CN210775730U - 一种用于局部放电检测的声电一体化天线探头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于局部放电检测的声电一体化天线探头，包括：叠加滤波器、输出端口、陷波器、超声波传感器、两个中频振子、两个低频振子、两个高频振子、低频相位调节器、中频相位调节器和高频相位调节器，多个不同频率的振子对收集到的不同频带的电磁波信号进行耦合处理，然后利用对应的相位调节器进行移相处理，再经过陷波器和叠加滤波器对外部干扰信号进行滤除和衰减，将产生的第二电磁波信号和超声波传感器检测放电时产生的超声波信号有机的结合起来，缩小了检测设备的体积，减小了声电信号传输的时间误差。

Description

一种用于局部放电检测的声电一体化天线探头

技术领域

本实用新型涉及电力系统故障检测领域，特别是涉及一种用于局部放电检测的声电一体化天线探头。

背景技术

由于发生局部放电时，产生超声波的同时也释放电磁波，在局放的各种检测方法中，超声波检测法和电检测是两种最常用的检测方法，而且是发展研究比较成熟的两种方法，随着局部放电检测技术的不断进步和发展，将超声波和电磁波检测的优点结合起来，声电联合检测将是局放进一步研究的趋势。

1.局放电检测法

电检测法是根据局部放电产生的各种电现象来检测局部放电的相关信息，这种检测方法虽然可以通过调节耦合电容的比值来达到最佳灵敏度，但是极易受到外部电磁干扰的影响，更是无法对局放源进行定位，也不能用于在线监测。近几年来发展较快的电检测法为UHF检测法。UHF检测法是通过传感器提取频率为300MHz～3GHz范围的电磁波，但是随着传感器与局放源距离的增大，信号衰减很大，尤其是高频衰减更加严重，从而导致能够检测的距离减小，如果采用UHF检测方法，在电缆终端处采集电缆线路局部放电信号非常困难，采集到的信号失真，从而造成较大的测量误差，甚至得到错误的结论。

2.局放超声波检测法

局部放电产生的声脉冲，它的频率分布很广，同时由于以声波作为检测信号，因此抗电磁干扰能力强，并且可以在不影响设备正常运行的情况下实现在线监测，超声波法便于局放源的定位，同时通过对超声波检测的研究对局放模式识别放电量的测量有一定的意义。但是由于声波在传播过程中极易发生反射，因此其检测灵敏度低；由于声波在空气、SF6、钢铁等介质中衰减较大，故现有的超声波传感器检测距离较小。便于局放定位是超声波法优于其它检测方法的最显著的特点，因此它仍然是一种最重要的局放检测方法。

3.局部放电声电联合检测法

对于运行中的高压设备而言，超高频法和超声波法无疑是最理想的检测方法，两种检测方法联合使用，互相补充，是实现对电力设备局部放电准确检测的重要手段。

目前最常用的局放定位方法是声电联合法。分别用局放检测声波传感器和电传感器接收局放产生的声、电信号，并分别通过提取信号，分别通过示波器两个通道显示出来，从而读取声、电信号时间差，利用声、电信号在介质中的传播速度，估算放电源距离传感器的位置，但是由于天线接收的信号和超声波探头接收的信号频率差距很大，两种局放传感器中使用的处理电路一般不相同，因此组成的检测设备造成结构复杂，体积过大。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决以往声电传感器分置导致现场使用复杂和检测不准的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种用于局部放电检测的声电一体化天线探头，包括：

两个高频振子，用于对高频电磁波脉冲信号进行耦合，获得高频耦合信号；

两个中频振子，用于对中频电磁波脉冲信号进行耦合，获得中频耦合信号；

两个低频振子，用于对低频电磁波脉冲信号进行耦合，获得低频耦合信号；

低频相位调节器，设置在两个所述低频振子之间，用于对所述低频耦合信号进行移相处理；

中频相位调节器，设置在两个所述中频振子之间，用于对所述中频耦合信号进行移相处理；

高频相位调节器，设置在两个所述高频振子之间，用于对所述高频耦合信号进行移相处理；

叠加滤波器，分别与所述低频振子、所述中频振子和所述高频振子连接，用于对移相后的所述低频耦合信号、所述中频耦合信号和所述高频耦合信号进行叠加，并滤除外界干扰信号，获得第一电磁波信号；

陷波器，与所述叠加滤波器连接，用于衰减所述第一电磁波信号中干扰信号，获得第二电磁波信号；

输出端口，与所述叠加滤波器连接，用于输出所述第一电磁波信号；

所述超声波传感器，设置在中频振子和高频振子之间或设置在低频振子和高频振子之间或设置在低频振子和中频振子之间，用于检测放电发生时产生超声波信号。

可选的，所述低频相位调节器为无感电阻，所述中频相位调节器为瓷片电容，所述高频相位调节器为瓷片电容。

可选的，所述低频相位调节器为0欧姆的无感电阻，所述中频相位调节器为2.2pF的瓷片电容，所述高频相位调节器为1pF的瓷片电容。

可选的，所述低频振子线宽为71mil，所述中频振子线宽为77mil，所述高频振子线宽为64mil。

可选的，两个所述低频振子之间的间距为58mil，两个所述中频振子之间的间距为58mil，两个所述高频振子之间的间距为58mil。

可选的，所述叠加滤波器包括：第一电容、第二电容、第一电感和第二电感；所述第一电容的一端与所述第一电感的一端连接，所述第一电容的另一端分别与所述第一电感的另一端和所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与所述第二电感的一端连接，所述第二电感的另一端接地。

可选的，所述陷波器包括：第三电容、第四电容、第五电容、第三电感和第四电感；所述第三电感一端接地，所述第三电感的另一端与所述第四电容的一端连接，所述第四电容的另一端与第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端与所述第五电容的一端连接，所述第五电容的另一端与所述第四电感的一端连接，所述第四电感的另一端接地。

可选的，所述超声波传感器由压电晶片构成。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型对多个不同频率的振子产生不同频带的信号利用对应的相位调节器进行移相处理，再经过陷波器和带阻滤波器对外部干扰信号进行滤波和衰减，将产生的电磁波信号和超声波传感器检测放电时产生的超声波信号有机的结合起来，在保证传感器基本性能的同时，将以往的局放检测声和电两个传感器合并成一个，减少了检测中所需传感器数目，给现场检测和实验带来了方便，同时也降低了检测系统的体积和成本。

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的用于局部放电检测的声电一体化天线探头的总体结构框图；

图2为本实用新型实施例的用于局部放电检测的声电一体化天线探头中多频振子的构成图；

图3为本实用新型实施例的叠加滤波器的原理图；

图4为本实用新型实施例的陷波器的原理图；

附图说明：1、叠加滤波器，2、输出端口，3、陷波器，4、超声波传感器，5、6、中频振子，7、低频相位调节器，8、中频相位调节器，9、高频相位调节器，10、地信号接入点，11、低频振子，12、低频振子，13、高频振子，14、高频振子。

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。

本实用新型的目的是提供一种用于局部放电检测的声电一体化天线探头，将检测超声信号的探头和检测高频脉冲信号的天线有机的结合起来，缩小了传感器的体积，减小了声电信号传输的时间误差。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型实施例的用于局部放电检测的声电一体化天线探头的总体结构框图，详细见图1所示，所述一种用于局部放电检测的声电一体化天线探头包括：高频振子13、14，中频振子5、6，低频振子11、12，低频相位调节器7，中频相位调节器8，高频相位调节器9，超声波传感器4，叠加滤波器1，输出端口2，陷波器3，低信号接入点10。两个所述高频振子，用于对探测到的高频电磁波脉冲信号进行耦合，获得高频耦合信号；两个所述中频振子，用于对探测到的中频电磁波脉冲信号进行耦合，获得中频耦合信号；两个所述低频振子，用于对探测到的低频电磁波脉冲信号进行耦合，获得低频耦合信号；高频相位调节器9位于高频振子13、14之间，与高频振子13、14连接，中频相位调节器8位于高频振子5、6之间，与中频振子5、6连接，低频相位调节器7位于低频振子11、12之间，与低频振子11、12连接，用来调节对应频带的耦合信号的初始相位角，使得不同频带的耦合信号互相叠加增强。

叠加滤波器1一端通过低频振子11与低频相位调节器7连接，叠加滤波器1一端通过中频振子5与中频相位调节器8连接，叠加滤波器1一端通过高频振子13与高频相位调节器9连接；叠加滤波器1另一端与输出端口2连接，用于对移相后的所述低频耦合信号、所述中频耦合信号和所述高频耦合信号进行叠加，并滤除外界干扰信号，获得第一电磁波信号，陷波器3与输出端口2并联，陷波器3与叠加滤波器1连接，对干扰信号进行进一步的衰减，低频振子12、中频振子6、高频振子14和陷波器3分别与低信号接入点10连接。

超声波传感器4，设置在中频振子5、6和高频振子13、14之间或设置在低频振子11、12和高频振子13、14之间或设置在低频振子11、12和中频振子5、6之间，用于检测放电发生时产生超声波信号。超声波传感器4的外壳为金属外壳。本实用新型将所述超声波传感器和所述多频振子有机的结合起来，缩小了传感器的体积，减小了声电信号传输的误差。

图2给出了本实用新型实施例的用于局部放电检测的声电一体化天线探头中多频振子的构成图，所述多频振子包括高频振子13、14，中频振子5、6，低频振子11、12，所述多频振子由PCB宽线构成，所述低频振子线宽为71mil，所述中频振子线宽为77mil，所述高频振子线宽为64mil，所述低频振子、所述中频振子和所述高频振子之间连接线宽均为45mil，每个振子用于安装相位调节间距为58mil，所述低频振子与所述中频振子间距为260mil，所述中频振子与所述低频振子间距为800mil。

图3给出了本实用新型实施例的叠加滤波器的原理图，叠加滤波器包括：第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1和第二电感L2；所述第一电容C1的一端与所述第一电感L1的一端连接，所述第一电容C1的另一端分别与所述第一电感L1的另一端和所述第二电容C2的一端连接，所述第二电容C2的另一端与所述第二电感L2的一端连接，所述第二电感L2的另一端接地。

图4给出了本实用新型实施例的陷波器的原理图，所述陷波器包括：第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第三电感L3和第四电感L4；所述第三电感L3一端接地，所述第三电感L3的另一端与所述第四电容C4的一端连接，所述第四电容C4的另一端与第三电容C3的一端连接，所述第三电容C3的另一端与所述第五电容C5的一端连接，所述第五电容C5的另一端与所述第四电感L4的一端连接，所述第四电感L4的另一端接地。

本实用新型的实施例并不受上述实施例的限制，如改变所述低频振子11、12，所述中频振子5、6，所述高频振子13、14的位置关系，在未背离本实用新型的实质性内容和原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式与技术方案，都属于在本实用新型的保护范围之内。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种用于局部放电检测的声电一体化天线探头，其特征在于，包括：

两个高频振子，用于对高频电磁波脉冲信号进行耦合，获得高频耦合信号；

两个中频振子，用于对中频电磁波脉冲信号进行耦合，获得中频耦合信号；

两个低频振子，用于对低频电磁波脉冲信号进行耦合，获得低频耦合信号；

低频相位调节器，设置在两个所述低频振子之间，用于对所述低频耦合信号进行移相处理；

中频相位调节器，设置在两个所述中频振子之间，用于对所述中频耦合信号进行移相处理；

高频相位调节器，设置在两个所述高频振子之间，用于对所述高频耦合信号进行移相处理；

叠加滤波器，分别与所述低频振子、所述中频振子和所述高频振子连接，用于对移相后的所述低频耦合信号、所述中频耦合信号和所述高频耦合信号进行叠加，并滤除外界干扰信号，获得第一电磁波信号；

陷波器，与所述叠加滤波器连接，用于衰减所述第一电磁波信号中干扰信号，获得第二电磁波信号；

输出端口，与所述叠加滤波器连接，用于输出所述第一电磁波信号；

超声波传感器，设置在中频振子和高频振子之间或设置在低频振子和高频振子之间或设置在低频振子和中频振子之间，用于检测放电发生时产生超声波信号。

2.如权利要求1所述一种用于局部放电检测的声电一体化天线探头，其特征在于，所述低频相位调节器为无感电阻，所述中频相位调节器为瓷片电容，所述高频相位调节器为瓷片电容。

3.如权利要求2所述一种用于局部放电检测的声电一体化天线探头，其特征在于，所述低频相位调节器为0欧姆的无感电阻，所述中频相位调节器为2.2pF的瓷片电容，所述高频相位调节器为1pF的瓷片电容。

4.如权利要求1所述一种用于局部放电检测的声电一体化天线探头，其特征在于，所述低频振子线宽为71mil，所述中频振子线宽为77mil，所述高频振子线宽为64mil。

5.如权利要求4所述一种用于局部放电检测的声电一体化天线探头，其特征在于，两个所述低频振子之间的间距为58mil，两个所述中频振子之间的间距为58mil，两个所述高频振子之间的间距为58mil。

6.如权利要求1所述一种用于局部放电检测的声电一体化天线探头，其特征在于，所述叠加滤波器包括：第一电容、第二电容、第一电感和第二电感；所述第一电容的一端与所述第一电感的一端连接，所述第一电容的另一端分别与所述第一电感的另一端和所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与所述第二电感的一端连接，所述第二电感的另一端接地。

7.如权利要求1所述一种用于局部放电检测的声电一体化天线探头，其特征在于，所述陷波器包括：第三电容、第四电容、第五电容、第三电感和第四电感；所述第三电感一端接地，所述第三电感的另一端与所述第四电容的一端连接，所述第四电容的另一端与第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端与所述第五电容的一端连接，所述第五电容的另一端与所述第四电感的一端连接，所述第四电感的另一端接地。

8.如权利要求1所述一种用于局部放电检测的声电一体化天线探头，其特征在于，所述超声波传感器由压电晶片构成。

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