CN112051337A - 隔离开关支柱绝缘子状态检测装置及其检测方法 - Google Patents

隔离开关支柱绝缘子状态检测装置及其检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明的隔离开关支柱绝缘子状态检测装置包括振动检测单元、信号线、信号调理采集单元、上位机，以隔离开关分合闸操作作为支柱绝缘子的振动激励源，无需增加其他振动激励单元，结构简单，且该振动激励较其他方式幅值、频率信息更丰富，利于状态分析结构，采用的传感器可安装在支柱绝缘子下部的法兰处，不影响原来的绝缘结构，可预制或后期安装于隔离开关中，具有较高的实用价值和广泛的应用前景。本发明还提供一种隔离开关支柱绝缘子状态检测方法，该方法基于隔离开关分合闸自激振动原理，结合绝缘子自振检测技术，形成一种检测户外隔离开关瓷支柱绝缘子是否有缺陷的系统方法，实现对隔离开关故障的早期预警。

Description

隔离开关支柱绝缘子状态检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及电力设备检修技术领域，尤其涉及一种隔离开关支柱绝缘子状态检测装置及其检测方法。
背景技术
变电站内敞开式结构的隔离开关，其机械结构虽然简单，但是导电机构和传动机构封闭性较差，在户外运行的隔离开关的工作环境更加恶劣，长期经受风吹日晒，同时在运行过程中存在疏于维护、检测手段少等问题，极易造成隔离开关锈蚀、老化、变形，从而引起一系列机械和电气故障，发生故障的概率比较高，严重影响了电网的正常稳定运行。
其中支柱绝缘子断裂是隔离开关运行中的典型故障。由于安装不良、地基下沉、机构卡涩、操作不当及性能劣化会导致隔离开关支柱绝缘子断裂故障发生。
目前国内主要是进行支柱瓷绝缘子超声波检测装置，通过检测绝缘子裂纹对可能发生的断裂进行预警，但此种检测装置在使用时存在需要停电、操作复杂、有检测盲点、设备成本高等问题。同时，这种检测装置只有在维修检测时才能够查看支柱绝缘子的状态，如此，就有可能在两次检修的间隔期发生断裂，从而造成事故的发生。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种结构简单、检测方便的隔离开关支柱绝缘子状态检测装置。
还有必要提供一种隔离开关支柱绝缘子状态检测方法。
一种隔离开关支柱绝缘子状态检测装置包括振动检测单元、信号线、信号调理采集单元、上位机，振动检测单元与支柱绝缘子固定连接，信号线的两端分别与振动检测单元和信号采集单元连接，以将振动传感器采集的振动信号传输至信号调理采集单元，信号调理采集单元的输出端与上位机电性连接，以将处理好的振动信号以数字信号的形式传输至上位机。
优选的，所述振动检测单元包括振动传感器、屏蔽固定壳、固定卡扣，振动传感器位于屏蔽固定壳内并与屏蔽固定壳的内壁固定连接，屏蔽固定壳的外侧与固定卡扣固定连接，所述固定卡扣为环状，固定卡扣与支柱绝缘子的法兰套设连接，固定卡扣包括两个半圆柱形的卡槽，两个半圆柱形的卡槽扣合连接。
优选的，所述信号调理单元与上位机通过单模光纤连接。
优选的，所述信号调理单元与上位机无线通讯连接。
一种隔离开关支柱绝缘子状态检测方法包括以下步骤：
步骤S001，以隔离开关的支柱绝缘子下部的法兰为检测点，将隔离开关支柱绝缘子状态检测装置的振动检测单元安装在法兰上，一组隔离开关至少设置六个监测点；
步骤S002，将信号调理采集单元固定在隔离开关的水泥柱上，将振动检测单元的振动传感器与信号调理采集单元通过信号线连接；
步骤S003，启动信号调理采集单元，用绝缘杆敲击每一振动传感器，通过上位机调取该时间段内的检测数据，确定振动传感器与信号调理单元信号正常；
步骤S004，对隔离开关进行多次合闸操作，对支柱绝缘子的振动信号进行检测，并通过上位机对振动信号进行分析，得出正常支柱绝缘子的正常振动信号阈值；
步骤S005，比较不同相的同一检测位置的支柱绝缘子的振动信号差别，并与正常振动信号阈值进行对比分析，判断是否有存在异常的支柱绝缘子以及异常程度，与正常振动信号阈值的差别越大，则异常程度越高。
优选的，在步骤S002中，每相隔离开关上的两个振动传感单元配置一台信号调理单元。
优选的，在步骤S002中，每组隔离开关上的六个振动传感单元配置一台信号调理单元。
优选的，在步骤S004中，“通过上位机对振动信号进行分析，得出正常支柱绝缘子的正常振动信号阈值”具体为将振动信号的振幅和频率以数值的形式呈现出来，并将其中的明显异常数值排除，以振动信号的振幅和频率中具有代表性的数值作为参考值，在参考值的基础上设置容许偏离值，参考值和容许偏离值的和即为正常振动信号阈值。
有益效果：本发明的隔离开关支柱绝缘子状态检测装置包括振动检测单元、信号线、信号调理采集单元、上位机，以隔离开关分合闸操作作为支柱绝缘子的振动激励源，无需增加其他振动激励单元，结构简单，且该振动激励较其他方式幅值、频率信息更丰富，利于状态分析结构，采用的传感器可安装在支柱绝缘子下部的法兰处，不影响原来的绝缘结构，可预制或后期安装于隔离开关中，具有较高的实用价值和广泛的应用前景。本发明还提供一种隔离开关支柱绝缘子状态检测方法，该方法基于隔离开关分合闸自激振动原理，结合绝缘子自振检测技术，形成一种检测户外隔离开关瓷支柱绝缘子是否有缺陷的系统方法，实现对隔离开关故障的早期预警。
附图说明
图1为本发明的隔离开关支柱绝缘子状态检测装置的安装结构示意图。
图2为本发明的振动检测单元的结构示意图。
图中：隔离开关支柱绝缘子状态检测装置10、振动检测单元20、振动传感器201、屏蔽固定壳202、固定卡扣203、信号线30、信号调理采集单元40、上位机50。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
请参看图1和图2，一种隔离开关支柱绝缘子状态检测装置10包括振动检测单元20、信号线30、信号调理采集单元40、上位机50，振动检测单元20与支柱绝缘子固定连接，信号线30的两端分别与振动检测单元20和信号采集单元连接，以将振动传感器201采集的振动信号传输至信号调理采集单元40，信号调理采集单元40的输出端与上位机50电性连接，以将处理好的振动信号以数字信号的形式传输至上位机50。
信号调理采集单元40可对振动传感器201检测的电信号进行放大、滤波，并进一步采集，储存于内部存储器中。可通过大容量电池供电或附近检修箱的220V进行供电。
在一较佳实施方式中，所述振动传感器201为加速度振动传感器201或者速度传感器，频率范围范围为5Hz~3000Hz。所述信号线30为双层同轴信号线30。
在一较佳实施方式中，所述振动传感器201的底部与设有固定卡扣203一侧的屏蔽固定壳202的内壁固定连接，以更好地通过屏蔽固定壳202传导振动。
进一步的，所述振动检测单元20包括振动传感器201、屏蔽固定壳202、固定卡扣203，振动传感器201位于屏蔽固定壳202内并与屏蔽固定壳202的内壁固定连接，屏蔽固定壳202的外侧与固定卡扣203固定连接，所述固定卡扣203为环状，固定卡扣203与支柱绝缘子的法兰套设连接，固定卡扣203包括两个半圆柱形的卡槽，两个半圆柱形的卡槽扣合连接。
进一步的，所述信号调理单元与上位机50通过单模光纤连接。在一较佳实施方式中，单模光纤的指纤芯直径为8~10μm，包层直径125μm，涂覆层直径约为250μm，工作波长λ区域为1300~1600nm。
进一步的，所述信号调理单元与上位机50无线通讯连接。在一较佳实施方式中，上位机50可以为便携式电脑设备，内有分析软件，通过单模光纤或者无线协议与信号调理采集单元40进行通讯连接。
一种隔离开关支柱绝缘子状态检测方法包括以下步骤：
步骤S001，以隔离开关的支柱绝缘子下部的法兰为检测点，将隔离开关支柱绝缘子状态检测装置10的振动检测单元20安装在法兰上，一组隔离开关至少设置六个监测点；振动传感器201安装在支柱绝缘子下部的法兰处，不影响原来的绝缘结构，可预制或后期安装于隔离开关中，具有较高的实用价值和广泛的应用前景。
步骤S002，将信号调理采集单元40固定在隔离开关的水泥柱上，将振动检测单元20的振动传感器201与信号调理采集单元40通过信号线30连接；
步骤S003，启动信号调理采集单元40，用绝缘杆敲击每一振动传感器201，通过上位机50调取该时间段内的检测数据，确定振动传感器201与信号调理单元信号正常；
步骤S004，对隔离开关进行多次合闸操作，对支柱绝缘子的振动信号进行检测，并通过上位机50对振动信号进行分析，得出正常支柱绝缘子的正常振动信号阈值；
步骤S005，比较不同相的同一检测位置的支柱绝缘子的振动信号差别，并与正常振动信号阈值进行对比分析，判断是否有存在异常的支柱绝缘子以及异常程度，与正常振动信号阈值的差别越大，则异常程度越高。
一组隔离开关含有六个支柱绝缘子，在每一个支柱绝缘子上设置一个振动检测单元20进行振动检测。当支柱绝缘子正常时，在对隔离开关合闸过程中，每个支柱绝缘子的振幅和频率都是相似的，不同存在较大差异。在比较不同支柱绝缘子的振动情况时，设置基础振幅值和基础频率值以及误差上限值，如果某一个支柱绝缘子的实际振幅超过了基础振幅值和误差上限值之和，或者实际振动频率超过了基础频率值和误差上限值之和，那么说明该支柱绝缘子可能存在异常。再将该支柱绝缘子的实际振幅和实际振动频率与正常振动信号阈值进行对比，判断是否在正常数值范围内。或者通过偏离正常数值的程度，来说明支柱绝缘子的异常程度。正常振动信号阈值包含了正常的振幅阈值和正常的振动频率阈值。
进一步的，在步骤S002中，每相隔离开关上的两个振动传感单元配置一台信号调理单元。
进一步的，在步骤S002中，每组隔离开关上的六个振动传感单元配置一台信号调理单元。
进一步的，在步骤S004中，“通过上位机50对振动信号进行分析，得出正常支柱绝缘子的正常振动信号阈值”具体为将振动信号的振幅和频率以数值的形式呈现出来，并将其中的明显异常数值排除，以振动信号的振幅和频率中具有代表性的数值作为参考值，在参考值的基础上设置容许偏离值，参考值和容许偏离值的和即为正常振动信号阈值。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种隔离开关支柱绝缘子状态检测装置，其特征在于：包括振动检测单元、信号线、信号调理采集单元、上位机，振动检测单元与支柱绝缘子固定连接，信号线的两端分别与振动检测单元和信号采集单元连接，以将振动传感器采集的振动信号传输至信号调理采集单元，信号调理采集单元的输出端与上位机电性连接，以将处理好的振动信号以数字信号的形式传输至上位机。
2.如权利要求1所述的隔离开关支柱绝缘子状态检测装置，其特征在于：所述振动检测单元包括振动传感器、屏蔽固定壳、固定卡扣，振动传感器位于屏蔽固定壳内并与屏蔽固定壳的内壁固定连接，屏蔽固定壳的外侧与固定卡扣固定连接，所述固定卡扣为环状，固定卡扣与支柱绝缘子的法兰套设连接，固定卡扣包括两个半圆柱形的卡槽，两个半圆柱形的卡槽扣合连接。
3.如权利要求1所述的隔离开关支柱绝缘子状态检测装置，其特征在于：所述信号调理单元与上位机通过单模光纤连接。
4.如权利要求1所述的隔离开关支柱绝缘子状态检测装置，其特征在于：所述信号调理单元与上位机无线通讯连接。
5.一种隔离开关支柱绝缘子状态检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S001，以隔离开关的支柱绝缘子下部的法兰为检测点，将隔离开关支柱绝缘子状态检测装置的振动检测单元安装在法兰上，一组隔离开关至少设置六个监测点；
步骤S002，将信号调理采集单元固定在隔离开关的水泥柱上，将振动检测单元的振动传感器与信号调理采集单元通过信号线连接；
步骤S003，启动信号调理采集单元，用绝缘杆敲击每一振动传感器，通过上位机调取该时间段内的检测数据，确定振动传感器与信号调理单元信号正常；
步骤S004，对隔离开关进行多次合闸操作，对支柱绝缘子的振动信号进行检测，并通过上位机对振动信号进行分析，得出正常支柱绝缘子的正常振动信号阈值；
步骤S005，比较不同相的同一检测位置的支柱绝缘子的振动信号差别，并与正常振动信号阈值进行对比分析，判断是否有存在异常的支柱绝缘子以及异常程度，与正常振动信号阈值的差别越大，则异常程度越高。
6.如权利要求5所述的隔离开关支柱绝缘子状态检测方法，其特征在于：在步骤S002中，每相隔离开关上的两个振动传感单元配置一台信号调理单元。
7.如权利要求5所述的隔离开关支柱绝缘子状态检测方法，其特征在于：在步骤S002中，每组隔离开关上的六个振动传感单元配置一台信号调理单元。
8.如权利要求5所述的隔离开关支柱绝缘子状态检测方法，其特征在于：在步骤S004中，“通过上位机对振动信号进行分析，得出正常支柱绝缘子的正常振动信号阈值”具体为将振动信号的振幅和频率以数值的形式呈现出来，并将其中的明显异常数值排除，以振动信号的振幅和频率中具有代表性的数值作为参考值，在参考值的基础上设置容许偏离值，参考值和容许偏离值的和即为正常振动信号阈值。
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