CN202929146U - 一种基于异频信号的绝缘子裂纹检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于异频信号的绝缘子裂纹检测系统，属于电力行业中对输电线路进行故障检测的技术领域，所述基于异频信号的绝缘子裂纹检测系统包括异频信号注入源（7）、异频信号检测装置（8）和数据接收器（9）。本实用新型的基于异频信号的绝缘子裂纹检测系统，在线路出现故障时注入异频信号，能快速准确找到故障点，特别适合检测绝缘子裂纹所导致的各种故障，对于线路其他原因引起的接地或短路故障也可及时被发现。

Description

一种基于异频信号的绝缘子裂纹检测系统

技术领域

本实用新型涉及电力行业中对输电线路进行故障检测的技术领域，更具体地说，涉及一种基于异频信号的线路绝缘子裂纹检测系统。

背景技术

高压输电线路是整个电力工业的主动脉，由于输电线路大多架设在野外，运行环境恶劣，易受雷电，大风，暴雨等外力的破坏，常常导致电瓷原件发生污闪，变压器过电压，避雷器击穿，各类附件变形损坏等故障。单相接地故障是供配电系统中最常见的故障，在中性点非接地高压系统中（35kv及以下），故障相电压变为零，而非故障相电压会升高到线电压，电压幅值大大增加，容易造成线路过电压，若不及时处理会导致电压幅值长期超过设备耐压水平而发生设备烧毁事故。单相接地故障发生后，由于线路面积广，采用以往凭经验，分段逐段推拉，逐级杆塔排查耗时费力，停电范围大，时间长且很难快速准确查到故障点。

绝缘子是一种特殊的绝缘控件，在架空输电线路中起着两个基本作用，即支撑导线和防止电流回地。绝缘子暴露于大气中并长期工作在强电场、强机械应力、骤冷骤热、风雨雪雾、化学物质腐蚀等恶劣化境中，出现故障的机率很大，加上本身用料，制作工艺水平等因素，绝缘子难以避免地会产生裂纹，瓷体产生裂纹会降低绝缘子的绝缘强度，严重时会导致瓷瓶断裂甚至引发其他故障。绝缘子断裂所引起的事故目前已成为电力系统故障率的第一位。由于线路绝缘子安装在线路顶部，若绝缘子存在裂纹，在恶劣天气下由于绝缘降低易发生单相接地故障。这种故障即使在停电后采取常规方式也很难发现。因此绝缘子的故障检测尤其是裂纹检测十分重要，如果能及早把握绝缘子的运行状态会减少很多电力系统故障。

绝缘子种类的多样性、分布的广泛性和安装点的特殊性增加了绝缘子检测的难度，目前国内外采用的绝缘子裂纹检测方法主要有：1）观察法：使用高倍望远镜就近直接观察绝缘子，它可发现较明显的绝缘子表面缺陷，实现方便，但方法原始，费时费力，检测结果也不可靠，难以发现绝缘子内部缺陷，而且需人工登塔杆检测，工作量大，危险性高；2）常用工具检测法，主要使用短路叉、绝缘子串电压分析仪等工具进行检测。在线路运行状态下使用工具短路其中一片绝缘子，可以看到电容放电的火花及听到放电的声响，根据声响的大小可以判断绝缘子的状况，这种方法可直观检测绝缘子的特性，但也需要人工登塔杆检测，工作量大，危险性仍然很高；3）超声波检测法，使用超声波发射及接收装置检测。它的原理是超声波进入或穿过绝缘子时会在裂纹处产生反射、折射和模式变换，并产生该裂缝的反射波。由反射波的大小和产生反射波的时间位置即可判断绝缘子的缺陷情况。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，故该法目前主要用于企业生产中的检测以及实验室鉴定；4）红外测温法，使用红外热像仪，利用绝缘子表面电流引起的热效应进行测量。它的优点是仪器携带方便，操作简单，对半导体釉绝缘子的检测效果明显，缺点是对玻璃绝缘子和普通釉的瓷绝缘子检测效果不明显，而且设备造价高，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，而且需要到现场逐个检测；5）激光多普勒震动法，这用方法使用的是激光多普勒仪。由于开裂绝缘子的震动中心频率与正常绝缘子不同，故可根据反射回来的信号频谱分析被测绝缘子的好坏。该方法操作复杂、体积庞大，使用维修复杂，造价高，不适于野外作业；6）运用模型飞机排查线路故障法，该方法运用模型飞机上的数码摄录机拍摄故障点，同时启动录像功能，对绝缘子串、导地线金具进行动态摄像，监控显示器跟踪飞机飞行路线。运用模型飞机排查输电线路故障可提高检修工作效率，但模型飞机摄像画质和图片的清晰度以及飞机的结构和性能尚有待提高。

上述绝缘子裂纹检测方法取得了一定的效果，但不少方法存在着设备昂贵、危险性高、测量工作量大、测量不准确、抗干扰能力差等问题。寻找一种经济有效的绝缘子裂纹检测方法一直是国内外电力部门关注的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于针对现有技术的上述缺陷，提供一套基于异频原理的线路绝缘子检测系统，在线路出现故障时注入异频信号，特别适合检测绝缘子裂纹导致的各种故障，对于线路其他原因引起的接地或短路故障也可及时发现。

本实用新型上述技术问题这样解决，构造一种基于异频信号的绝缘子裂纹检测系统，包括用于向待测线路注入异频信号的异频信号注入源，对待测线路信号进行检测的异频信号检测装置，对所述异频信号检测装置输出数据接收并处理的数据接收器所述异频信号注入源包括中央处理器，分别与所述中央处理器连接的液晶显示器、异频信号发生模块、测量模块和时钟模块，所述异频信号注入源还包括由异频信号发生模块提供输入而输出端连接到测量模块的功放模块。

在本实用新型上述基于异频信号的绝缘子裂纹检测系统中，所述异频信号检测装置包括中央处理器、与中央处理器连接的无线通讯模块和测量模块，所述测量模块接收来自CT单元的经滤波信号，所述CT单元通过高压电容连接到高压线路。

在本实用新型上述基于异频信号的绝缘子裂纹检测系统中，所述数据接收器包括中央处理器，与中央处理器连接的液晶显示屏、专用电池电压测量芯片、无线通讯模块，所述数据接收器还包括内部电源和对内部电源充电的5V外部电源。

在本实用新型上述基于异频信号的绝缘子裂纹检测系统中，所述异频信号发生模块采用文氏电桥振荡器。

实施本实用新型的有益效果是：1）本系统投入少，购置一整套基于异频信号的线路绝缘子裂纹检测系统，不需要停电即可了解运行设备的损坏情况，减少停电对国民经济的影响；2）利用本系统检测所得数据可为设备的状态检修提供依据，可以减少不必要的检修次数，节约人力和物力；3）检测系统操作简单易行，不需要配备专业的检测人员，可大大降低专业人员的培训费用。

附图说明

图1为本实用新型的中使用的异频信号注入源的工作原理框图；

图2为本实用新型的中使用的异频信号检测装置工作原理框图；

图3为本实用新型的中使用的数据接收器的工作原理框图；

图4为本实用新型基于异频信号的线路绝缘子裂纹检测系统实施例的示意图；

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明：

如图4，本实用新型于异频信号的线路绝缘子裂纹检测系统包括异频信号注入源7，异频信号检测装置8和数据接收器9，其检测原理为：异频信号注入源7向线路注入异频信号，异频信号沿输电线路向线路两侧传输，信号电流通过绝缘子裂纹与大地形成回路，异频信号检测装置8感应出异频信号，检测装置内的无线通讯模块3转发数据给数据接收器9，工作人员通过数据接收器9显示屏的相关信息准确定位线路绝缘子的裂纹点。因此，若线路某侧的绝缘子出现裂纹，则可由上述检测系统准确定位绝缘子裂纹点，若线路某侧的绝缘子完好无裂纹，异频信号便无法通过绝缘子与大地构成回路，异频信号检测装置8无法感应异频信号，数据接收装置9显示屏亦无任何显示。

依上述原理，若6号杆绝缘子出现裂纹，导致单相接地故障，异频信号注入源1在4号杆右侧注入异频信号电流，注入点左侧无接地点，信号电流只会向右侧传输，在6号杆右侧与大地构成回路。

实际检测时，异频信号注入源7在4号杆右侧注入异频信号电流，利用异频信号检测装置8在注入点左侧检测，数据接收器9显示屏无任何信息，表明注入点左侧无单相接地故障。利用异频信号检测装置在注入点右侧开始检测，数据接收器9有收到信息，到接地点21和7号杆左侧之间时信号结束，表明接地点21在7号杆左侧。

为了确定绝缘子裂纹的准确地点，在6号杆左侧注入异频信号电流，利用异频信号检测装置在注入点左侧检测，数据接收装置显示屏无任何信息，表明注入点左侧无单相接地故障，这样可以确定接地点21在6号杆和7号杆之间。

如图1所示，本实用新型采用的异频信号注入源7是一种异频信号发生装置，包括液晶显示器3、异频信号发生模块5、测量模块2、中央处理器1、12V30W功放模块6。异频信号发生模块5选用文氏电桥振荡器产生220HZ频率信号，经功率放大模块6对输出信号进行放大滤波处理，测量模块2采用电能计量专用芯片，双通道测量输出的异频信号电流值及装置内部蓄电池电压，中央处理器1采用高性能单片机（MCU）进行接口的无缝连接、A／D转换、控制和频率测量功能。

如图2，异频信号检测装置8包括高压电容11、CT单元12、测量模块20、中央处理器14和无线通讯模块4。测量模块20通过CT单元12采集线路负荷电流和异频电流，并采用电能测量专用芯片对其进行双通道测量，异频信号测量前，先进行滤波处理；再由中央处理器14对数据进行A／D转换后送入控制器检测控制，最后无线通讯模块4将处理后的数据传输给数据接收器9。

如图3，数据接收器9包括液晶显示屏16、5V外部电源19、内部电源18、中央处理器15、无线通讯模块17、专用电池电压测量芯片13。数据接收器9采用无线通讯模块16接收和采集由异频信号检测装置8所发送的数据，通过A／D转换传送给中央处理器15进行实时处理，在宽频LCD液晶显示屏16进行信息显示，数据接收器9采用内部电源18和外部电源19共同供电方案，其内置专用电池电压测量芯片13用于测量内部电源电压，利用程序判断电池电压以决定是否对内部电源18进行充电，若内部电源18电压低于2.8V，则提示用户充电。数据接收器利用外部电源19对内部电源18充电，具有过充保护功能，方便快捷，稳定可靠的优点。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (4)

1.一种基于异频信号的绝缘子裂纹检测系统，其特征在于，包括用于向待测线路注入异频信号的异频信号注入源 （7），对待测线路信号进行检测的异频信号检测装置（8），对所述异频信号检测装置（8）输出数据接收并处理的数据接收器（9）；所述异频信号注入源（7）包括中央处理器（1），分别与所述中央处理器（1）连接的液晶显示器（3）、异频信号发生模块（5）、测量模块（2）和时钟模块（10），所述异频信号注入源（7）还包括由异频信号发生模块（5）提供输入而输出端连接到测量模块（2）的功放模块（6）。

2.根据权利要求1所述基于异频信号的绝缘子裂纹检测系统，其特征在于，所述异频信号检测装置（8）包括中央处理器(14)、与中央处理器(14)连接的无线通讯模块(4)和测量模块(20)，所述测量模块(20)接收来自CT单元（12）的经滤波信号，所述CT单元（12）通过高压电容（11）连接到高压线路。

3.根据权利要求2所述基于异频信号的绝缘子裂纹检测系统，其特征在于，所述数据接收器（9）包括中央处理器（15），与中央处理器（15）连接的液晶显示屏(16)、专用电池电压测量芯片 (13)、无线通讯模块(17)，所述数据接收器（9）还包括内部电源(18) 和对内部电源（18）充电的5V外部电源(19)。

4.根据权利要求3所述的基于异频信号的绝缘子裂纹检测系统，其特征在于，所述异频信号发生模块(5)采用文氏电桥振荡器。

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