CN110763962A - 利用电磁反射腔体局放检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用电磁反射腔体局放检测装置及方法，所述利用电磁反射腔体局放检测装置包括局放检测天线（2）、信号反射腔体（1）和信号检测单元（3），所述局放检测天线（2）内置于信号反射腔体（1）内，所述信号检测单元（3）与内置的局放检测天线（2）相连接。本发明采用信号检测单元与信号反射腔体一体化设计，减小信号传输线干扰；局放检测天线内置在信号反射腔体内，信号反射腔体对特定频率电磁波产生多次反射，对内置的局放检测天线激励产生共振，扩大局放检测信号，有效排除非局放产生的其它频带信号的干扰；信号检测单元采用检波处理模块，针对局放信号输出低频的强度曲线，构成一体化天线检测系统，便于局放强度信号的二次传输检测处理。
Description
技术领域
本发明涉及高压电、无线信号传输与传感器检测技术领域，具体涉及一种利用电磁反射腔体局放检测装置及采用了利用电磁反射腔体局放检测装置的局放检测方法。
背景技术
变压器在整个电力系统的运输、分配中起到的作用是变换电压、利于功率的传输，保障变压器稳定运行，至关重要的是监测变压器内部绝缘老化状况影响变压器运行状态，是监测电力变压器绝缘状态的重要特征量。实际运行监测中，可以通过局部放电作为判别绝缘老化的依据。
公开号为CN207636705U的实用新型专利提供了一种用于高压电缆中间附件局部放电的在线监测装置，包括高频监测系统、超声波监测系统、温度监测系统、信控传输系统和CPU，高频监测系统、超声波监测系统或温度监测系统分别通过连接电路与信控传输系统连接，利用高频CT、超声波和温度对电力电缆进行实时在线检测，达到对电缆的绝缘状况进行评估。
现有技术中，变压器局部放电的在线检测方法主要包括脉冲电流、化学法、超声波法、超高频法等，其中超声波和超高频是应用最广泛的两种在线检测方法。超高频检测法通过采集超高频电磁波实现检测。局部放电发生时，会向周围辐射的超高频电磁波。超高频电磁信号频率范围为300MHz ～ 3GHz，处于很高的频率范围，因此电力设备实际运行中的电气干扰不会对超高频电磁信号监测造成影响，降低了干扰，提高了信号的灵敏度，也就大大提高了信噪比，检测准确性和可靠性也得到了提高。近些年来国内外大量研究超高频检测方法，也是因为相比于传统的检测方法，该方法具备无可比拟的优点。鉴于此，可以利用采集超高频信号的主要方法，开发出一套基于超高频传感器的局部放电在线检测系统。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用电磁反射腔体局放检测装置及方法，采用信号检测单元与信号反射腔体一体化设计，局放检测天线内置在信号反射腔体内，信号反射腔体对特定频率电磁波产生多次反射，对内置的局放检测天线激励产生共振，扩大局放检测信号，有效排除非局放产生的其它频带信号的干扰。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
本发明提供一种利用电磁反射腔体局放检测装置，包括局放检测天线，还包括信号反射腔体和信号检测单元，所述局放检测天线内置于信号反射腔体内，所述信号检测单元与内置的局放检测天线相连接。
优选的是，所述信号反射腔体为金属导电材质。
在上述任一技术方案中优选的是，所述信号反射腔体采用铜件加工制成。
在上述任一技术方案中优选的是，所述信号反射腔体采用不锈钢件加工制成。
在上述任一技术方案中优选的是，所述信号反射腔体采用一端开口设计结构，电磁波进入信号反射腔体后形成多次反射，反射腔直径为所选检测波长1/4的整数倍。
在上述任一技术方案中优选的是，所述信号反射腔体中多次反射的电磁波信号都经过其内置的局放检测天线，对内置局放检测天线形成多次激励共振。
在上述任一技术方案中优选的是，所述信号反射腔体为圆形开孔腔体。
在上述任一技术方案中优选的是，所述信号反射腔体为L型开孔腔体。
在电力运输过程中，采用本发明的技术方案，高压电击穿变压器内部绝缘层产生放电，放电对空气辐射电磁波，电磁波从信号反射腔体的开孔进入信号反射腔体内。
在上述任一技术方案中优选的是，所述局放检测天线采用窄带信号设计工作频率点，所述窄带信号设计工作频率点为300M~300G的超高频～极高频。
在上述任一技术方案中优选的是，所述局放检测天线采用窄带信号设计工作频率点为300M~3G的超高频，达到与信号反射腔体中反射的电磁波信号谐振频率。
在上述任一技术方案中优选的是，所述信号检测单元放置于局放反射腔体处，与内置的局放检测天线连接，减短高频信号连接线。
本发明中，信号检测单元与内置的局放检测天线连接。优选将信号检测单元放置于局放反射腔体处，可以减短高频信号连接线。
在上述任一技术方案中优选的是，所述信号检测单元包括检波处理模块，将高频信号处理为低频强度信号。
在上述任一技术方案中优选的是，所述检波处理模块包括但不限于包络检波电路、同步检波电路等。
在上述任一技术方案中优选的是，所述信号检测单元与内置的局放检测天线连接，所述信号检测单元针对局放信号输出低频的强度曲线，构成一体化天线检测系统，方便局放强度信号的二次传输检测处理。
本发明还提供了一种利用电磁反射腔体局放检测方法。采用上述任一项所述的利用电磁反射腔体局放检测装置的局放检测方法包括：
信号检测单元与信号反射腔体一体化设计，减小信号传输线干扰；
局放检测天线内置在信号反射腔体内，信号反射腔体对特定频率电磁波产生多次反射，对内置的局放检测天线激励产生共振，使得局放检测信号扩大，同时，非局放产生的其它频带信号，不能再反射性形成对局放检测天线的共振，有效排除干扰；
信号检测单元采用检波处理模块，针对局放信号输出低频的强度曲线，构成一体化天线检测系统，便于局放强度信号的二次传输检测处理。
与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下有益效果：
局放检测天线内置在信号反射腔体内，信号反射腔体对特定频率电磁波产生多次反射，对内置的局放检测天线激励产生共振，使得局放检测信号扩大几次方倍，有效的提高了窄带天线对局放信号的检测准确度。
同时，非局放产生的其它频带信号，不能再反射性形成对局放检测天线的共振，因此达到了有效的排除干扰效果。
由于采用信号检测单元与信号反射腔体一体化设计，减小信号传输线干扰。信号检测单元采用检波处理模块，针对局放信号输出低频的强度曲线，构成一体化天线检测系统，方便局放强度信号的二次传输检测处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为按照本发明的利用电磁反射腔体局放检测装置的一优选实施例的圆形开孔信号反射腔体结构示意图；
图2为按照本发明的利用电磁反射腔体局放检测装置的一优选实施例的L型开孔信号反射腔体结构示意图；
图3为不采用信号反射腔体时局放检测天线对局放信号的响应波形示意图；
图4为按照本发明的利用电磁反射腔体局放检测方法的采用了信号反射腔体后信号输出增强波形示意图。
附图标记：1、信号反射腔体，2、局放检测天线，3、信号检测单元，4、信号入射口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
局放的电磁波检测技术通常采用超高频波段（300M~3G），针对这一频段的天线设计往往是一大难点，为了更加准备的测量局放的放电量，通常设计宽频带天线，而宽频带天线对电磁干扰尤为敏感，这也导致了近几年局放检测设备在实验室（无干扰下）大获成功而在实际应用中却无法区分干扰还是局放数据，而局放冲击信号只是一个单次脉冲，采用窄频带设计会导致信号接收触发失败，测量不精准困难，解决这一难题是现在局放检测天线设计的主要突破方向。为了克服变压器局部放电的在线检测方法在现有技术中所存在的问题，本发明的实施例提出一种利用电磁反射腔体局放检测装置及方法，创新提出了采用窄频带技术、配合反射腔体实现天线共振技术，该技术方案包括局放检测天线、信号反射腔体、信号检测单元，采用信号检测单元与信号反射腔体一体化设计，局放检测天线内置在信号反射腔体内，信号反射腔体对特定频率电磁波产生多次反射，对内置的局放检测天线激励产生共振，扩大局放检测信号，有效排除非局放产生的其它频带信号的干扰。
实施例1
如图1所示，本实施例的利用电磁反射腔体局放检测装置包括局放检测天线2、信号反射腔体1和信号检测单元3，局放检测天线2内置于信号反射腔体1内，信号检测单元3与内置的局放检测天线2相连接。
本实施例的利用电磁反射腔体局放检测装置，信号反射腔体1为金属导电材质，可以采用铜件加工制成，或采用不锈钢件加工制成。
在电力运输中，高压电击穿变压器内部绝缘层产生放电，放电对空气辐射电磁波，电磁波从信号反射腔体1的开孔进入信号反射腔体1内。
如图1所示，本实施例的利用电磁反射腔体局放检测装置，其信号反射腔体1采用一端开口设计结构，圆形开孔的信号反射腔体1，电磁波进入该信号反射腔体1后形成多次反射，反射腔直径为所选检测波长1/4的整数倍。
本实施例的利用电磁反射腔体局放检测装置，信号反射腔体1中多次反射的电磁波信号都经过其内置的局放检测天线2，对内置局放检测天线2形成多次激励共振。
本实施例的利用电磁反射腔体局放检测装置，局放检测天线2采用窄带信号设计工作频率点，所述窄带信号设计工作频率点为300M~300G的超高频～极高频。
本实施例的利用电磁反射腔体局放检测装置，局放检测天线2采用窄带信号设计工作频率点为300M~3G的超高频，达到与信号反射腔体1中反射的电磁波信号谐振频率。
本实施例的利用电磁反射腔体局放检测装置，信号检测单元3放置于局放反射腔体处，与内置的局放检测天线2连接，减短高频信号连接线。信号检测单元3包括检波处理模块，将高频信号处理为低频强度信号。检波处理模块包括但不限于包络检波电路、同步检波电路等。信号检测单元3与内置的局放检测天线2连接，信号检测单元3针对局放信号输出低频的强度曲线，构成一体化天线检测系统，方便局放强度信号的二次传输检测处理。
本实施例的采用上述的利用电磁反射腔体局放检测装置的局放检测方法包括：局放检测天线2内置在信号反射腔体1内，信号反射腔体1对特定频率电磁波产生多次反射，对内置的局放检测天线2激励产生共振，可以使得局放检测信号扩大几次方倍，有效的提高了窄带天线对局放信号的检测准确度；同时，非局放产生的其它频带信号，不能再反射性形成对局放检测天线2的共振，因此达到了有效的排除干扰效果；信号检测单元3与信号反射腔体1一体化设计，减小信号传输线干扰；信号检测单元3采用检波处理模块，针对局放信号输出低频的强度曲线，构成一体化天线检测系统，方便局放强度信号的二次传输检测处理。
实施例2
本实施例提供的利用电磁反射腔体局放检测装置，如图2所示，信号反射腔体1为L型开孔腔体。
本实施例的利用电磁反射腔体局放检测装置，局放检测天线2内置于信号反射腔体1内，信号检测单元3放置于局放反射腔体处，信号检测单元3与内置于信号反射腔体1内的局放检测天线2相连接。信号反射腔体1为金属导电材质，优选采用铜件加工制成，或采用不锈钢件加工制成。信号反射腔体1为L型开孔腔体，电磁波通过信号入射口4进入L型开孔的信号反射腔体1后形成多次反射，反射腔直径为所选检测波长1/4的整数倍。信号反射腔体1中多次反射的电磁波信号都经过其内置的局放检测天线2，对内置局放检测天线2形成多次激励共振。局放检测天线2采用窄带信号设计工作频率点，窄带信号设计工作频率点为300M~300G的超高频～极高频，达到与信号反射腔体1中反射的电磁波信号谐振频率。
本实施例的利用电磁反射腔体局放检测装置，信号检测单元3放置于局放反射腔体处，减短高频信号连接线。信号检测单元3包括检波处理模块，将高频信号处理为低频强度信号。检波处理模块包括但不限于包络检波电路、同步检波电路等。信号检测单元3与内置的局放检测天线2连接，信号检测单元3针对局放信号输出低频的强度曲线，构成一体化天线检测系统，方便局放强度信号的二次传输检测处理。
本实施例的采用上述的利用电磁反射腔体局放检测装置的局放检测方法，原理及实现过程同实施例1。信号检测单元3与信号反射腔体1一体化设计，减小信号传输线干扰；局放检测天线2内置在信号反射腔体1内，信号反射腔体1对特定频率电磁波产生多次反射，对内置的局放检测天线2激励产生共振，使得局放检测信号扩大，同时，非局放产生的其它频带信号，不能再反射性形成对局放检测天线2的共振，有效排除干扰；信号检测单元3采用检波处理模块，针对局放信号输出低频的强度曲线，构成一体化天线检测系统，便于局放强度信号的二次传输检测处理。
结合图1至图2以及实施例1、实施例2，本实施例创新提出了采用窄频带技术，配合反射腔体实现天线共振技术，采用信号检测单元与信号反射腔体一体化设计，减小信号传输线干扰，局放检测天线内置在信号反射腔体内，信号反射腔体对特定频率电磁波产生多次反射，对内置的局放检测天线激励产生共振，扩大局放检测信号，有效排除非局放产生的其它频带信号的干扰。图3曲线展示了不采用反射腔，局放检测天线对局放冲击信号的响应波形。与之明显对比的图4展示了采用反射腔后局放检测天线对局放冲击信号的响应波形，虚线为包络检波电路的信号输出，通过实验可知，信号输出强于没有反射腔百倍以上。
以上所述仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非是对本发明的范围进行限定；以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围；在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的任何修改、等同替换、改进等，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种利用电磁反射腔体局放检测装置，包括局放检测天线，其特征在于，还包括信号反射腔体和信号检测单元，所述局放检测天线内置于信号反射腔体内，所述信号检测单元与内置的局放检测天线相连接。
2.如权利要求1所述的利用电磁反射腔体局放检测装置，其特征在于，所述信号反射腔体为金属导电材质。
3.如权利要求2所述的利用电磁反射腔体局放检测装置，其特征在于，所述信号反射腔体采用铜件加工制成。
4.如权利要求2所述的利用电磁反射腔体局放检测装置，其特征在于，所述信号反射腔体采用不锈钢件加工制成。
5.如权利要求2所述的利用电磁反射腔体局放检测装置，其特征在于，所述信号反射腔体采用一端开口设计结构，电磁波进入信号反射腔体后形成多次反射，反射腔直径为所选检测波长1/4的整数倍。
6.如权利要求5所述的利用电磁反射腔体局放检测装置，其特征在于，所述信号反射腔体中多次反射的电磁波信号都经过其内置的局放检测天线，对内置局放检测天线形成多次激励共振。
7.如权利要求6所述的利用电磁反射腔体局放检测装置，其特征在于，所述信号反射腔体为圆形开孔腔体。
8.如权利要求6所述的利用电磁反射腔体局放检测装置，其特征在于，所述信号反射腔体为L型开孔腔体。
9.如权利要求1所述的利用电磁反射腔体局放检测装置，其特征在于，所述局放检测天线采用窄带信号设计工作频率点，所述窄带信号设计工作频率点为300M~300G的超高频～极高频。
10.一种利用电磁反射腔体局放检测方法，采用了如权利要求1至14中任一项所述的利用电磁反射腔体局放检测装置，其特征在于，该检测方法包括：
信号检测单元与信号反射腔体一体化设计，减小信号传输线干扰；
局放检测天线内置在信号反射腔体内，信号反射腔体对特定频率电磁波产生多次反射，对内置的局放检测天线激励产生共振，使得局放检测信号扩大，同时，非局放产生的其它频带信号，不能再反射性形成对局放检测天线的共振，有效排除干扰；
信号检测单元采用检波处理模块，针对局放信号输出低频的强度曲线，构成一体化天线检测系统，便于局放强度信号的二次传输检测处理。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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