CN1320366C

CN1320366C - 高压输电线路绝缘子带电检测的方法及其装置

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Publication number: CN1320366C
Application number: CNB011345276A
Authority: CN
Inventors: 周永良
Original assignee: BEIJING SHENLANG ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Beijing Shenlang Electronic Technology Co., Ltd.
Priority date: 2001-11-05
Filing date: 2001-11-05
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2021-11-05
Also published as: CN1417590A

Abstract

一种高压输电线路绝缘子带电检测的方法及其装置，在被测绝缘子的两端施加检测电压，然后提取该施加电压的电压、电流采样值，并根据该电压、电流采样值计算被测绝缘子的绝缘电阻；该装置至少包括：连接被检测绝缘子，并将检测信号输出到与其连接的检测控制单元的绝缘子探测单元；对绝缘子探测单元的检测信号进行处理并输出的检测控制单元；本发明能在带电状态下，逐个、定量地测量绝缘子的漏电流，可简单地利用欧姆定理精确计算被测绝缘子的电阻值，彻底解决了高压输电线路带电检测的难题，克服了传统绝缘子检测方法不能量化的不足。

Description

高压输电线路绝缘子带电检测的方法及其装置

技术领域：

本发明涉及一种高压输电线路绝缘子带电检测的方法及其装置，特别是指一种用于在带电状态下，定量地获取高压输电线路中绝缘子绝缘阻值的方法和实现该方法的装置。

背景技术：

高压输电线路绝缘子电阻值的大小，直接影响着输电线路的安全运行，该绝缘子一旦出现问题，就必须立即更换，否则将影响高压输电线路的运行，严重的还会对国民经济的运行和人民生命财产造成重大损失。

虽然科学技术人员作出了多方面的不懈努力，但是就目前而言，对于高压输电线路绝缘子检测的常用方法有：

电压分布法：即对绝缘子的电压分布进行测量，然后对相应的测量值进行计算，通过得到的计算结果来判断被测绝缘子是否正常；该方法的计算非常复杂、麻烦；

小球放电法：其通过测量连接到绝缘子两端的小球产生放电现象时的距离来判断绝缘子两端的电压，间接地获取被测绝缘子的分压情况，从而检测出相应的被测绝缘子是否正常；

远红外探测方法：其原理是通过对被测绝缘子所发出的远红外线进行探测，然后通过其发出的红外线的分布情况来判断相应的绝缘子是否正常；但是，该方法的使用需要良好且稳定的气象条件，否则外界热源对测量所造成的干扰无法克服。

以上的检测方法各有短长，但它们都有一共同的缺陷：这些检测都属于定性检测；而定性检测的最大问题是：无法准确、定量地测量出每一片绝缘子的绝缘电阻值，因此就更无法识别已经漏电但尚未击穿，而处于临界损坏状态的绝缘子。

发明内容：

本发明的主要目的在于提供一种高压输电线路绝缘子带电检测的方法，该方法能使高压输电线路处于带电状态下，定量地测量出其上每一片绝缘子的绝缘电阻值。

本发明的另一目的在于提供一种高压输电线路绝缘子带电检测的装置，该装置能在高压输电线路运行时，通过与绝缘子直接连接采集获取该绝缘子上的电压及漏电流数据。

本发明的主要目的是这样实现的：

一种高压输电线路绝缘子带电检测的方法，通过串接电容向工作在直流输电线路中的被测绝缘子的两端施加交流或脉冲检测电压，同时以该交流或脉冲检测电压变化周期的正整数倍为采样周期，提取所述交流或脉冲检测电压的采样值及流过所述被测绝缘子电流的采样值，并根据该交流或脉冲检测电压的采样值、流过所述被测绝缘子电流的采样值计算被测绝缘子的绝缘电阻。

上述的技术方案针对的是工作在直流输电线路中的被测绝缘子的检测，对于工作在交流输电线路中的被测绝缘子的检测，本发明的主要目的还可以这样实现：

向并联有电容、且工作在交流输电线路中的被测绝缘子的两端施加直流或脉冲检测电压，同时以该交流输电线路中电压变化周期的正整数倍为采样周期提取所述直流或脉冲检测电压及流过所述被测绝缘子的电流的采样值，并根据该直流或脉冲检测电压、流过所述被测绝缘子的电流采样值计算被测绝缘子的绝缘电阻。

在上述两种输电线路中检测绝缘子的技术方案中，计算被测绝缘子的绝缘电阻的过程包括：

计算所述交流或脉冲检测电压的采样值及流过所述被测绝缘子电流的采样值；

根据所述交流或脉冲检测电压的采样值、流过所述被测绝缘子电流的采样值和欧姆定理计算被测绝缘子的绝缘电阻值。

其中，计算电压的采样值及电流的采样值分别依据如下的公式：

V = \frac{Σ_{n = 1}^{V} U_{n}}{N}

I = \frac{Σ_{n = 1}^{N} I_{n}}{N}

其中，V为交流或脉冲检测电压采样值的平均值，Vn为第n次的交流或脉冲检测电压的采样值；I为流过所述被测绝缘子电流的采样值的平均值，In为第n次的采交流或脉冲检测样电流的采样值；N为采样次数。

为了实现本发明的另一目的，本发明还提供了一种高压输电线路绝缘子带电检测的装置，该装置至少包括：绝缘子探测单元，并接或者串接有电容，用于连接，并向工作在直流或者交流输电线路中的被检测绝缘子两端施加检测电压，并将检测电压的采样值及流过所述被测绝缘子电流的采样值输出；检测控制单元，与所述绝缘子探测单元连接；用于根据该脉冲检测电压的采样值、流过所述被测绝缘子电流的采样值计算被测绝缘子的绝缘电阻。

该绝缘子探测单元至少包括：一个以上用于连接绝缘子的检测杆和装设在检测杆之间、一个或一个以上的均压装置；该均压装置的两端分别连接有检测杆，并且均压装置的两端相互绝缘。

该检测控制单元至少包括：保护壳体、检测电路、采样及转换电路、通讯接口电路；该检测电路、采样及转换电路、通讯接口电路装设在保护壳体内部，并且该检测电路的输出端连接到采样及转换电路的输入端，采样及转换电路与通讯接口电路连接，外部设备通过该通讯接口电路与该检测控制单元通讯。

该检测电路至少包括：输入/输出信号接口、高频升压变压器、整流电路、电流检测电路、电压检测电路及两个检测杆连接端子；其中，

由采样及转换电路输出的高频检测信号经过输入/输出信号接口的高频信号输入端连接到高频升压变压器的初级；

该高频升压变压器的次级连接到整流电路的输入端；

该整流电路的一输出端连接到一检测杆连接端子，该整流电路的另一输出端经过与其串联的电流检测电路分别连接到另一检测杆连接端子及输入/输出信号接口的电流检测信号输出端；

电压检测电路的两端分别连接到两检测杆连接端子；其检测输出端连接到输入/输出信号接口的电压检测信号输出端；

该采样及转换电路至少包括：检测接口、输入/输出转换电路、数据处理和存储电路、输出接口；其中，

数据处理和存储电路与输入/输出转换电路连接，该数据处理和存储电路输出高频采样控制信号、采样选择控制信号到该输入/输出转换电路；输入/输出转换电路输出电流检测数字信号、电压检测数字信号到数据处理和存储电路；

输入/输出转换电路与检测接口连接，该输入/输出转换电路的高频采样信号输出到该检测接口；检测接口的电流检测信号、电压检测信号输出到该输入/输出转换电路；

数据处理和存储电路还与输出接口连接，其输出检测结果信号到该输出接口。

如上所述的保护壳体由金属材质构成。

所述的检测电路检测杆连接端子处还串设有交流短路电容或并设直流隔离电容。

本发明通过如上所述的高压输电线路绝缘子带电检测的方法及其装置可对被测绝缘子施加检测信号，能在带电状态下，逐个、定量地测量出每一片绝缘子的漏电流，进而可简单地利用欧姆定理精确地计算出被测绝缘子的电阻值，定量地检测出绝缘子的绝缘电阻，彻底解决了高压输电线路带电检测的难题，克服了传统绝缘子检测方法不能量化的不足。

附图说明：

图1为本发明的原理框图。

图2为本发明一交流输电线路绝缘子检测实施例的示意图。

图3为图2施加到绝缘子的直流检测电压与相应的采样电压的波形图。

图4为图2施加到绝缘子的脉冲检测电压与相应的采样电压的波形图。

图5为本发明一直流输电线路绝缘子检测实施例的示意图。

图6为图5施加到绝缘子的脉冲检测电压与相应的采样电压的波形图。

图7为图5施加到绝缘子的交流检测电压与相应的采样电压的波形图。

图8为本发明检测装置一实施例的绝缘子探测单元及其与被测绝缘子连接的示意图。

图9为本发明检测装置一实施例中检测电路的电路原理图。

图10为本发明检测装置一实施例中采样及转换电路的电路原理图。

图11为本发明检测装置由一机械载体承载对绝缘子进行检测的示意图。

具体实施方式：

以下结合附图及具体的实施例对本发明作进一步的详细说明：

参见图1，本发明设有连接被检测绝缘子Z，并将检测信号输出到与其连接的检测控制单元K的绝缘子探测单元L；对绝缘子探测单元L的检测信号进行处理并输出的检测控制单元K。

本发明的检测绝缘子的方法为：在被测绝缘子的两端施加检测电压，然后提取该施加电压的电压、电流采样值，并根据该电压、电流采样值计算被测绝缘子的绝缘电阻。

实施例1：

参见图2、图3，当检测交流输电线路的绝缘子时，可向该绝缘子两端施加直流电压，同时以该交流输电线路中电压变化周期的正整数倍为采样周期提取电压及电流的采样值。

对于通过上述方法采集到的被测绝缘子两端的电压和漏电流，首先需要计算相应的采样电压值及采样电流值；然后，根据该采样电压值和采样电流值和欧姆定理计算被测绝缘子的绝缘电阻值。

其中计算采样电压值及采样电流值分别依据如下的公式：

V = \frac{Σ_{n = 1}^{N} V_{n}}{N}

I = \frac{Σ_{n = 1}^{N} I_{n}}{N}

其中，V为采样电压平均值，Vn为第n次的采样电压；I为采样电流平均值，In为第n次的采样电流；N为采样次数。

实施例2：再参见图2、图4，当检测交流输电线路的绝缘子时，可向该绝缘子两端施加脉冲电压，同时以该交流输电线路中电压变化周期的正整数倍为采样周期提取电压及电流的采样值。

对于通过上述方法采集到的被测绝缘子两端的电压和漏电流，首先需要计算相应的采样电压值及采样电流值；然后，根据该采样电压值和采样电流值和欧姆定理计算被测绝缘子的绝缘电阻值。具体的计算方法与实施例相同。

实施例3：参见图5、图6，当检测直流输电线路的绝缘子时，可向该绝缘子两端施加交流电压，同时以该交流输电线路中电压变化周期的正整数倍为采样周期提取电压及电流的采样值。

其中计算采样电压值及采样电流值分别依据如下的公式：

V = \frac{Σ_{n = 1}^{N} V_{n}}{N}

I = \frac{Σ_{n = 1}^{N} I_{n}}{N}

实施例4：

再参见图5、图7，当检测直流输电线路的绝缘子时，可向该绝缘子两端取电压及电流的采样值。

对于通过上述方法采集到的被测绝缘子两端的电压和漏电流，首先需要计算相应的采样电压值及采样电流值；然后，根据该采样电压值和采样电流值和欧姆定理计算被测绝缘电流。具体的计算方法与实施例相同。

再参见图2，当检测交流输电线路的绝缘子时，可在与绝缘子连接的两检测杆之间设置一交流短路电容，用以滤除检测信号中的交流成分。

再参见图5，当检测直流输电线路的绝缘子时，可在与绝缘子连接的两检测杆与绝缘子的两连接端之间分别设置一直流隔离电容，用以隔离检测信号中的直流成分。

再参见图1和图8，本发明的绝缘子探测单元L至少包括：一个以上用于连接绝缘子Z的检测杆G和装设在检测杆G之间、一个或一个以上的均压装置L0；该均压装置L0的两端分别连接有检测杆G，并且均压装置L0的两端相互绝缘。

如上所述的均压装置L0至少设有均压球L1、均压球连接件L2及绝缘套管L3；该均压球L1通过均压球连接件L2固定在绝缘套管L3上。

当均压装置L0为一个以上时，各均压球L1以等位导线L4相互连接。

该检测控制单元K至少包括：检测电路、采样及转换电路、通讯接口电路；该检测电路的输出端连接到采样及转换电路的输入端，采样及转换电路与通讯接口电路连接，外部设备通过该通讯接口电路与该检测控制单元通讯。采样及转换电路还设有输出接口，检测控制单元可通过该输出接口将检测结果输出到外部的显示或数据发射装置。

上述的检测控制单元K设有保护壳体，该保护壳体由金属材质所构成；本发明的检测电路、采样及转换电路、通讯接口电路装设在保护壳体内；该保护壳体用低碳钢板制造，可有效地屏蔽电磁波对检测控制单元的干扰。

再参见图9，本发明一实施例的检测电路一输入/输出信号接口J1、一高频升压变压器T1、由稳压二极管D1、D2、D3、D4所构成的整流电路、由电阻R3频升压变压器T1、由稳压二极管D1、D2、D3、D4所构成的整流电路、由电阻R3构成的电流检测电路、由电阻R1、R2组成的电压检测电路及两个检测杆连接端子；在该两个检测杆连接端子之间设有一交流短路电容C3；其中，

由采样及转换电路输出的高频检测信号经过输入/输出信号接口J1的高频信号输入端(引脚1、5)连接到高频升压变压器T1的初级；该高频升压变压器T1的次级连接到由稳压二极管D1、D2、D3、D4所构成的整流电路的输入端；

该整流电路的一输出端连接到一检测杆连接端子，该整流电路的另一输出端经过与其串联的电阻R3连接到另一检测杆连接端子，该电阻R3的两端连接到输入/输出信号接口J1的电流检测信号输出端(引脚2、4)；

由电阻R1、R2组成的电压检测电路的两端分别连接到两检测杆连接端子；位于电阻R1、R2之间的分压抽头为该电压检测电路的检测输出端，该检测输出端连接到输入/输出信号接口的电压检测信号输出端(引脚3)。

通过上述的电路就可以获得位于两检测杆之间绝缘子两端的电压及其漏电流信号，该信号通过输入/输出信号接口J1可传送到与该检测电路连接的采样及转换电路之中进行处理、运算、存储和输出。

参见图10，本发明一实施例中的采样及转换电路设有一CPU，该CPU通过其数据、地址线P00-P07、A8-A15及读写控制线(引脚17、18)分别与一存储器U6和一模拟/数字转换器U2连接，该CPU接收由模拟/数字转换器U2输出的数字信号，并将处理的数据存储到存储器U6之中。

该模拟/数字转换器U2的输入端Vin+同时与采样开关U4A、U4B、U4C和U4D的输出端连接，该采样开关U4A、U4B、U4C和U4D接受来自CPU的采样选择控制信号P1.2、P1.6、P1.7、P1.5的控制分别将其输入端的信号传送到模拟/数字转换器U2的输入端Vin+；采样放大器U7、U8的输出端分别连接到采样开关U4D和U4B，采样放大器U7、U8的输入端分别与来自检测接口J5的电压检测输入信号、电流检测输入信号(引脚3、引脚4)连接；该检测接口J5与检测电路的输入/输出信号接口J1相连接就可以将该检测电路检测输出的信号接收到采样及转换电路之中。

采样及转换电路中的CPU输出一高频检测控制信号TIME，该高频检测控制信号TIME连接到由开关管Q3及场效应管Q2所组成的高频检测信号驱动电路的控制输入端，该高频检测信号驱动电路的输出端与检测接口J5连接，送出高频检测信号。

采样及转换电路中的CPU输出检测结果信号P1.0、P1.1、P1.3及P1.4；该检测结果信号P1.0、P1.1与输出接口J7连接，与该输出接口J7连接的外部无线发射装置或显示装置通过该输出接口J7获取采样及转换电路输出的检测数据；该检测结果信号P1.3连接到一开关管Q1的控制端，该开关管Q1的输出接一语音电路LS1，该语音电路LS1由该检测结果信号P1.3控制发出语音信号；一发光二极管D1连接在检测结果信号P1.4和电源之间，该发光二极管D1由检测结果信号P1.4控制发光。

采样及转换电路中CPU的通讯信号RXD和TXD连接到一通讯接口电路U3，该通讯接口电路U3的通讯输入信号端R1IN和R2IN、输出信号端T1OUT和T2OUT连接到外部设备通讯接口J2，外部设备通过该接口与本发明通讯。

参见图11，本发明还可以固定在一机械载体M上，该机械载体M可自行在绝缘子Z上移动，固定在该机械载体M上的绝缘子探测单元L通过其检测杆G连接被测绝缘子Z的两端，并在检测控制单元K的控制下将该被测绝缘子Z的电压和漏电流数据采集下来；随着该机械载体M的移动，固定在该机械载体M上的本发明就可以对所有的绝缘子Z进行定量的检测，并且该检测数据可由与检测控制单元K输出接口连接的无线发射装置发射出去，或通过与与检测控制单元输出接口连接的显示装置显示；同时，所检测的数据还可以存储在该检测控制单元内的存储器之中。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同地替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1、一种高压输电线路绝缘子带电检测的方法，其特征在于：通过串接电容向工作在直流输电线路中的被测绝缘子的两端施加交流或脉冲检测电压，同时以该交流或脉冲检测电压变化周期的正整数倍为采样周期，提取所述交流或脉冲检测电压的采样值及流过所述被测绝缘子电流的采样值，并根据该交流或脉冲检测电压的采样值、流过所述被测绝缘子电流的采样值计算被测绝缘子的绝缘电阻。

2、根据权利要求1所述的高压输电线路绝缘子带电检测的方法，其特征在于：计算被测绝缘子的绝缘电阻包括：

3、根据权利要求2所述的高压输电线路绝缘子带电检测的方法，其特征在于：所述计算所述交流或脉冲检测电压的采样值及流过所述被测绝缘子电流的采样值，分别依据如下的公式：

V = \frac{Σ_{n = 1}^{N} V_{n}}{N}

I = \frac{Σ_{n = 1}^{N} I_{n}}{N}

其中，V为交流或脉冲检测电压采样值的平均值，Vn为第n次的交流或脉冲检测电压的采样值；I为流过所述被测绝缘子电流的采样值的平均值，In为第n次流过所述被测绝缘子电流的采样值；N为采样次数。

4、一种高压输电线路绝缘子带电检测的方法，其特征在于：向并联有电容、且工作在交流输电线路中的被测绝缘子的两端施加直流或脉冲检测电压，同时以该交流输电线路中电压变化周期的正整数倍为采样周期提取所述直流或脉冲检测电压及流过所述被测绝缘子的电流的采样值，并根据该直流或脉冲检测电压、流过所述被测绝缘子的电流采样值计算被测绝缘子的绝缘电阻。

5、根据权利要求4所述的高压输电线路绝缘子带电检测的方法，其特征在于：计算被测绝缘子的绝缘电阻包括：

计算所述直流或脉冲检测电压的采样值及流过所述被测绝缘子电流的采样值；

根据所述直流或脉冲检测电压的采样值、流过所述被测绝缘子电流的采样值和欧姆定理计算被测绝缘子的绝缘电阻值。

6、根据权利要求5所述的高压输电线路绝缘子带电检测的方法，其特征在于：所述计算所述直流或脉冲检测电压的采样值及流过所述被测绝缘子电流的采样值，分别依据如下的公式：

V = \frac{Σ_{n = 1}^{N} V_{n}}{N}

I = \frac{Σ_{n = 1}^{N} I_{n}}{N}

其中，V为直流或脉冲检测电压的采样值的平均值，Vn为第n次的直流或脉冲检测电压的采样值；I为流过所述被测绝缘子电流采样值的平均值，In为第n次流过所述被测绝缘子电流的采样值；N为采样次数。

7、一种高压输电线路绝缘子带电检测的装置，其特征在于：包括：

绝缘子探测单元，并接或者串接有电容，用于连接，并向工作在直流或者交流输电线路中的被检测绝缘子两端施加检测电压，并将检测电压的采样值及流过所述被测绝缘子电流的采样值输出；

检测控制单元，与所述绝缘子探测单元连接；用于根据该脉冲检测电压的采样值、流过所述被测绝缘子电流的采样值计算被测绝缘子的绝缘电阻。

8、根据权利要求7所述的高压输电线路绝缘子带电检测的装置，其特征在于：该绝缘子探测单元至少包括：一个以上用于连接被测绝缘子的检测杆和装设在检测杆之间、一个或一个以上的均压装置；该均压装置的两端分别连接有检测杆，并且均压装置的两端相互绝缘。

9、根据权利要求7所述的高压输电线路绝缘子带电检测的装置，其特征在于：该检测控制单元至少包括：保护壳体、检测电路、采样及转换电路、通讯接口电路；该检测电路、采样及转换电路、通讯接口电路装设在保护壳体内部，并且该检测电路的输出端连接到采样及转换电路的输入端，采样及转换电路与通讯接口电路连接，外部设备通过该通讯接口电路与该检测控制单元通讯；

该高频升压变压器的次级连接到整流电路的输入端；

10、根据权利要求9所述的高压输电线路绝缘子带电检测的装置，其特征在于：所述的保护壳体由金属材质构成。

11、根据权利要求9所述的高压输电线路绝缘子带电检测的装置，其特征在于：所述电容并接检测在所述电路检测杆连接端子处。

12、根据权利要求9所述的高压输电线路绝缘子带电检测的装置，其特征在于：所述电容串接在所述检测电路检测杆连接端子处。