CN216351034U - 一种单兵操作式变电站局部放电定位装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种单兵操作式变电站局部放电定位装置，包括可背负式主机模块、天线阵列模块、特高频天线以及手持式智能终端，天线阵列模块包括铰链和天线臂，所述天线臂通过铰链安装在可背负式主机模块的两侧，天线臂的另一侧固装特高频天线，手持式智能终端与可背负式主机模块信号通信。本实用新型基于特高频法利用两支天线进行局部放电信号的检测。设计了可背负操作的装置结构，匹配轻便型信号采集模块，极大的降低了系统的重量，简化了操作流程，更加适合在变电站内进行全站电气设备局部放电的定位检测。
Description
技术领域
本实用新型属于变电站局部放电检测技术领域，尤其是一种单兵操作式变电站局部放电定位装置。
背景技术
局部放电是高压电气设备的常见故障，局部放电检测的方法主要有脉冲电流法、特高频法、地电波法、超声法、化学分析法等。针对变电站全站电气设备的局部放电的定位检测常用方法有特高频法和超声法。超声波局部放电定位设备的原理为利用超声波在空气中沿直线传播的基本原理，使用空气偶合式超声波传感器收集对应频段的超声波信号，通过接收的超声波信号强度进行局部放电源的定位。但是超声波局部放电检测存在如下问题：当局部放电发生于电气设备内部时，利用超声波定位的原理要求超声波必须能够溢出至空气中才能被有效检测到。超声波信号从设备内部传播至外部的过程中往往需要经多种介质，每传播到介质的分界面时会发生严重的反射现象，只有少部分超声波穿过界面进入下一层介质中，因此设备内部局部放电产生的超声波信号很难在空气中被有效的检测到。特高频信号能够穿过非金属介质的屏蔽溢出至设备外部，从而解决了超声法的问题。当前基于特高频法的局部放电定位主要有车载式局部放电定位仪，常见的定位设备采用四支全向天线构建天线阵列，将天线阵列放置于车辆顶部，利用高速示波器作为特高频信号采集装置获取有效的信号，利用笔记本电脑作为上位机，对获得的阵列信号进行分析，实现局部放电源的定位。这种车载式局部放电定位仪存在如下问题：全向天线因增益偏低问题存在检测范围有限的问题，而变电站电气设备众多、放置密集，存在车载式局部放电定位仪检测的盲区，特别是开关场区域巡检用车辆无法实现近距离检测的问题。因此当前在变电站进行局部放电定位检测的设备无法完全满足变电站全站电气设备的有效检测。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种单兵操作式变电站局部放电定位装置，能够维持电网稳定运行，能够利用特高频法进行局部放电源定位检测，装置结构适合单兵操作，实现变电站全站电气设备局部放电的有效定位检测。
本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种单兵操作式变电站局部放电定位装置，其特征在于：包括可背负式主机模块、天线阵列模块、特高频天线以及手持式智能终端，天线阵列模块包括铰链和天线臂，两个天线臂分别通过铰链安装在可背负式主机模块的两侧，两个特高频天线分别固装在天线臂的外端，手持式智能终端与可背负式主机模块相连接实现通信功能。
而且，所述可背负式主机模块包括双肩背带和主机箱体，其中双肩背带固装于主机箱体背面。
而且，所述主机箱体包括：电源模块、信号调理模块、同步信号源模块、信号采集模块和数据通信模块，电源模块与主机箱体面板充电口连接，电源模块分别与信号调理模块、同步信号源模块、信号采集模块和数据通信模块连接进行供电，经射频同轴电缆连接特高频传感器连接信号调理模块，信号调理模块和同步信号源模块分别连接信号采集模块，信号采集模块对信号调理模块和同步信号源模块的信号进行采集，数据通信模块与信号采集模块相连，实现信号的通信，数据通信模块与主机箱体面板wifi天线接口连接。
而且，所述电源模块采用锂电池，同步信号源模块采用DDS信号发生器，信号采集模块采用PICO6404E型虚拟示波器，数据通信模块采用PS1121型打印服务器。
而且，所述铰链为带阻尼的活动铰链，活动范围为0-90度，铰链的固定端与可背负式主机模块螺栓连接。
而且，所述天线臂内部中空，两端开设小孔。
而且，所述特高频天线为指向型天线，带宽覆盖400MHz-1.5GHz。
而且，所述铰链与可背负式主机模块连接处开设小孔，同轴射频电缆通过铰链与可背负式主机模块连接处开设小孔、中空的天线臂以及天线臂两端的小孔连接特高频天线和可背负式主机模块。
本实用新型的优点和积极效果是：
本实用新型包括可背负式主机模块、天线阵列模块、特高频天线以及手持式智能终端，天线阵列模块包括铰链和天线臂，所述天线臂通过铰链安装在可背负式主机模块的两侧，天线臂的另一侧固装特高频天线，手持式智能终端与可背负式主机模块信号通信。本实用新型基于特高频法利用两支天线进行局部放电信号的检测。设计了可背负操作的装置结构，匹配轻便型信号采集模块，极大的降低了系统的重量，简化了操作流程，更加适合在变电站内进行全站电气设备局部放电的定位检测。
附图说明
图1为本实用新型的结构图；
图2为本实用新型主机箱体模块结构图；
图3为本实用新型信号调理模块电路图；
图4为本实用新型同步信号源模块电路图。
附图标记说明：
1-可背负式主机模块；101-双肩背带；102-主机箱体；2-特高频天线；3-天线阵列模块；301-铰链；302-天线臂。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详述。
一种单兵操作式变电站局部放电定位装置，如图1所示，包括可背负式主机模块、天线阵列模块、特高频天线以及手持式智能终端，天线阵列模块包括铰链和天线臂，两个天线臂分别通过铰链安装在可背负式主机模块的两侧，两个特高频天线分别固装在天线臂的外端，手持式智能终端与可背负式主机模块相连接实现通信功能。
可背负式主机模块包括双肩背带101和主机箱体102，双肩背带为可调节长度的双肩背带，双肩背带固装于主机箱体背面，能够实现不同身高的操作者实现背负。主机箱体的底板为玻璃纤维环氧树脂板，其余为铝合金板，目的为主机箱体内的通信信号能够有效传出主机箱体。
如图2所示，主机箱体包括：电源模块、信号调理模块、同步信号源模块、信号采集模块和数据通信模块，电源模块与主机箱体面板充电口连接，电源模块分别与信号调理模块、同步信号源模块、信号采集模块和数据通信模块连接进行供电，经射频同轴电缆连接特高频传感器连接信号调理模块，信号调理模块的输入与两支特高频天线2经射频同轴电缆连接，如图3所示，信号调理模块对特高频传感器检测的信号进行放大滤波，具备两路放大功能，放大倍数大于20dB，带宽覆盖400MHz-1.5GHz。如图4所示，同步信号源模块采用DDS信号发生器原理实现，具体使用AD9833作为核心，输出50Hz正弦信号。信号调理模块和同步信号源模块分别连接信号采集模块，信号采集模块实现信号调理模块输出信号的模数转换和同步信号源模块输出50Hz正弦信号的模数转换，采样频率达到10GS/s及以上，信号采集模块采用PICO6404E型虚拟示波器。数据通信模块与信号采集模块相连，数据通信模块实现PICO6404E型虚拟示波器的USB输出数据转换为无线wifi信号，采用USB转wifi虚拟服务器，数据通信模块采用PS1121型打印服务器，数据通信模块的天线输出接口与主机箱体操作面板的wifi天线接口连接接。
手持式智能终端利用其自带的wifi功能控制PICO6404E型虚拟示波器的采集卡工作、接收检测的特高频信号和同步信号，并在其上位机开发软件实现局部放电源的定位。
铰链为带阻尼的活动铰链，活动范围为0-90度，铰链的固定端与可背负式主机模块螺栓连接，铰链与可背负式主机模块连接处开设小孔。
天线臂采用玻璃钢制成的空心方管加工而成，并且两端开设小孔，一端通过螺丝与铰链的活动端连接，一端通过螺丝与特高频天线的安装孔连接。
特高频天线为指向型天线，带宽覆盖400MHz-1.5GHz。两支特高频天线安装于天线臂的外侧端部，特高频天线的输出通过同轴射频电缆与主机箱体内的信号调理电路模块的输入端连接，同轴射频电缆通过天线臂的空心中穿过，经过铰链与主机箱体安装位置处的小孔进入主机箱内部与信号调理电路模块连接。手持式智能终端使用W20U型三防平板电脑，手持式智能终端通过自身的wifi模块与主机箱内部的通信模块通信。
本实用新型的工作原理：变电站巡检人员背负该设备，将天线臂展开至水平状态，在变电站内巡检通道内开展巡检。当变电站内高压电气设备发生局部放电故障，产生的特高频信号被两支特高频天线检测到，此时巡检人员停止巡检，在原地进行检测。两路特高频信号经同轴射频电缆传输至信号调理电路模块，经信号调理电路模块进行滤波放大后进入信号采集模块。信号采集模块工作于触发模式下，两路信号达到触发阈值后信号采集模块将信号进行模数转换，同时对同步信号源模块的输出信号进行同步模数转换。模数转换后的三路数字信号经数据通信模块上传至手持式智能终端。在手持式智能终端中，利用两路特高频信号进行局部放电源的方向定位获得方向角，利用同步信号源模块的输出信号进行计算，获得特高频信号对应的工频相位。此步骤完成后，巡检人员更换检测点重新测量，获得局部放电源的方向角，利用两次的方向角进行交叉定位。利用获得多次工频相位判断，局部放电特高频信号的稳定性，做出电气设备绝缘状态的判断。
需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。
Claims (8)
1.一种单兵操作式变电站局部放电定位装置，其特征在于：包括可背负式主机模块、天线阵列模块、特高频天线以及手持式智能终端，天线阵列模块包括铰链和天线臂，两个天线臂分别通过铰链安装在可背负式主机模块的两侧，两个特高频天线分别固装在天线臂的外端，手持式智能终端与可背负式主机模块相连接实现通信功能。
2.根据权利要求1所述的一种单兵操作式变电站局部放电定位装置，其特征在于：所述可背负式主机模块包括双肩背带和主机箱体，其中双肩背带固装于主机箱体背面。
3.根据权利要求2所述的一种单兵操作式变电站局部放电定位装置，其特征在于：所述主机箱体包括：电源模块、信号调理模块、同步信号源模块、信号采集模块和数据通信模块，电源模块与主机箱体面板充电口连接，电源模块分别与信号调理模块、同步信号源模块、信号采集模块和数据通信模块连接进行供电，经射频同轴电缆连接特高频传感器连接信号调理模块，信号调理模块和同步信号源模块分别连接信号采集模块，信号采集模块对信号调理模块和同步信号源模块的信号进行采集，数据通信模块与信号采集模块相连，实现信号的通信，数据通信模块与主机箱体面板wifi天线接口连接。
4.根据权利要求3所述的一种单兵操作式变电站局部放电定位装置，其特征在于：所述电源模块采用锂电池，同步信号源模块采用DDS信号发生器，信号采集模块采用PICO6404E型虚拟示波器，数据通信模块采用PS1121型打印服务器。
5.根据权利要求1所述的一种单兵操作式变电站局部放电定位装置，其特征在于：所述铰链为带阻尼的活动铰链，活动范围为0-90度，铰链的固定端与可背负式主机模块螺栓连接。
6.根据权利要求1所述的一种单兵操作式变电站局部放电定位装置，其特征在于：所述天线臂内部中空，两端开设小孔。
7.根据权利要求1所述的一种单兵操作式变电站局部放电定位装置，其特征在于：所述特高频天线为指向型天线，带宽覆盖400MHz-1.5GHz。
8.根据权利要求1或4或5所述的一种单兵操作式变电站局部放电定位装置，其特征在于：所述铰链与可背负式主机模块连接处开设小孔，同轴射频电缆通过铰链与可背负式主机模块连接处开设小孔、中空的天线臂以及天线臂两端的小孔连接特高频天线和可背负式主机模块。
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