CN202339383U - 一种特高压绝缘子检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种特高压绝缘子检测仪，包括高压部分和低压部分，其中：高压部分包括：高压电源发生器，用于产生测量绝缘子的绝缘电阻所需要的电压；电阻采样电路，用于对绝缘子的绝缘电阻进行采样并转化为数字量的电阻值；电阻采集控制器，用于根据采集到的电阻值自动调整高压电源发生器的输出，并传送给低压部分；低压部分包括：系统微控制器，用于对特高压绝缘子检测仪进行整体控制及协调功能，并获取测量的数字量的电阻值；人机接口，用于用户与特高压绝缘子检测仪的交互；通信接口，用于测量的数字量的电阻值的导出；存储器模块，用于存储测量的数字量的电阻值。本实用新型提供了一种针对特高压输电线路绝缘子的智能检测装置。

Description

一种特高压绝缘子检测仪

技术领域

本实用新型涉及电力系统计量技术领域，尤其涉及一种特高压绝缘子检测仪。

背景技术

输电线路的绝缘子是用来固定导体，使其保持电气性能的重要部件。在电力系统运行中，其长期工作于强电场、机械应力、污秽及温湿度等共同构成的错综复杂的恶劣环境中，出现故障的几率很大，严重威胁电力系统的安全运行。目前，国内特高压交流输电线路所使用的绝缘子按照制作材料分类主要有硅橡胶复合绝缘子、瓷质绝缘子、玻璃绝缘子三种。我国国内1000kV输电线路的绝缘子耐张串大部分采用瓷质绝缘子，悬垂串采用复合绝缘子或瓷质绝缘子。运行中的绝缘子的绝缘性能需要定期进行检测，尤其是瓷质及玻璃绝缘子，其检测周期较短，检测工作量较大，所以，选取合适的检测方法及检测仪器对运行单位来说至关重要。

国内1000kV长南I线及南荆I线投运至今，已进行过两次年度停电综合检修工作。在两次年度停电综合检修中，对现有的SJC-5型数显绝缘子测试仪(主要用于超高压线路)进行接线改造，对特高压线路绝缘子进行了测量，但从测量结果来看，数据的准确度偏差较大，而且使用时极不方便，因此，开发具有高性能定量检测与分析功能的特高压线路绝缘子智能检测仪器，对全面了解线路绝缘水平，指导线路安全稳定运行具有重要意义。

一般来说，绝缘子故障主要有以下几个方面：绝缘子内部出现裂缝、绝缘子表面破损、绝缘阻抗降低及污闪等。近年来，国内外一直在努力探索绝缘子的检测方法并取得了一定的成就，探索出了两类常用的检测装置非接触式检测装置和接触式检测装置。但不少方法仍存在测量工作量大、危险性高、设备造价高、测量不准确及抗干扰能力差等问题。因此寻找一种经济、切实有效的便携式绝缘子绝缘电阻智能检测装置一直是国内外电力部门亟待解决的问题。

1.非接触式检测装置

非接触式检测装置主要包括无线电检测仪、超声波检测装置、红外成像检测装置、激光多普载振动检测装置、电晕摄像装置等。

无线电检测仪就是利用不良绝缘子发生电晕放电时，会发出一定频率的电磁波的原理，根据接收电磁波的天线的方向和电磁波的强度来判断被测绝缘子是否存在缺陷的。无线电检测仪具有设备简单、操作方便的优点，但其抗干扰能力差，灵敏度低。

超声波检测装置是基于当超声在从一种介质进入到另一种介质的传播过程中会在两介质的交界面发生反射、折射和模式变换(纵、横波转换)的原理实现的。通过接收超声波发生器(称为换能器)发出的脉冲超声波在进入绝缘子介质和穿出绝缘子介质时的反射波来限定绝缘子的位置区间。当绝缘子出现“开裂”时，则在接收到的反射波的时间轴上将出现该缺陷的反射波，由时间轴上的该缺陷波的大小及位置，即可判断出缺陷的绝缘子中的具体情况。可判断出缺陷的绝缘子中的具体情况。该装置具有灵敏度高、速度快、成本低、操作简单及安全可靠等优点，可以准确地检测出有裂缝的绝缘子。但对未开裂的绝缘子不起作用，而且由于超声波本身存在耦合、衰减及超声换能器性能问题，只能到现场逐个检测。

红外成像检测装置是利用绝缘子发生电晕放电或泄漏电流流过绝缘物质时的电阻损耗都可引起绝缘子局部温度升高的原理实现的。一般由光学系统探测器、信号处理电路及显示终端等组成。当被测物体辐射的能量通过大气媒介传输到红外测温仪上时，它内部通过大气媒介传输到红外测温仪上时，它内部通过大气媒介传输到红外测温仪上时，它内部的光学系统会将辐射能量汇聚到探测器上，并转换成电信号，再通过放大电路、补偿电路及线性处理后，在终端显示出被测物体的温度。其具有携带方便、操作简单等特点，但测量易受阳光、大风、潮气、环境温度及一些能引起绝缘子表面温度急剧变化因素的影响，测量结果不是很准确。

激光多普载振动检测装置利用已开裂的绝缘子的振动中心频率与正常时不同的特点，通过外力如敲击铁塔或将超声波发生器所产生的超声波用抛物型反射镜对准被测绝缘子或用激光源对准被测绝缘子以激起绝缘子的微小振动，然后将激光多普勒仪发出的激光对准被测绝缘子，根据对反射回来的信号的频谱的分析从而获得该绝缘子的振动中心频率值，据此判定该绝缘子的好坏。由于该仪器对未开裂的绝缘子检测无效，并且操作复杂、体积庞大、笨重、使用维修复杂、造价高等缺点，没有广泛使用。

电晕摄像装置利用有绝缘缺陷的高压电气设备在运行时会产生高电场强度而发生电晕放电，使周围空气电离的原理实现的，其检测结果容易受到观察角度的影响，测量精度低。如紫外成像仪等。

2.接触式检测装置

接触式检测装置主要包括：火花间隙检测装置、分布电压检测仪、脉冲绝缘子检测装置、绝缘子绝缘电阻测量装置等。

火花间隙检测装置实现方便，但费时费力，检测结果也不可靠，难以发现绝缘子内部缺陷。

分布电压检测仪利用电场来检测绝缘子，能直接反映绝缘子的绝缘状况。因此受干扰的影响较小，但需在运行中登杆操作且不能检测一些不影响电场分布的外绝缘缺陷如伞裙破损等，危险性高。

脉冲绝缘子检测装置是利用线路上存在劣质绝缘子时电晕脉冲个数增多、幅值增大的现象来检出不良绝缘子。其无法定位到具体的绝缘片上。

绝缘子绝缘电阻测量装置能够较为准确的反映绝缘子绝缘电阻的数值，能够直观的判断绝缘子的低零值及劣化情况，不需做任何图像对比分析，简单实用。但无法实时记录绝缘子阻抗值等信息，对检测人员要求较高。

目前，虽然有高压输电线路绝缘子带电智能检测仪，但是，由于带电测量特高压交流输电线路绝缘子具有一定的作业风险性，且必要性较低，测量仪器需要对外部电磁场干扰进行屏蔽，并对被测物的电磁干扰进行判断过滤，其原理及结构都相当复杂，测量精度也难以达到要求，所以无法大范围应用。

虽然市场上均有超高压及以下电压等级的检测仪器出售，但是带电检测的仪器价格往往远高于停电检测仪器的价格，并且由于特高压线绝缘子尺寸较大，且绝缘子片数较多，超高压输电线路绝缘子检测仪器均不能直接应用在特高压线路上。而且这些在售的检测仪器的检测精度一般在5％-10％，误差相对较大。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种特高压绝缘子检测仪，以提供一种针对特高压输电线路绝缘子的智能检测装置。

为了达到上述技术目的，本实用新型实施例提供了一种特高压绝缘子检测仪，所述特高压绝缘子检测仪包括高压部分和低压部分，其中：

所述高压部分包括：

高压电源发生器，用于产生测量绝缘子的绝缘电阻所需要的电压，自动输出5000V和10000V两种等级的电压；

电阻采样电路，用于对绝缘子的绝缘电阻进行采样并转化为数字量的电阻值；

电阻采集控制器，用于根据电阻采样电路采集到的电阻值自动调整高压电源发生器的输出，并将测量的数字量的电阻值传送给低压部分；

所述低压部分包括：

系统微控制器，用于对所述特高压绝缘子检测仪进行整体控制及协调功能，并从高压部分获取测量的数字量的电阻值；

人机接口，用于用户与所述特高压绝缘子检测仪的交互功能，将用户的输入传递给系统微控制器并将系统微控制器的返回输出给用户；

通信接口，用于测量的数字量的电阻值的导出；

存储器模块，用于存储测量的数字量的电阻值。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述通信接口还用于连接系统升级装置对所述特高压绝缘子检测仪进行系统升级。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述高压部分和所述低压部分之间采用绝缘材料进行隔离。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述特高压绝缘子检测仪还包括：声音装置，用于利用声音信号对用户进行提示或报警。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述特高压绝缘子检测仪还包括：光学装置，用于利用光信号对用户进行提示或报警。

可选的，在本实用新型一实施例中，所述人机接口包括液晶显示器LCD或者发光二极管LED灯。

上述技术方案具有如下有益效果：因为所述特高压绝缘子检测仪包括高压部分和低压部分，其中：所述高压部分包括：高压电源发生器，用于产生测量绝缘子的绝缘电阻所需要的电压，自动输出5000V和10000V两种等级的电压；电阻采样电路，用于对绝缘子的绝缘电阻进行采样并转化为数字量的电阻值；电阻采集控制器，用于根据电阻采样电路采集到的电阻值自动调整高压电源发生器的输出，并将测量的数字量的电阻值传送给低压部分；所述低压部分包括：系统微控制器，用于对所述特高压绝缘子检测仪进行整体控制及协调功能，并从高压部分获取测量的数字量的电阻值；人机接口，用于用户与所述特高压绝缘子检测仪的交互功能，将用户的输入传递给系统微控制器并将系统微控制器的返回输出给用户；通信接口，用于测量的数字量的电阻值的导出；存储器模块，用于存储测量的数字量的电阻值的技术手段，所以提供了一种针对特高压输电线路绝缘子的智能检测装置，其精度比市场上超高压及以下电压等级设备的精度高，能够达到3％-5％，而且该检测仪可以应用于超高压及以下电压等级的绝缘子绝缘电阻的测量，可以取代现有的超高压及以下电压等级的检测设备。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例一种特高压绝缘子检测仪结构示意图；

图2为本实用新型应用实例一种特高压绝缘子检测仪结构示意图；

图3A为本实用新型应用实例绝缘子示意图；

图3B为本实用新型应用实例绝缘子测量原理示意图；

图4为本实用新型应用实例测量界面示意图；

图5为本实用新型应用实例查询的信息界面示意图；

图6为本实用新型应用实例纵向测量模式示意图；

图7为本实用新型应用实例横向测量模式示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

运行中的绝缘子的绝缘性能需要定期进行检测，尤其是瓷质及玻璃绝缘子，其检测周期较短，检测工作量较大，所以，选取合适的检测方法及检测仪器对运行单位来说至关重要。

如图1所示，为本实用新型实施例一种特高压绝缘子检测仪结构示意图，所述特高压绝缘子检测仪包括高压部分11和低压部分21，其中：

所述高压部分11包括：

高压电源发生器111，用于产生测量绝缘子的绝缘电阻所需要的电压，自动输出5000V和10000V两种等级的电压；

电阻采样电路112，用于对绝缘子的绝缘电阻进行采样并转化为数字量的电阻值；

电阻采集控制器113，用于根据电阻采样电路采集到的电阻值自动调整高压电源发生器的输出，并将测量的数字量的电阻值传送给低压部分21；

所述低压部分21包括：

系统微控制器211，用于对所述特高压绝缘子检测仪进行整体控制及协调功能，并从高压部分11获取测量的数字量的电阻值；

人机接口212，用于用户与所述特高压绝缘子检测仪的交互功能，将用户的输入传递给系统微控制器并将系统微控制器的返回输出给用户；

通信接口213，用于测量的数字量的电阻值的导出；

存储器模块214，用于存储测量的数字量的电阻值。

可选的，所述通信接口还可以用于连接系统升级装置对所述特高压绝缘子检测仪进行系统升级。

可选的，所述高压部分和所述低压部分之间可以采用绝缘材料进行隔离。

可选的，所述特高压绝缘子检测仪还可以包括：声音装置，用于利用声音信号对用户进行提示或报警。

可选的，所述特高压绝缘子检测仪还可以包括：光学装置，用于利用光信号对用户进行提示或报警。

可选的，所述人机接口可以包括液晶显示器LCD或者发光二极管LED灯。

由此可见，本实用新型上述特高压绝缘子检测仪系统由主要由高压部分和低压部分组成。高压部分负责对绝缘子阻值进行自动测量，并将测量数据传送给低压部分；低压部分控制整个系统的协调工作，接收来自用户的指令，并按照指令启动绝缘子阻值测量、处理、显示和存储等。高压部分和低压部分采用了隔离技术，保证了系统的安全性和可靠性。

如图2所示，为本实用新型应用实例一种特高压绝缘子检测仪结构示意图，其电源模块有三个输出端口：3.3/3.5V 1、3.3/3.5V 2、7-12V。以下进行流程说明：首先系统微控制器启动人机接口等待用户输入指令，根据用户的输入如测量绝缘电阻，将系统运行状态反馈给用户；然后通知电阻采集控制器启动高压电源发生器及电阻采样电路采集绝缘电阻值，电阻采集控制器完成对绝缘电阻的采集并将测量结果反馈给系统微控制器同时关闭高压电源发生器及电阻采样电路(防止高压部分伤人并降低功耗)；接着，系统微控制器通过人机接口将测量结果反馈给用户，并根据测量结果通过人机接口进行声光提示与报警；最后，系统微控制器将测量的结果存储到存储器模块。至此，完成一片绝缘子的绝缘电阻测量功能。

首先，用户将测量表笔接触绝缘子两端，如图3A所示，为本实用新型应用实例绝缘子示意图，图3B所示，为本实用新型应用实例绝缘子测量原理示意图。

然后按下启动测量按钮，等待3-5秒后，仪器会将测量的结果值反馈给用户(通过人机接口如LCD或者LED灯)，同时发出对应的声光信号提示用户并将测量结果存储到存储器模块。测量完成后，用户通过按下查询键可以查询指定的绝缘子绝缘电阻值及低零值绝缘子信息。如图4所示，为本实用新型应用实例测量界面示意图，图5所示，为本实用新型应用实例查询的信息界面示意图。

本实用新型特高压交流输电线路绝缘子智能检测仪研发后，可有针对性的在特高压线路上使用，同时也能满足超高压线路及其他各种类型的绝缘子的使用需求。特高压线路绝缘子零值检测为《1000kV架空输电线路运行规程》规定的必检项目，据调查了解，目前市场上还没有针对特高压线路绝缘子零值检测专业研发的仪器成品，所以特高压交流输电线路绝缘子智能检测仪研制成功后，必将满足广大特高压线路运维单位的需要，随着国家特高压网架的逐步发展，产品必将会有更加广阔的市场。特高压交流输电线路绝缘子智能检测仪的精度比市场上超高压及以下电压等级设备的精度高，能够达到3％-5％。而且该检测仪可以应用于超高压及以下电压等级的绝缘子绝缘电阻的测量，可以取代现有的超高压及以下电压等级的检测设备。

其具体解决了如下问题：

1、解决了特高压线路绝缘子绝缘电阻检测仪从无到有的问题。目前市场上没有针对特高压线路绝缘子电阻进行检测的仪器。本发明解决了该问题，能够根据现有的特高压线路，自动定位并标记绝缘子的相对信息，如杆塔号、相位等信息，并能够按照指定的模式对绝缘子进行测量。

2、解决了现有超高压及以下电压等级的绝缘子绝缘电阻测量仪的灵活性问题。本发明支持多种测量模式。

模式1：纵向测量，即串行测量。首先从杆塔端测量到导线端(第一串测量完毕)，再测量另一串，从导线端测量到杆塔端。接着，测量第三串，从杆塔端测量到导线端，以此类推，直到测量到最后一串。如图6所示，为本实用新型应用实例纵向测量模式示意图。

模式2：横向测量，即并行测量。从杆塔端到导线端，首先测量第一串的第一片绝缘子、第二串的第一片绝缘子一直到第N串的第一片绝缘子，然后是每串的第二片绝缘子，直到每串的最后一片绝缘子。如图7所示，为本实用新型应用实例横向测量模式示意图。

模式3：多串测量(大于2串)，此时提供人工录入方式测量或者横向测量两种模式选择。

模式4：抽测，此时仅提供人工录入方式测量。绝缘子测量前可人工设定、绝缘子相位等信息，并按设定信息进行测量。

3、解决了现有超高压及以下电压等级的绝缘子绝缘电阻测量精度低的问题，本发明的精度为3％-5％，现有设备为5％-10％。由于被测绝缘子绝缘电阻数值范围可能在10兆欧至几千兆欧之间，跨度较大，所以对检测仪准确度有着较高的要求，仪器测量误差应控制在：小于300M时±5兆欧以内，大于300M时，误差为3％-5％。

4、解决了特高压线路绝缘子绝缘电阻检测仪的智能问题：a)解决了线路绝缘子绝缘电阻检测值无法按照指定要求自动记录问题，该检测仪能够自动记录检测结果。检测仪具有实时记录存储功能，检测时对每一片绝缘子的检测时间和结果都有记录，并能自动锁定低零值绝缘子。b)解决了线路绝缘子绝缘电阻检测结果无法自动识别与报警问题，该检测仪能够根据检测的结果自动进行识别正常绝缘子及低零值绝缘子并进行声光报警。对小于500MΩ，大于300MΩ的特高压绝缘子发出自动报警功能，显示黄色警报(光亮)，并释放柔和警铃。对小于300MΩ的特高压绝缘子发出自动报警功能，显示红色警报(光亮)，并释放刺耳警铃。c)解决了线路绝缘子绝缘电阻检测结果的输出问题。检测仪测量结果可以直接从仪器通过数据线以excel表格形式导出到电脑中的功能。

5、解决了现有仪器应用范围窄的问题。本发明能满足特高压各种型号瓷质玻璃绝缘子的使用需求，且能满足超高压线路绝缘子的使用需求。

本实用新型实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种特高压绝缘子检测仪，其特征在于，所述特高压绝缘子检测仪包括高压部分和低压部分，其中：

所述高压部分包括：

高压电源发生器，用于产生测量绝缘子的绝缘电阻所需要的电压，自动输出5000V和10000V两种等级的电压；

电阻采样电路，用于对绝缘子的绝缘电阻进行采样并转化为数字量的电阻值；

电阻采集控制器，用于根据电阻采样电路采集到的电阻值自动调整高压电源发生器的输出，并将测量的数字量的电阻值传送给低压部分；

所述低压部分包括：

系统微控制器，用于对所述特高压绝缘子检测仪进行整体控制及协调功能，并从高压部分获取测量的数字量的电阻值；

人机接口，用于用户与所述特高压绝缘子检测仪的交互功能，将用户的输入传递给系统微控制器并将系统微控制器的返回输出给用户；

通信接口，用于测量的数字量的电阻值的导出；

存储器模块，用于存储测量的数字量的电阻值。

2.如权利要求1所述特高压绝缘子检测仪，其特征在于，所述通信接口还用于连接系统升级装置对所述特高压绝缘子检测仪进行系统升级。

3.如权利要求1所述特高压绝缘子检测仪，其特征在于，所述高压部分和所述低压部分之间采用绝缘材料进行隔离。

4.如权利要求1所述特高压绝缘子检测仪，其特征在于，所述特高压绝缘子检测仪还包括：

声音装置，用于利用声音信号对用户进行提示或报警。

5.如权利要求1所述特高压绝缘子检测仪，其特征在于，所述特高压绝缘子检测仪还包括：

光学装置，用于利用光信号对用户进行提示或报警。

6.如权利要求1所述特高压绝缘子检测仪，其特征在于，所述人机接口包括液晶显示器LCD或者发光二极管LED灯。

Images