杆(3)的一端安装有转动轴(18)，所述伸缩杆(3)通过转动轴(18)与电机箱(14)远离外管(5)的一端连接，所述把手杆(4)的另一端内开设有空腔(21)，所述空腔(21)内安装有蓄电池(22)，所述智能处理系统包括单片机(24)、模拟除法器(25)、滤波器(26)、光电转换器(27)、光学电场传感器(28)、操作按键(29)、距离传感器(30)、显示屏(31)、电动马达一(32)、电动马达二(33)和发光二极管(34)，所述电动马达一(32)安装在电机箱(14)内，所述转动杆(6)的另一端安装在电动马达一(32)的输出轴上，所述电动马达二(33)安装在凹槽(15)内，所述电动马达二(33)上设置有限位滑块(20)，所述凹槽(15)的内侧壁上开设有限位滑槽，所述限位滑块(20)安装在限位滑槽内，所述凹槽(15)开口端的内侧壁上设置有内螺纹，所述伸缩杆(3)的外侧壁上设置有外螺纹，所述伸缩杆(3)的另一端通过外螺纹与内螺纹配合穿过凹槽(15)的开口端并与电动马达二(33)的输出轴形成固定连接，所述单片机(24)、模拟除法器(25)、滤波器(26)、光电转换器(27)和发光二极管(34)均安装在空腔(21)内，所述光学电场传感器(28)安装在固定板(12)上，所述显示屏(31)和操作按键(29)均安装在把手杆(4)不具有凹槽(15)的一端，所述距离传感器(30)安装在电动马达二(33)的底部。
2.根据权利要求1所述的一种用于绝缘子劣化的检测装置，其特征在于：所述光学电场传感器(28)包括Pokeles元件、四分之一波片和检偏器，所述四分之一波片和检偏器分别安装在Pokeles元件的两端，所述发光二极管通过光纤与四分之一波片连接，所述检偏器通过光纤与光电转换器连接，所述Pokeles元件为Bi4Ge3O2晶体。
3.根据权利要求1所述的一种用于绝缘子劣化的检测装置，其特征在于：所述单片机(24)上连接有SD卡。
4.根据权利要求1所述的一种用于绝缘子劣化的检测装置，其特征在于：所述光学电场传感器(28)、伸缩爪(9)、螺旋槽(11)和固定板(12)的数量均为2个。
5.根据权利要求1所述的一种用于绝缘子劣化的检测装置，其特征在于：所述单片机(24)通过监测电路分别与操作按键(29)、模拟除法器(25)和距离传感器(30)电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于绝缘子劣化的检测装置，其特征在于：所述单片机(24)通过指令电路分别与显示屏(31)、电动马达一(32)、电动马达二(33)和发光二极管(34)电性连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于绝缘子劣化的检测装置，其特征在于：所述蓄电池(22)通过供电电路分别与单片机(24)、模拟除法器(25)、滤波器(26)、光电转换器(27)、操作按键(29)、距离传感器(30)、显示屏(31)、电动马达一(32)、电动马达二(33)和发光二极管(34)电性连接。
8.根据权利要求1所述的一种用于绝缘子劣化的检测装置，其特征在于：所述把手杆(4)不具有凹槽(15)的一端安装有把手(19)，所述把手杆(4)上设置有USB接口(23)，所述USB接口(23)通过数据传输电路与单片机(24)连接。
9.根据权利要求1所述的一种用于绝缘子劣化的检测装置，其特征在于：所述模拟除法器(25)、滤波器(26)和光电转换器(27)之间依次通过数据处理电路电性连接。
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