CN112798914A - 一种多功能多用途的电缆局部放电检测传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及检测传感器技术领域，具体涉及一种多功能多用途的电缆局部放电检测传感器，包括信号输出端口、第一快速连接开口端子、第二快速连接开口端子、第三快速连接开口端子、第四快速连接开口端子、防水接头、信号输入引线和金属外壳，信号输出端口、第一快速连接开口端子连接有内置小型高频脉冲电流传感器HFCT，内置小型高频脉冲电流传感器HFCT和第三快速连接开口端子连接有电容，电容连接有阻抗调节器；本发明可与箔膜电极配合使用；也可外接其他类型的高频脉冲电流传感器HFCT或高频脉冲电压传感器PDD进行高阻局放测试；也可外接滤波器提高局放检测信噪比，实现滤除噪声的效果；也外接模拟局放信号发生器进行局放检测***的检验和校正。

Description

一种多功能多用途的电缆局部放电检测传感器

技术领域

本发明涉及检测传感器技术领域，具体涉及一种多功能多用途的电缆局部放电检测传感器。

背景技术

随着电力电网的快速发展，电力的需求日益增长，高电压、大截面的电力电缆大量投运，运行条件下的电缆线路带电局放检测已成为电缆绝缘状态检测和评估的有效手段之一。为了判别检测到的信号是否是局放常常需要采用多种局放检测手法和局放传感器。

现有技术1，接地线检测法。如图12所示，通过脉冲电流法检测电缆局部放电信号，将高频脉冲电流传感器HFCT安装在电缆中间接头的金属铠装接地引线上，再传输到局放就地信号处理装置LS对信号进行处理，最后传输给后台数据处理中心MS对信号分析和判断。这种方法则要求中间接头或终端必须有能够安装高频脉冲电流传感器HFCT的接地线，但很多接地线被防爆盒等包裹隐藏起来无法在接地线上安装HFCT，此时无法进行局放测试。

现有技术2，箔膜电极法。如图13所示，采用箔膜电极法检测电缆局部放电信号，金属箔膜电极安装在电缆中间接头两端的电缆本体或电缆接头的外护套上，局放信号经由电力设备外壳与金属箔膜电极形成的电容耦合到高频脉冲电压传感器PDD上，最后传输给后台数据处理中心MS对信号分析和判断。金属箔膜电极加高频脉冲电压传感器PDD进行高阻测试，灵敏度虽高，但是电压型辐射噪声非常大，当环境噪声较大时，影响局放信号检测和判断。这种局放检测方式也仅能够配接一种传感器进行局放检测，不能与其他传感器对比测试。

现有技术3，传感器单一。现有的局放传感器通常仅是单一功能的局放检测，并不能够再配接其他传感器进行对比测试。

现有技术4，环境噪声大局放测试信噪比不高。为了排除测试现场环境噪声对局放测试的影响，很多局放测试仪器已设定各种滤波器，但环境噪声仍然复杂，固有的滤波器并不能应对现场多变的环境噪声，也使得测试时的信噪比不高。

现有技术5，难以注入人工模拟局放信号进行校正和检验。箔膜电极法进行检测局放时，如果要在电缆上注入模拟局放信号，还需在电缆上多安装一组金属箔膜电极才能够实现模拟信号的注入，这种注入方法操作复杂、测试效率不高。

总结现有的局放接地线检测法和箔膜电极检测法其存在以下问题点：

1、接地线被隐藏无法安装HFCT进行局放检测，当测试现场电缆中间接头或终端的接地线被隐藏，无法安装高频脉冲电流传感器HFCT传感器时，无法使用HFCT进行低阻局放测试。

2、现有的箔膜电极法，仅能够实现一种局放传感器的检测，不能外接其他传感器对比检测。且采用金属箔膜电极加高频脉冲电压传感器PDD进行高阻测试，灵敏度虽高，但是电压型传感器的辐射噪声非常大，影响局放信号检测和判断。

3、现有的局放传感器功能单一，仅作为单一的传感器使用，并没有可以安装其他传感器的接口。

4、注入模拟局放信号，还需在电缆上多安装一组金属箔膜电极才能够实现模拟信号的注入，操作复杂、测试效率不高。

5、测试现场环境噪声多变，局放测试仪器中配置的固有的滤波器并不能够应对测试现场多变的环境噪声。

基于此，本发明设计了一种多功能多用途的电缆局部放电检测传感器，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能多用途的电缆局部放电检测传感器，以解决上述背景技术中提出的无法在接地线上安装HFCT传感器、金属箔膜电极局放检测功能单一及环境噪声较大等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多功能多用途的电缆局部放电检测传感器，包括信号输出端口、第一快速连接开口端子、第二快速连接开口端子、第三快速连接开口端子、第四快速连接开口端子、防水接头、信号输入引线、和金属外壳，信号输出端口、第一快速连接开口端子共同连接有内置小型高频脉冲电流传感器HFCT，内置小型高频脉冲电流传感器HFCT和第三快速连接开口端子共同连接有电容，电容连接有阻抗调节器，阻抗调节器与一侧的防水接头相连接。第二快速连接开口端子、第四快速连接开口端子与另一侧的防水接头相连接，两个防水接头连接有信号输入引线。

内置小型高频脉冲电流传感器HFCT包括磁芯、检测线圈T2、匹配电阻、信号输出端、阻抗调节器、电容和输入线圈T1，检测线圈T2均匀缠绕在磁芯的一侧，且检测线圈T2的两端与信号输出端相连接，匹配电阻与信号输出端相并联，输入线圈T1缠绕在磁芯的另一侧，输入线圈T1与阻抗调节器、电容相串联。

阻抗调节器包括可调电感和可调电容，可调电感的范围为0.1～500μH，可调电容范围为10pF～500nF。

匹配电阻的范围为10Ω～100KΩ，输出阻抗与局放就地信号处理装置LS匹配。

第一快速连接开口端子、第二快速连接开口端子、第三快速连接开口端子、第四快速连接开口端子为易装式易拆式的端子，相邻的两个端子间保持一定的安全距离，且端子之间的绝缘能力应该大于20kV。

防水接头和金属外壳为IP68的防水接头和防水盒。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、高信噪比检测，其内置高频脉冲电流传感器HFCT能够进行低阻局放检测，内置HFCT具有较高的信噪比。

2、多种传感器同步检测，即可与箔膜电极配合使用，也可在快速连接端子上外接其类型的高频脉冲电流传感器HFCT进行低阻局放检测，还可外接高频脉冲电压传感器PDD进行高阻局放测试，能够实现同类型或不同类型的两种局放传感器的同时同步复合对比检测。

3、选频滤波(开窗法)，快速连接端子上可以接入低通、高通和带通滤波器，能够选择信噪比较高的频段进行局放测试。

4、选频滤波(陷阱法)，快速连接端子上可以接入带阻录波器，针对特定的噪声让其提前接地旁路掉噪声，继而达到除噪声的效果。

5、模拟信号注入校验，快速连接端子可外接模拟局放信号发生器，对局放就地信号处理装置LS进行校验和校正，或检测局放检测传感器的性能，或检测传感器(两个电极和内置HFCT)和传感回路(电缆和电缆接头)是否良好。

6、外部标准信号串接注入作为状态记录，传感器的有效性可以通过外部信号检测并与初此状态作比较而得以评估。

7、安全性高，快速连接端子有足够的安全间距，安全性高，保护回路，避免冲击过电压、操作过电压击穿电缆保护层。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明内部结构示意图；

图3为本发明内置小型高频脉冲电流传感器HFCT的结构示意图；

图4为本发明外接测试装置进行低阻局放检测***构成示意图；

图5为本发明外接其他类型的高频脉冲电流传感器HFCT进行低阻局放检测示意图；

图6为本发明外接高频脉冲电压传感器PDD进行高阻局放检测示意图；

图7为本发明外接低通、高通和带通滤波器进行局放检测***构成示意图；

图8为本发明外接阻带滤波器进行局放检测***构成示意图；

图9为本发明串联模拟局放信号发生器进行局放检测***的检验和校正***构成示意图；

图10为本发明串联外接模拟局放信号发生器进行局放检测***的检验和校正***构成示意图；

图11为本发明并联模拟局放信号发生器进行局放检测***的检验和校正***构成示意图

图12为现有技术中高频脉冲电流传感器HFCT安装在电缆中间接头接地引线上的示意图；

图13为现有技术中金属箔膜电极加高频脉冲电压传感器PDD安装在电缆中间接头上的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、信号输出端口；2、第一快速连接开口端子；3、第二快速连接开口端子；4、第三快速连接开口端子；5、第四快速连接开口端子；6、防水接头；7、信号输入引线；8、金属外壳；9、阻抗调节器；10、电容；11、内置小型高频脉冲电流传感器HFCT；111、磁芯；112、检测线圈T2；113、匹配电阻；114、信号输出端；115、阻抗调节器；116、电容；117、输入线圈T1。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种多功能多用途的电缆局部放电检测传感器，包括信号输出端口1、第一快速连接开口端子2、第二快速连接开口端子3、第三快速连接开口端子4、第四快速连接开口端子5、防水接头6、信号输入引线7、和金属外壳8，信号输出端口1采用的是快速连接端子，与局放就地信号处理装置连接，能够将检测到的局放信号传输给局放就地信号处理装置LS，信号输出端口1、第一快速连接开口端子2共同连接有内置小型高频脉冲电流传感器HFCT11，内置小型高频脉冲电流传感器HFCT11和第三快速连接开口端子4共同连接有电容10，电容10连接有阻抗调节器9，阻抗调节器9与一侧的防水接头6相连接。第二快速连接开口端子3、第四快速连接开口端子5与另一侧的防水接头6相连接，两个防水接头6连接有信号输入引线7，信号输入引线7能够达到10kV以上的耐压等级，能够保护回路避免冲击波损伤回路。

内置小型高频脉冲电流传感器HFCT11包括磁芯111、检测线圈T2112、匹配电阻113、信号输出端114、阻抗调节器115、电容116和输入线圈T1117，磁芯111为锰锌磁芯，内径10mm，外径15.8mm，高14mm，截面积81mm，信号输出端114采用快速连接端子，检测线圈112采用的是漆包线，检测线圈1～10圈，检测线圈T2112均匀缠绕在磁芯111的一侧，且检测线圈T2112的两端与信号输出端114相连接，匹配电阻113与信号输出端114相并联，输入线圈T1117缠绕在磁芯111的另一侧，输入线圈T1117与阻抗调节器115、电容116相串联，电容116的容值范围5000～100000pF，用于隔直流通交流。内置小型高频脉冲电流传感器HFCT的检测频率高达100MHz，其检测范围广、灵敏度高、小型化、轻便化。

阻抗调节器115包括可调电感和可调电容，可调电感的范围为0.1～500μH，可调电容范围为10pF～500nF，信号回路阻抗调节器，实现信号的最大信噪比选择。

匹配电阻113的范围为10Ω～100KΩ，输出阻抗与局放就地信号处理装置LS匹配。

第一快速连接开口端子2、第二快速连接开口端子3、第三快速连接开口端子4、第四快速连接开口端子5为易装式易拆式的端子，相邻的两个端子间保持一定的安全距离，且端子之间的绝缘能力应该大于20kV，能够防线路开关操作过电压、雷击电压入侵和接地故障冲击电压的飞火击穿。快速连接端子具有1.5-2斤承重能力，其可接入其他类型的高频脉冲电流传感器HFCT或高频脉冲电压局放传感器PDD进行局放测试，或接入模拟局放信号发生器用于局放就地信号处理装置LS的校验和校正。。

防水接头6和金属外壳8为IP68的防水接头和防水盒，能够长期防水，密封性非常好，能够防止水的进入与侵蚀，也能够防止灰尘进入导致其性能下降。

本实施例的一个具体应用为：外接测试装置进行低阻局放带电检测或局放在线监测：

本实施例的***如4所示，测试前，将多功能多用途的电缆局部放电检测传感器上的快速连接端子2和3通过引线短接。测试时将金属箔膜电极安装在电缆中间接头两端外护套上，两端的金属箔膜电极通过引线连接多功能多用途的电缆局部放电检测传感器，其信号输出端口1通过同轴电缆与局放就地信号处理装置LS连接，局放就地信号处理装置LS与后台数据处理中心MS间通过有线或无线方式连接。

金属箔膜电极与电缆铠装间形成一个电容，构筑局放检测回路，有局放信号时可通过金属箔膜电极耦合出局放信号传输给多功能多用途的电缆局部放电检测传感器，其内置的小型高频脉冲电流传感器HFCT检测到局放信号通过同轴电缆传输给局放就地信号处理装置LS处理，最终通过有线或无线将信号传输到后台数据处理中心MS上，MS上部署专用测试软件进行局放信号分析、判断、显示和保存。

实施例二

可外接其他类型的高频脉冲电流传感器HFCT和高频脉冲电压传感器PDD，即可实现单独使用HFCT或PDD传感器进行低阻或高阻局放测试，也可同时使用同类型或不同类型局放传感器的复合对比测试。

本实施例的***如图5和图6所示，测试前，将多功能多用途的电缆局部放电检测传感器上的快速连接端子2和3通过引线短接，在引线上外接其他的高频脉冲电流传感器HFCT，或在局部放电检测传感器的快速连接端子4和5上并联接入一个高频脉冲电压传感器PDD。测试时，将金属箔膜电极安装在电缆中间接头两端外护套上，两端的金属箔膜电极通过引线连接多功能多用途的电缆局部放电检测传感器，其他类型的高频脉冲电流传感器HFCT或高频脉冲电压传感器PDD通过同轴电缆与局放就地信号处理装置LS连接，局放就地信号处理装置LS与后台数据处理中心MS间通过有线或无线方式连接。

金属箔膜电极与电缆铠装间形成一个电容，构筑局放检测回路，有局放信号时可通过金属箔膜电极耦合出局放信号传输给多功能多用途的电缆局部放电检测传感器，其快速连接端子2和3上的高频脉冲电流传感器HFCT或4和5上的高频脉冲电压传感器PDD检测到局放信号，并通过同轴电缆传输给局放就地信号处理装置LS处理，最终通过有线或无线将信号传输到后台数据处理中心MS上，MS上部署专用测试软件进行局放信号分析、判断、显示和保存。

局放测试时也可实现低阻型内置小型高频脉冲电流传感器HFCT与其他类型的HFCT的复合对比测试；内置小型高频脉冲电流传感器HFCT与高阻型高频脉冲电压传感器PDD的复合对比测试；其他类型的HFCT与高阻型高频脉冲电压传感器PDD的复合对比测试，对比不同传感器的检测结果，提升局放检测的可靠性。几种传感器的安装方式如图4、图5、图6。

实施例三

外接低通、高通和带通滤波器提高局放检测信噪比，或外接带阻滤波器旁路掉特定频率噪声，实现滤除噪声的效果。

本实施例的***如图7和图8所示，测试前，在多功能多用途的电缆局部放电检测传感器的快速连接端子2和3之间接入低通、高通、带通滤波器，或将快速连接端子2和3短接，并在4和5之间加入阻带滤波器。测试时，将金属箔膜电极安装在电缆中间接头两端外护套上，两端的金属箔膜电极通过引线连接多功能多用途的电缆局部放电检测传感器，其信号输出端口1通过同轴电缆与局放就地信号处理装置LS连接，局放就地信号处理装置LS与后台数据处理中心MS间通过有线或无线方式连接。

金属箔膜电极与电缆铠装间形成一个电容，构筑局放检测回路，有局放信号时可通过金属箔膜电极耦合出局放信号并传输给多功能多用途的电缆局部放电检测传感器，经过外接在端子2和3之间的低通、高通、带通滤波器滤波，或快速连接端子4和5之间的带阻滤波器后，将信号传输给内置的小型高频脉冲电流传感器HFCT，并通过传感器的输出口1输出信号，再通过同轴电缆传输给局放就地信号处理装置LS处理，最终通过网线或无线将信号传输到后台数据处理中心MS上，MS上部署专用测试软件进行局放信号分析、判断、显示和保存。

实施例四

外接模拟局放信号发生器进行局放检测***的检验和校正。

本实施例的***如图9-11所示，测试前，在多功能多用途的电缆局部放电检测传感器的快速连接端子2和3或2和4串联接入一个模拟局放信号发生器，或在快速连接端子4和5并联接入一个模拟局放信号发生器。测试时，将金属箔膜电极安装在电缆中间接头两端外护套上，两端的金属箔膜电极通过引线连接多功能多用途的电缆局部放电检测传感器，模拟局放信号发生器正极连接局放检测传感器的快速连接端子的一端，负极连接快速端子另一端，对电缆注入模拟局放信号，模拟信号的大小也可通过阻抗调节器调节，调节到最佳信噪比频段，调节后的信号通过多功能多用途的电缆局部放电检测传感器上的HFCT检测到注入的信号并通过同轴信号线输出到局放就地信号处理装置进行处理LS，最终通过有线或无线将信号传输到后台数据处理中心MS上，通过这些方式可对局放就地信号处理装置LS进行校验和校正，或检测局部放电检测传感器的性能，或检测传感器(两个电极和内置HFCT)和传感回路(电缆和电缆接头)是否良好。

本发明所提供的产品型号只是为本技术方案依据产品的结构特征进行的使用，其产品会在购买后进行调整与改造，使之更加匹配和符合本发明所属技术方案，其为本技术方案一个最佳应用的技术方案，其产品的型号可以依据其需要的技术参数进行替换和改造，其为本领域所属技术人员所熟知的，因此，本领域所属技术人员可以清楚的通过本发明所提供的技术方案得到对应的使用效果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种多功能多用途的电缆局部放电检测传感器，包括信号输出端口(1)、第一快速连接开口端子(2)、第二快速连接开口端子(3)、第三快速连接开口端子(4)、第四快速连接开口端子(5)、防水接头(6)、信号输入引线(7)、和金属外壳(8)，其特征在于：所述信号输出端口(1)、第一快速连接开口端子(2)共同连接有内置小型高频脉冲电流传感器HFCT(11)，所述内置小型高频脉冲电流传感器HFCT(11)和第三快速连接开口端子(4)共同连接有电容(10)，所述电容(10)连接有阻抗调节器(9)，所述阻抗调节器(9)与一侧的防水接头(6)相连接。所述第二快速连接开口端子(3)、第四快速连接开口端子(5)与另一侧的防水接头(6)相连接，两个所述防水接头(6)连接有所述信号输入引线(7)。

2.如权利要求1所述的一种多功能多用途的电缆局部放电检测传感器，其特征在于：所述内置小型高频脉冲电流传感器HFCT(11)包括磁芯(111)、检测线圈T2(112)、匹配电阻(113)、信号输出端(114)、阻抗调节器(115)、电容(116)和输入线圈T1(117)，所述检测线圈T2(112)均匀缠绕在磁芯(111)的一侧，且检测线圈T2(112)的两端与信号输出端(114)相连接，所述匹配电阻(113)与信号输出端(114)相并联，所述输入线圈T1(117)缠绕在磁芯(111)的另一侧，所述输入线圈T1(117)与阻抗调节器(115)、电容(116)相串联。

3.如权利要求2所述的一种多功能多用途的电缆局部放电检测传感器，其特征在于：所述阻抗调节器(115)包括可调电感和可调电容，可调电感的范围为0.1～500μH，可调电容范围为10pF～500nF。

4.如权利要求2所述的一种多功能多用途的电缆局部放电检测传感器，其特征在于：所述匹配电阻(113)的范围为10Ω～100KΩ，输出阻抗与局放就地信号处理装置LS匹配。

5.如权利要求1所述的一种多功能多用途的电缆局部放电检测传感器，其特征在于：所述第一快速连接开口端子(2)、第二快速连接开口端子(3)、第三快速连接开口端子(4)、第四快速连接开口端子(5)为易装式易拆式的端子，相邻的两个端子间保持一定的安全距离，且端子之间的绝缘能力应该大于20kV。

6.如权利要求1所述的一种多功能多用途的电缆局部放电检测传感器，其特征在于：所述防水接头(6)和金属外壳(8)为IP68的防水接头和防水盒。

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