CN209927959U - 一种电缆绝缘缺陷检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电缆绝缘缺陷检测系统，包括电缆终端、超声传感器和超高频传感器，所述电缆终端的信号端通过超声信号线连接有超声传感器，所述电缆终端的信号端通过超高频信号线连接有超高频传感器，所述超声传感器通过前置放大器连接有带通滤波器，所述带通滤波器的信号输出端连接有缓冲放大电路，所述缓冲放大电路的信号端连接有数据采集卡，所述数据采集卡的信号端接收超高频传感器的放电时间基准及初步定位信号，所述数据采集卡的信号端连接有信号处理器，针对现场运行中电缆采用超声设备开展绝缘状态监测工作，能较好的发现设备潜伏性隐患，为现场电缆缺陷隐患的判定提供了有力保障，满足现场电缆带电检测需求。

Description

一种电缆绝缘缺陷检测系统

技术领域

本实用新型涉及绝缘缺陷检测技术领域，特别涉及一种电缆绝缘缺陷检测系统。

背景技术

随着电网建设的迅猛发展，电力负荷的快速增长，受电磁环境和线路通道等因素的制约，应城市美化及供电质量的要求，高压电力电缆线路迅速增长，交联聚乙烯(CrossLinkedPolyethylene，XLPE)电缆以其多种优点已延伸到了人们生产生活的各个角落。

交联聚乙烯电力电缆正常运行寿命为30年左右。然而实际当中，因产品质量、外力破坏、施工质量和敷设环境等因素影响，导致电缆绝缘击穿、附件爆炸等严重事故时有发生。引起电缆主绝缘故障主要原因有产品质量、外力破坏、现场安装敷设质量和环境影响等四个方面。若忽略外力破坏所引起的电缆故障，电缆投入运行初期(1～5年内)易发生因产品质量和现场安装敷设不过关所引起的绝缘故障；运行中期(5～25年内)，线路故障率降低，故障主要是由绝缘老化引起；运行后期(25年后)，电缆绝缘老化加剧，运行故障率大幅上升。

开展电缆绝缘状态检测是保证高压电缆可靠运行的一个重要手段。以往，我国广泛采用预防性试验来判断绝缘状况，这种传统方法存在检修周期长、耗费大量人力、物力以及检测结果不能有效表征绝缘状况等弊端，因此，传统的预防性试验已愈来愈不能满足生产实际需求，发展在线检测技术已成为电缆绝缘诊断的必然趋势

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种电缆绝缘缺陷检测系统，能够及早发现潜伏性缺陷，避免绝缘闪络事故发生，确保系统安全稳定运行，这样可以有效解决背景技术中的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种电缆绝缘缺陷检测系统，包括电缆终端、超声传感器和超高频传感器，所述电缆终端的信号端通过超声信号线连接有超声传感器，所述电缆终端的信号端通过超高频信号线连接有超高频传感器，所述超声传感器通过前置放大器连接有带通滤波器，所述带通滤波器的信号输出端连接有缓冲放大电路，所述缓冲放大电路的信号端连接有数据采集卡，所述数据采集卡的信号端接收超高频传感器的放电时间基准及初步定位信号，所述数据采集卡的信号端连接有信号处理器；

所述超高频传感器的信号端还连接有超高频天线，所述超高频天线包括铝板和接地外壳，所述接地外壳的上部固定安装有铝板，所述接地外壳的内壁上轴向连接有信号输出轴，所述信号输出轴的上部与铝板贯穿连接。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述缓冲放大电路包括运算放大器和缓冲放大器，所述运算放大器的输出端与缓冲放大器的输入端相连接，所述运算放大器的同相端连接有输入信号线，所述运算放大器的反相端通过第一电阻直接接地，所述运算放大器的反向端还通过第二电阻反馈连接到缓冲放大器的输出端。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述运算放大器的第七引脚分别连接有第一电容和第二电容，所述第一电容和第二电容之间设置为并联连接，所述第一电容和第二电容的另一端直接接地，所述运算放大器的第四引脚分别连接有第三电容和第四电容，所述第三电容和第四电容之间设置为并联连接，所述第三电容和第四电容的另一端直接接地，所述运算放大器的第五引脚通过第五电容直接接地。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述缓冲放大器的第七引脚分别连接有第六电容和第七电容，所述第六电容和第七电容之间设置为并联连接，所述第六电容和第七电容的另一端直接接地，所述缓冲放大器的第四引脚分别连接有第八电容和第九电容，所述第八电容和第九电容之间设置为并联连接，所述第八电容和第九电容的另一端直接接地。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述缓冲放大器的输出端通过第三电阻连接有输出信号线。

采用上述技术方案，针对现场运行中电缆采用超声设备开展绝缘状态监测工作，能较好的发现设备潜伏性隐患，为现场电缆缺陷隐患的判定提供了有力保障，装置能够有效的检测电缆绝缘隐患，满足现场电缆带电检测需求。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型超高频天线结构示意图；

图3为本实用新型缓冲放大电路图；

图中，1-电缆终端；2-超声传感器；3-前置放大器；4-超高频传感器；5-带通滤波器；6- 缓冲放大电路；7-数据采集卡；8-信号处理器；9-超高频天线；10-铝板；11-信号输出轴；12- 接地外壳。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1至图3，本实用新型提供一种技术方案：一种电缆绝缘缺陷检测系统，包括电缆终端1、超声传感器2和超高频传感器4，所述电缆终端1的信号端通过超声信号线连接有超声传感器2，所述电缆终端1的信号端通过超高频信号线连接有超高频传感器4，所述超声传感器2通过前置放大器3连接有带通滤波器5，所述带通滤波器5的信号输出端连接有缓冲放大电路6，所述缓冲放大电路6的信号端连接有数据采集卡7，所述数据采集卡7的信号端接收超高频传感器4的放电时间基准及初步定位信号，所述数据采集卡7的信号端连接有信号处理器8。

本实施例中，选用钛酸铅压电陶瓷来加工超声传感器2，工作中心频率为150kHz，带宽为100kHz，并且采用在压电陶瓷后加上吸声背衬的方法来增加传感器带宽，其能吸收进入背衬中的声波，背衬是采用钨粉和环氧树脂制作的复合材料，通过调节环氧树脂与钨粉的配比可以改变声阻抗、声速和声衰减。

本实施例中，前置放大器3选用一个OPA211低噪声运算放大器组成。

本实施例中，带通滤波器5采用巴特沃斯型带通滤波器，内置有两个THS4012型号的低失真、高速双运算放大器。

本实施例中，采用PCI-9810型号的数据采集卡7，可连续的、高速的向主存储器传送A/D 采样数据，非常适用于各种采样频率要求较高的数据采集。

本实施例中，超声传感器2和超高频传感器4用于接收局部放电产生的脉冲电流，搭建了基于脉冲电流法的局部放电测量系统，该系统由信号采集、放电特征提取、噪声剔除、识别及诊断四个部分构成，实现放电PRPD谱图和单个放电脉冲波形记录，为了获得有效的局部放电信号，对试验系统采取多种抗干扰措施。

所述超高频传感器4的信号端还连接有超高频天线9，所述超高频天线9包括铝板10和接地外壳12，所述接地外壳12的上部固定安装有铝板10，所述接地外壳12的内壁上轴向连接有信号输出轴11，所述信号输出轴11的上部与铝板10贯穿连接。

本实施例中，采用电容圆板式探头来接收局部放电产生的超高频信号，适用于现场测量，不影响电缆的正常运行。

所述缓冲放大电路6包括运算放大器A1和缓冲放大器A2，所述运算放大器A1的输出端与缓冲放大器A2的输入端相连接，所述运算放大器A1的同相端连接有输入信号线，所述运算放大器A1的反相端通过第一电阻R1直接接地GND，所述运算放大器A1的反向端还通过第二电阻反馈连接到缓冲放大器A2的输出端端，所述运算放大器A1的第七引脚分别连接有第一电容C1和第二电容C2，所述第一电容C1和第二电容C2之间设置为并联连接，所述第一电容C1和第二电容C2的另一端直接接地GND，所述运算放大器A1的第四引脚分别连接有第三电容C3和第四电容C4，所述第三电容C3和第四电容C4之间设置为并联连接，所述第三电容C3和第四电容C4的另一端直接接地GND，所述运算放大器A1的第五引脚通过第五电容C5直接接地GND，所述缓冲放大器A2的第七引脚分别连接有第六电容C6和第七电容C7，所述第六电容C6和第七电容C7之间设置为并联连接，所述第六电容C6和第七电容C7的另一端直接接地GND，所述缓冲放大器A2的第四引脚分别连接有第八电容C8和第九电容C9，所述第八电容C8和第九电容C9之间设置为并联连接，所述第八电容C8和第九电容C9的另一端直接接地GND，所述缓冲放大器A2的输出端通过第三电阻R3连接有输出信号线Output。

本实施例中，缓冲放大电路6主要对信号进行放大，采用高宽带、高增益、低噪声的精密运算放大器实现；使前置放大器具有低输出阻抗，增大输出电流、提高负载能力、减少负载对信号源的影响，增加抗干扰能力，在缓冲放大电路6中采用一个OPA211运算放大器和一个BUF634缓冲放大器组成缓冲放大部分。

本实用新型的工作原理：具体使用时，当运行中电缆终端或电缆附件存在缺陷或隐患，并在正常工作电压下发生局部放电，通过超声、超高频组合传感器接收局部放电产生的电磁波和超声信号；将超声传感器采集到的放电信号进行放大、滤波等处理；处理后的信号经信号处理器进一步地提取放电特征，统计放电信息，进行缺陷分类和诊断，若将超高频信号作为时间基准，计算超声信号时延，初步判断缺陷位置。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种电缆绝缘缺陷检测系统，包括电缆终端(1)、超声传感器(2)和超高频传感器(4)，其特征在于：所述电缆终端(1)的信号端通过超声信号线连接有超声传感器(2)，所述电缆终端(1)的信号端通过超高频信号线连接有超高频传感器(4)，所述超声传感器(2)通过前置放大器(3)连接有带通滤波器(5)，所述带通滤波器(5)的信号输出端连接有缓冲放大电路(6)，所述缓冲放大电路(6)的信号端连接有数据采集卡(7)，所述数据采集卡(7)的信号端接收超高频传感器(4)的放电时间基准及初步定位信号，所述数据采集卡(7)的信号端连接有信号处理器(8)；

所述超高频传感器(4)的信号端还连接有超高频天线(9)，所述超高频天线(9)包括铝板(10)和接地外壳(12)，所述接地外壳(12)的上部固定安装有铝板(10)，所述接地外壳(12)的内壁上轴向连接有信号输出轴(11)，所述信号输出轴(11)的上部与铝板(10)贯穿连接。

2.根据权利要求1所述的一种电缆绝缘缺陷检测系统，其特征在于：所述缓冲放大电路(6)包括运算放大器(A1)和缓冲放大器(A2)，所述运算放大器(A1)的输出端与缓冲放大器(A2)的输入端相连接，所述运算放大器(A1)的同相端连接有输入信号线，所述运算放大器(A1)的反相端通过第一电阻(R1)直接接地(GND)，所述运算放大器(A1)的反向端还通过第二电阻反馈连接到缓冲放大器(A2)的输出端。

3.根据权利要求2所述的一种电缆绝缘缺陷检测系统，其特征在于：所述运算放大器(A1)的第七引脚分别连接有第一电容(C1)和第二电容(C2)，所述第一电容(C1)和第二电容(C2)之间设置为并联连接，所述第一电容(C1)和第二电容(C2)的另一端直接接地(GND)，所述运算放大器(A1)的第四引脚分别连接有第三电容(C3)和第四电容(C4)，所述第三电容(C3)和第四电容(C4)之间设置为并联连接，所述第三电容(C3)和第四电容(C4)的另一端直接接地(GND)，所述运算放大器(A1)的第五引脚通过第五电容(C5)直接接地(GND)。

4.根据权利要求2所述的一种电缆绝缘缺陷检测系统，其特征在于：所述缓冲放大器(A2)的第七引脚分别连接有第六电容(C6)和第七电容(C7)，所述第六电容(C6)和第七电容(C7)之间设置为并联连接，所述第六电容(C6)和第七电容(C7)的另一端直接接地(GND)，所述缓冲放大器(A2)的第四引脚分别连接有第八电容(C8)和第九电容(C9)，所述第八电容(C8)和第九电容(C9)之间设置为并联连接，所述第八电容(C8)和第九电容(C9)的另一端直接接地(GND)。

5.根据权利要求2所述的一种电缆绝缘缺陷检测系统，其特征在于：所述缓冲放大器(A2)的输出端通过第三电阻(R3)连接有输出信号线(Output)。

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