CN210923870U - 配网柱上设备故障放电的检测*** - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电力***设备状态检测技术领域，特别是涉及一种配网柱上设备故障放电的检测***，该***包含采集模块，用于采集配网柱上设备的工频周期信号、特高频信号和紫外光子信号；多路AD连续转换模块，用于将采集模块输出的模拟信号转换为数字信号；MCU模块，获得多路AD连续转换模块输出的数字信号，提取特高频信号幅值、时刻及其与工频周期的相位关系和紫外光子数；以及控制终端，通过通信模块与MCU模块连接，绘制PRPD图谱、显示紫外光子数、故障放电类型的识别及结果显示。本实用新型使用特高频法和紫外检测法实现配网柱上设备的非接触式检测。

Description

配网柱上设备故障放电的检测***

技术领域

本实用新型属于电力***设备状态检测技术领域，特别是涉及一种配网柱上设备故障放电的检测***。

背景技术

电力网络主要包括主网和配网，与主网相比配网结构更加复杂，设备数量更加庞大。目前针对主网设备的故障放电检测方法有多种，主要有高频脉冲电流法、超声波法、特高频法、紫外检测法和化学分析法。每种方法都有其自身的优势和相应的应用场景，并且在主网设备的故障放电检测中已经形成了相关的检测导则或标准。针对配电网设备的故障放电检测则缺乏相应的方法，目前在实际应用中，常常将主网设备故障放电的检测方法和设备直接用于配网设备的故障放电检测。由于主网设备大部分集中于变电站之中，而配网设备则依据负荷分布特征而分布十分分散。以配网柱上设备为例，主要设备有：变压器、断路器、电压互感器、电流互感器、避雷器、绝缘子等，这些设备敞开式放置，长时间运行后不可避免的发生各种类型的故障放电。依据放电发生的位置不同，可将故障放电类型分为内部放电和外部放电两类。内部放电多为绝缘故障放电，外部放电主要为电晕放电、沿面放电等类型。当前方法为使用主网变电站内带电检测设备进行配网柱上设备故障放电的检测，工作量巨大、检测效率低下，且多种检测方法数据融合过程繁杂、放电类型识别困难等问题。因此，当下虽然开展了配网设备的带电检测工作，但是由于上述问题的存在，严重制约了配网柱上设备状态检测的效率和故障识别的准确度。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种配网柱上设备故障放电的检测***，使用特高频法和紫外检测法实现配网柱上设备的非接触式检测。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：

本实用新型提供了一种配网柱上设备故障放电的检测***，包含：

采集模块，用于采集配网柱上设备的工频周期信号、特高频信号和紫外光子信号；

多路AD连续转换模块，用于将采集模块输出的模拟信号转换为数字信号；

MCU模块，获得多路AD连续转换模块输出的数字信号，提取特高频信号幅值、时刻及其与工频周期的相位关系和紫外光子数；以及

控制终端，通过通信模块与MCU模块连接，绘制PRPD图谱、显示紫外光子数、故障放电类型的识别及结果显示。

进一步地，所述采集模块包括工频电场传感器模块、定向特高频传感器模块和紫外传感器模块；

所述工频电场传感器模块，用于获得工频周期信号；

所述定向特高频传感器模块，用于检测放电产生的特高频信号；

所述紫外传感器模块，用于检测外部放电产生的光子数。

进一步地，所述工频电场传感器模块包括工频电场传感器、低通滤波器、隔直器和放大器，所述工频电场传感器与低通滤波器、隔直器、放大器依次连接。

进一步地，所述定向特高频传感器模块包括定向特高频传感器、射频放大器、带阻滤波器和包络检波器，所述定向特高频传感器与射频放大器、带阻滤波器、包络检波器依次连接。

进一步地，所述紫外传感器模块包括紫外传感器、光电转换器和电压跟随器，所述紫外传感器与光电转换器、电压跟随器依次连接。

进一步地，还包括视频采集模块，其包含摄像头，用于检测人员在地面进行检测目标的瞄准。

进一步地，还包括程控云台，与MCU模块连接，所述定向特高频传感器模块、紫外传感器模块和视频采集模块均安装在程控云台上，所述视频采集模块的镜头方向、定向特高频传感器模块主向和紫外传感器模块的检测方向相一致。

进一步地，还包括移动巡检装置，所述工频电场传感器模块、定向特高频传感器模块、紫外传感器模块、视频采集模块、程控云台、多路AD连续转换模块、MCU模块和通信模块均布置在移动巡检装置的上方。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型通过采用特高频法结合紫外检测法对配网柱上设备故障放电进行检测，提升了故障放电检测的准确性，并能够有效地实现放电类型的识别。本实用新型采用移动巡检装置进行配网柱上设备的检测，克服了配网柱上设备分布广泛给传统检测方法带来困难，大幅提升配网设备故障放电检测的效率。本实用新型拓展了配网设备状态参数智能感知的领域，保证配网安全稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的配网柱上设备故障放电的检测***的原理框图；

图2是配网柱上设备故障放电的检测***的结构示意图；

图3是手机信号的PRPD图谱中放电脉冲相位与工频周期不相关的判别图；

图4是雷达信号的PRPD图谱中放电脉冲相位与工频周期不相关的判别图；

图5是悬浮电位体放电的PRPD图谱中放电脉冲相位与工频周期相关的判别图；

图6是沿面放电的PRPD图谱中放电脉冲相位与工频周期相关的判别图；

图7是低通滤波器的电路图；

图8是放大器的电路图；

图 9是射频放大器的电路图；

图10是包络检波器的电路图；

图11是电压跟随器的电路图；

图12是多路AD连续转换模块的电路图。

图中序号所代表的含义为：1.工频电场传感器模块，2.定向特高频传感器模块，3.紫外传感器模块，4.程控云台，5.多路AD连续转换模块，6.MCU模块，7.通信模块，8.视频采集模块，9.控制终端，10.移动巡检装置。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作出创造性劳动前提下所获得的所有实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例的配网柱上设备故障放电的检测***，包括工频电场传感器模块1、定向特高频传感器模块2、紫外传感器模块3、视频采集模块8、程控云台4、多路AD连续转换模块5、MCU模块6、通信模块7、控制终端9和移动巡检装置10。

工频电场传感器模块1，用于获得工频周期信号，包括工频电场传感器、低通滤波器、隔直器和放大器。如图7所示，低通滤波器的截止频率＜130Hz。工频电场传感器与低通滤波器、隔直器、放大器依次连接，如图8所示，放大器输出接入多路AD连续转换模块5的输入端。

定向特高频传感器模块2，用于检测放电产生的特高频信号，包括定向特高频传感器、射频放大器、带阻滤波器和包络检波器。定向特高频传感器的频带范围为300MHz～3GHz，或者为其中的某一个子频段。定向特高频传感器的方向角应小于120度。如图9所示，射频放大器的带宽与定向特高频传感器的频带一致。带阻滤波器的阻段频带为800MHz～1GHz和1.8GHz～2GHz。包络检波器的带宽与定向特高频传感器的频带一致。定向特高频传感器与射频放大器、带阻滤波器、包络检波器依次连接，如图10所示，包络检波器的输出接入多路AD连续转换模块5的输入端。

紫外传感器模块3，用于检测外部放电产生的光子数，包括紫外传感器、光电转换器和电压跟随器，如图11所示，电压跟随器的输出接入多路AD连续转换模块5的输入端。

视频采集模块8，用于检测过程中操作人员在地面对柱上设备的瞄准检测，包括摄像头、视频采集卡及相关通信接口。

程控云台4，通过USB、串行口、蓝牙、网络等接口与MCU模块6连接，接收MCU模块6的旋转、停止等指令，并根据指令进行相应的动作。定向特高频传感器模块2、紫外传感器模块3和视频采集模块8均安装在程控云台4上，其中，视频采集模块8的镜头方向、定向特高频传感器模块2主向和紫外传感器模块3的检测方向相一致。

如图12所示，多路AD连续转换模块5，包括多路AD转换芯片、单片机和存储器。多路AD转换芯片至少具有三路独立同步采用通道，将工频电场传感器模块1、定向特高频传感器模块2和紫外传感器模块3输出的模拟信号转换为数字信号。多路AD转换芯片的每个采样通道的采样率在5MS/s及以上，采样位数在8bit及以上，本实例中多路AD转换芯片的型号为LTC2325。单片机控制多路AD转换芯片的采集时序并将转换结果暂存于存储器中，存储器具有两路读写通道，一路通道用于数据写入，一路通道用于数据读出，其中数据读出接口与MCU模块6的数据读写接口连接。

MCU模块6，获得多路AD连续转换模块5输出的三类信号，提取特高频信号幅值、时刻及其与工频周期的相位关系，并处理紫外传感器模块3所转换的数据获得紫外光子数；并且还可监控控制终端9指令解析和程控云台4控制。

通信模块7，包含但不限于USB、串行口、蓝牙、WiFI等有线或者无线通信接口，实现MCU模块6与控制终端9的通信和视频采集模块8与控制终端9的通信，实现检测结果、云台控制指令、视频信号等的传输。

控制终端9，可以为手机、平板电脑、笔记本电脑等，控制终端9由检测人员进行操作，具备视频采集模块8输出的实时显示、程控云台4控制指令下发、绘制PRPD图谱、显示紫外光子数、故障放电类型的识别及结果显示，移动巡检装置10的控制等功能。

移动巡检装置10，可以为巡检车辆、无人机等。如图2所示，工频电场传感器模块1、定向特高频传感器模块2、紫外传感器模块3、视频采集模块8、程控云台4、多路AD连续转换模块5、MCU模块6和通信模块7均布置在移动巡检装置10的上方。若移动巡检装置10为巡检车辆，则控制终端9与移动巡检装置10不再直接控制，巡检车辆由专职司机驾驶，检测人员通过控制终端9进行配网柱上设备故障放电的检测。若移动巡检装置10为无人机，控制终端9能够对无人机进行操控。

配网柱上设备故障放电的检测***的检测方法，包含以下步骤：

步骤1，驱动移动巡检装置10至配网柱上设备下方附近15m范围内，操作控制终端9调整程控云台4角度，通过视频采集模块8回传的视频将定向特高频传感器模块2主向、紫外传感器模块3的检测方向调整至正对配网柱上的设备。

步骤2，启动采集模块、MCU模块6工作，采集三类传感器输出的信号，在控制终端9显示PRPD图谱和紫外光子数；根据现场检测到的放电脉冲数适时停止采集模块、MCU模块6工作，保存检测结果。

步骤3，启动控制终端9进行放电类型的实时判别，保存检测结果。

步骤4，驱动移动巡检装置10至下一个检测位置。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来讲是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (8)

1.一种配网柱上设备故障放电的检测***，其特征在于，包含：

采集模块，用于采集配网柱上设备的工频周期信号、特高频信号和紫外光子信号；

多路AD连续转换模块，用于将采集模块输出的模拟信号转换为数字信号；

MCU模块，获得多路AD连续转换模块输出的数字信号，提取特高频信号幅值、时刻及其与工频周期的相位关系和紫外光子数；以及

控制终端，通过通信模块与MCU模块连接，用于绘制PRPD图谱、显示紫外光子数、识别故障放电类型及显示识别结果。

2.根据权利要求1所述的配网柱上设备故障放电的检测***，其特征在于，所述采集模块包括工频电场传感器模块、定向特高频传感器模块和紫外传感器模块；

所述工频电场传感器模块，用于获得工频周期信号；

所述定向特高频传感器模块，用于检测放电产生的特高频信号；

所述紫外传感器模块，用于检测外部放电产生的光子数。

3.根据权利要求2所述的配网柱上设备故障放电的检测***，其特征在于，所述工频电场传感器模块包括工频电场传感器、低通滤波器、隔直器和放大器，所述工频电场传感器与低通滤波器、隔直器、放大器依次连接。

4.根据权利要求2所述的配网柱上设备故障放电的检测***，其特征在于，所述定向特高频传感器模块包括定向特高频传感器、射频放大器、带阻滤波器和包络检波器，所述定向特高频传感器与射频放大器、带阻滤波器、包络检波器依次连接。

5.根据权利要求2所述的配网柱上设备故障放电的检测***，其特征在于，所述紫外传感器模块包括紫外传感器、光电转换器和电压跟随器，所述紫外传感器与光电转换器、电压跟随器依次连接。

6.根据权利要求2所述的配网柱上设备故障放电的检测***，其特征在于，还包括视频采集模块，其包含摄像头，用于检测人员在地面进行检测目标的瞄准。

7.根据权利要求6所述的配网柱上设备故障放电的检测***，其特征在于，还包括程控云台，与MCU模块连接，所述定向特高频传感器模块、紫外传感器模块和视频采集模块均安装在程控云台上，所述视频采集模块的镜头方向、定向特高频传感器模块主向和紫外传感器模块的检测方向相一致。

8.根据权利要求7所述的配网柱上设备故障放电的检测***，其特征在于，还包括移动巡检装置，所述工频电场传感器模块、定向特高频传感器模块、紫外传感器模块、视频采集模块、程控云台、多路AD连续转换模块、MCU模块和通信模块均布置在移动巡检装置的上方。

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