CN109444685A - 一种高压电缆带电非接触局部放电检测传感器及应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压电缆带电非接触局部放电检测传感器，包括信号检测单元、信号转化单元和信号传输单元；信号检测单元输出口连接信号转化单元，所述信号传输单元连接于信号转化单元的末端；信号检测单元为螺旋传感器；信号转化单元包括放大电路和I\U信号转化装置，其中I\U信号转化装置由电流\电压信号转换模块、带通滤波器及具有屏蔽功能的外壳构成；信号传输单元为两端均为BNC接头的高频同轴传输线。本发明能够有效完成运行中电力电缆带电局放的检测工作，通过配备了螺旋形状可拉伸的螺旋传感器，能够有效适用于各种尺寸的高压电缆，具有现场适用性强、使用安全性高、操作简便的特点，可大幅提升试验人员工作效率，并具有可靠的检测效果。
Description
技术领域
本发明涉及电气工程技术，具体涉及一种高压电缆带电非接触局部放电检测传感器及应用方法，用于检测高压电缆运行中的局部放电现象来发现电缆老化和安全隐患。
背景技术
电力电缆因其良好的绝缘性和载流量大的特点广泛应用于电力电网。伴随着电缆使用时间的延长，由于安装或者环境等诸多因素的影响，电缆会出现不同程度的绝缘老化问题，当老化不断严重就会出现局部放电现象，影响绝缘性能和电力运行安全。当前用于检测电缆局放电检测传感器多采用基于高频电流法的高频CT，这种传感器通常卡在电缆本体上进行检测，因而传感器内径要大于电缆直径，高频CT受到电缆尺寸的限制，在测量不同直径电缆时使用的高频CT也不同，由于高频CT较为笨重，非常不便于携带和对直径较粗的电缆进行局部放电检测。但是现阶段，国内外对电缆带电非接触局部放电的试验与诊断技术的研究仍然处于起步阶段。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种高压电缆带电非接触局部放电检测传感器及应用方法，本发明能够有效完成运行中电力电缆带电局放的检测工作，通过配备了螺旋形状可拉伸的螺旋传感器，能够有效适用于各种尺寸的高压电缆，具有现场适用性强、使用安全性高、操作简便的特点，尤其适用于狭小的检测场地，可大幅提升试验人员工作效率，并具有可靠的检测效果。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高压电缆带电非接触局部放电检测传感器，包括信号检测单元、信号转化单元和信号传输单元；所述信号检测单元输出口连接信号转化单元，所述信号传输单元连接于信号转化单元的末端；
所述信号检测单元为螺旋传感器；
所述信号转化单元包括放大电路和I\U信号转化装置，其中I\U信号转化装置由电流\电压信号转换模块、带通滤波器及具有屏蔽功能的外壳构成；
所述信号传输单元为两端均为BNC接头的高频同轴传输线。
进一步的，所述螺旋传感器采用螺旋形状可拉伸纯铜丝。
进一步的，所述螺旋传感器连接放大电路，经放大电路后的电流进入I\U信号转化装置，将电流信号转化为电压信号。
进一步的，所述外壳采用环氧树脂制成。
进一步的，所述外壳内嵌入有金属屏蔽网，所述金属屏蔽网采用99.9％的纯铜丝编制而成。
进一步的，所述带通滤波器的低频截止频率为15兆赫兹、高频截止频率为40兆赫兹。
一种高压电缆带电非接触局部放电检测传感器的应用方法，包括以下步骤:
1)在待检测高压电缆的长度方向上设置多个检测点，在距离电缆十厘米处使高压电缆带电非接触局部放电检测传感器与电缆保持垂直方向，并且以匀速沿电缆方向横向移动；
2)针对每一个检测点，首先将螺旋传感器拉伸或压缩到与电缆直径相同长度，利用电磁感应的原理通过螺旋传感器感应到电缆内部局放时所产生的微弱电流信号，后将微弱电流信号进行信号放大处理转化为电压检测信号，将电压检测信号通过I\U信号转化装置和带通滤波器进行滤波获取检测点的局放信号；
3)将待检测高压电缆的长度方向上的多个检测点的局放信号进行横向对比，最终确定待检测高压电缆的缺陷程度及位置。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
1、本发明装置结构简单，体积小，精度高，便于工作人员携带；
2、本发明的螺旋形状可拉伸的螺旋传感器，具有任意弯曲的特点，可适应于不同型号、尺寸及大小的电力电缆，进一步节省了传感器配置费用；
3、本发明的高压电缆带电非接触局部放电检测传感器在整个局放检测过程中实现了非接触式检测，检测人员无需与高压电缆触碰，安全可靠性高；
4、本发明放电检测传感器操作简便，有效提升了检测工作效率。通过根据待检测高压电缆的尺寸调节螺旋形状可拉伸的螺旋传感器的拉伸长度，使得螺旋传感器长度与待检测高压电缆的尺寸匹配，并且通过将待检测高压电缆的长度方向上的多个检测点的局放信号进行横向对比，能快读方便地确定待检测高压电缆的缺陷程度及位置。
附图说明
图1是本发明放电检测传感器的结构示意图。
图2是本发明基于labview和matlab对局部放电进行信号采集得到的PRPD谱图。
附图标记：1、信号检测单元；2、信号转化单元；3、外壳；4、BNC接头；5、高频同轴传输线；6、BNC接头
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本实施例的高压电缆带电非接触局部放电检测传感器包括信号检测单元1，信号检测单元1为螺旋形状可拉伸的螺旋传感器，螺旋传感器固定在信号转化单元2的输入口但不接触内嵌于外壳3中的屏蔽层。本实施例的高压电缆带电非接触局部放电检测传感器能够有效完成运行中电力电缆带电局放的检测工作，通过配备可拉伸的螺旋传感器，能够有效适用于各种尺寸的高压电缆，具有现场适用性强、使用安全性高、操作简便的特点，尤其适用于狭小的检测场地，可大幅提升试验人员工作效率，并具有可靠的检测效果。
其中，外壳3采用环氧树脂制成，环氧树脂中间嵌入金属屏蔽网，用于屏蔽环境中的杂散电磁，该屏蔽层不与信号检测单元的螺旋天线相接触，能够提高安全性。环氧树脂材料具有绝缘性能好，抗压能力强，防水，耐摩擦耐腐蚀性能优越，其绝缘耐压水平不低于45kV。螺旋传感器用于采集局放发生时释放的电磁信号，并将电磁信号转化为电流信号，螺旋天线由表面光滑的纯铜丝缠绕成螺旋形构成，螺旋天线采用的铜线直径为1mm，螺旋天线直径10mm，长50mm，共有10个螺旋线圈，螺距约5mm。
本实施例中，金属屏蔽网为99.9％的纯铜丝编制而成，此外也可以根据需要采用其他金属屏蔽层；外壳3也可以根据需要采用其他有机或无机绝缘材料制备。
本实施例中，信号转化单元2上依次固定有放大电路、I/U信号转化装置，I/U信号转化装置将经过放大的电流信号转化为可用的电压信号。具体地，I/U信号转化装置包括电流/电压信号转换模块以及带通滤波器，电流/电压信号转换模块的电流检测输入端与螺旋传感器相连接，I\U信号转化装置的末端与带有BNC接头4的高频同轴传输线5相连接，高频同轴传输线5另一端BNC接头6连接用户显示设备。信号放大电路的放大倍数不低于60倍；用户显示设备可以是示波器，或其他具有数模转化功能的设备。
本实施例高压电缆带电非接触局部放电检测传感器的工作原理是:在电缆发生局部放电时会伴有电磁的变化，螺旋传感器为金属导体材质，根据电磁感应定律，金属导体切割磁感线会在金属导体内产生电流，电流经放大电路连接到I\U信号转换装置，通过滤波器滤除电缆正常运行时所感应到的电流，其他感应电流即为由局部放电引起的感应电流；且整个检测过程，设备外壳采用环氧树脂中间嵌入一层金属屏蔽的方法，用于屏蔽环境中的杂散电磁，由于环氧树脂绝缘性能良好试验人员可手持传感器，在距离电缆本体10cm处进行测量，无需直接接触电缆本体，安全可靠性高，工作效率大幅提升。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
本实施例家用电线断点定位器，具体的使用环境及其方法如下：
海拔高度：≤1000m；
工作温度：-20℃-40℃；
工作湿度：0-90％，无凝露；
无火灾、爆炸危险，严重污秽化学腐蚀、剧烈振动、强电磁干扰及雷击场所被测设备要良好接地。
本实施例局部放电检测传感器的应用方法的具体实施步骤如下:
1)在待检测高压电缆的长度方向上设置多个检测点，在距离电缆十厘米处使高压电缆带电非接触局部放电检测传感器与电缆保持垂直方向，并且以匀速沿电缆方向横向移动；
2)针对每一个检测点，首先将螺旋传感器拉伸或压缩到与电缆直径相同长度，利用电磁感应的原理通过螺旋传感器感应到电缆内部局放时所产生的微弱电流信号，然后将微弱电流信号进行信号放大处理转化为电压检测信号，将电压检测信号通过I\U转化和低频截止频率为15兆赫兹、高频截止频率为40兆赫兹的带通滤波器进行滤波获取检测点的局放信号；
3)将待检测高压电缆的长度方向上的多个检测点的局放信号进行横向对比，从而确定待检测高压电缆的缺陷程度及位置。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高压电缆带电非接触局部放电检测传感器，其特征在于，包括信号检测单元、信号转化单元和信号传输单元；所述信号检测单元输出口连接信号转化单元，所述信号传输单元连接于信号转化单元的末端；
所述信号检测单元为螺旋传感器；
所述信号转化单元包括放大电路和I\U信号转化装置，其中I\U信号转化装置由电流\电压信号转换模块、带通滤波器及具有屏蔽功能的外壳构成；
所述信号传输单元为两端均为BNC接头的高频同轴传输线。
2.根据权利要求1所述的高压电缆带电非接触局部放电检测传感器，其特征在于，所述螺旋传感器采用螺旋形状可拉伸纯铜丝。
3.根据权利要求1所述的高压电缆带电非接触局部放电检测传感器，其特征在于，所述螺旋传感器连接放大电路，经放大电路后的电流进入I\U信号转化装置，将电流信号转化为电压信号。
4.根据权利要求1所述的高压电缆带电非接触局部放电检测传感器，其特征在于，所述外壳采用环氧树脂制成。
5.根据权利要求1或4所述的高压电缆带电非接触局部放电检测传感器，其特征在于，所述外壳内嵌入有金属屏蔽网，所述金属屏蔽网采用99.9％的纯铜丝编制而成。
6.根据权利要求1所述的高压电缆带电非接触局部放电检测传感器，其特征在于，所述带通滤波器的低频截止频率为15兆赫兹、高频截止频率为40兆赫兹。
7.一种高压电缆带电非接触局部放电检测传感器的应用方法，其特征在于，包括以下步骤:
1)在待检测高压电缆的长度方向上设置多个检测点，在距离电缆十厘米处使高压电缆带电非接触局部放电检测传感器与电缆保持垂直方向，并且以匀速沿电缆方向横向移动；
2)针对每一个检测点，首先将螺旋传感器拉伸或压缩到与电缆直径相同长度，利用电磁感应的原理通过螺旋传感器感应到电缆内部局放时所产生的微弱电流信号，后将微弱电流信号进行信号放大处理转化为电压检测信号，将电压检测信号通过I\U信号转化装置和带通滤波器进行滤波获取检测点的局放信号；
3)将待检测高压电缆的长度方向上的多个检测点的局放信号进行横向对比，最终确定待检测高压电缆的缺陷程度及位置。
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