一种局放三维空间定位传感器及高压电气设备故障定位方法技术

本发明专利技术涉及一种局放三维空间定位传感器及高压电气设备故障定位方法，属于高压电气设备故障定位技术领域。技术方案：金属屏蔽聚焦罩（3）前端的开口呈筒形或喇叭形，在开口内安装电脉冲接收线圈（2）；金属屏蔽聚焦罩后侧内，嵌入式安装脉冲超声接收器（4）；电脉冲接收线圈和脉冲超声接收器接收到的局放信号通过接收器信号输出接口（5）经连接软管（6）输入到信号处理电路板（9），经光纤连接至局放检测设备进行显示定位。本发明专利技术可同时接收被检测高压设备局部放电产生的脉冲电磁波和超声波信号，不但能够通过信号的幅值来判断设备的放电严重程度，而且可通过电声时差定位的方法确定故障点位置，具有很高的灵敏度和定位精度，指向性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种局放三维空间定位传感器及高压电气设备故障定位方法，适用于高压电气设备局放检测的空间定位，属于高压电气设备故障定位

技术介绍
发电机、电动机、干式变压器和电缆等高压电气设备，由于质量缺陷或运行过程中的绝缘劣化，会在缺陷位置产生局部放电，并加速绝缘劣化，形成故障，甚至导致重大事故。处理此类问题的关键是如何快速、准确地找出放电位置，尤其是对于多条电缆或发电机定子绕组匝间放电、绝缘破损等故障时，如何精确找出具体放电位置，能大幅降低维修的难度和工作量。
技术介绍
常用的局放定位传感器多采用超声探测模式，对放电信号的灵敏度较低，无法检测到微弱的放电信号，并需要提供电同步信号；而少数采用电、声一体式的传感器能够检测到放电信号，但指向性较差，只能确定一个大致范围，不能具体指出哪条电缆或哪匝线圈出现问题，无法为检修工作提供有力的技术支持。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种局放三维空间定位传感器及高压电气设备故障定位方法，具有很高的灵敏度和定位精度，指向性强，可以具体指出哪条电缆或哪匝线圈出现问题，特别适于干式变压器、发电机绕组、高压开关柜、电缆等高压设备的局部放电检测及精确定位，解决
技术介绍
存在的上述问题。本专利技术的技术方案是：一种局放三维空间定位传感器，包含硅橡胶包覆材料、电脉冲接收线圈、金属屏蔽聚焦罩、脉冲超声接收器、接收器信号输出接口、连接软管、信号处理装置外绝缘层、信号处理装置外壳、信号处理电路板和光纤输出接口；金属屏蔽聚焦罩前端的开口呈筒形或喇叭形，在开口内安装电脉冲接收线圈和脉冲超声接收器；电脉冲接收线圈与金属屏蔽聚焦罩内壁之间留有缝隙，该缝隙既能屏蔽侧方的干扰信号，使电脉冲接收线圈定向接收正前方的信号，还可避免因电脉冲接收线圈与金属屏蔽聚焦罩距离过近影响信号接收，保证传感器对电脉冲信号具有较高的灵敏度；金属屏蔽聚焦罩后侧内，嵌入式安装脉冲超声接收器；安装时保证脉冲超声接收器接收端面指向正前方；电脉冲接收线圈和脉冲超声接收器接收到的局放信号通过接收器信号输出接口经连接软管输入到信号处理电路板，信号处理电路板设置在信号处理装置外壳内，信号处理电路板对信号进行信号处理和光电转换；转换后的光信号通过信号处理装置外壳上的光纤输出接口输出，经光纤连接至局放检测设备进行显示定位；电脉冲接收线圈、金属屏蔽聚焦罩和脉冲超声接收器外部由硅橡胶包覆材料整体包覆，信号处理装置外壳的内外整体设有信号处理装置外绝缘层，避免与被检测设备高压部位直接接触，保证整体的绝缘强度。所述的金属屏蔽聚焦罩前端的开口呈筒形，较佳的方案为：金属屏蔽聚焦罩前端的开口呈锥筒形。信号处理装置外壳上设有绝缘杆连接座，使用时根据操作距离在绝缘杆连接座上安装绝缘杆。传感器与外部设备只有光纤连接无电气连接，配合足够长度的绝缘杆，可确保检测过程中人员及设备的安全。信号处理装置外壳内设有内置电池供电，无需外接电源；信号处理装置外壳为铝合金外壳。本专利技术的信号处理电路板对信号进行处理和光电转换，为本领域公知公用的技术，光电转换后的信号进入局放检测设备进行显示定位。一种用局放三维空间定位传感器对高压电气设备故障进行定位的方法，包含如下工艺步骤：使用一种局放三维空间定位传感器进行定位，该传感器包含硅橡胶包覆材料、电脉冲接收线圈、金属屏蔽聚焦罩、脉冲超声接收器、接收器信号输出接口、连接软管、信号处理装置外绝缘层、信号处理装置外壳、信号处理电路板和光纤输出接口；金属屏蔽聚焦罩前端的开口呈筒形或喇叭形，在开口内安装电脉冲接收线圈和脉冲超声接收器；电脉冲接收线圈与金属屏蔽聚焦罩内壁之间留有缝隙，该缝隙既能屏蔽侧方的干扰信号，使电脉冲接收线圈定向接收正前方的信号，还可避免因电脉冲接收线圈与金属屏蔽聚焦罩距离过近影响信号接收，保证传感器对电脉冲信号具有较高的灵敏度；金属屏蔽聚焦罩后侧内，嵌入式安装脉冲超声接收器；安装时保证脉冲超声接收器接收端面指向正前方；电脉冲接收线圈和脉冲超声接收器接收到的局放信号通过接收器信号输出接口经连接软管输入到信号处理电路板，信号处理电路板设置在信号处理装置外壳内，信号处理电路板对信号进行信号处理和光电转换；转换后的数字信号通过信号处理装置外壳上的光纤输出接口输出，经光纤连接至局放检测设备进行显示定位；电脉冲接收线圈、金属屏蔽聚焦罩和脉冲超声接收器外部由硅橡胶包覆材料整体包覆，信号处理装置外壳的内外整体设有信号处理装置外绝缘层，避免与被检测设备高压部位直接接触，保证整体的绝缘强度；信号处理装置外壳上设有绝缘杆连接座，根据操作距离在绝缘杆连接座上安装绝缘杆；传感器与外部设备只有光纤连接无电气连接，配合足够长度的绝缘杆，可确保检测过程中人员及设备的安全；金属屏蔽聚焦罩对准被检测设备，使用金属屏蔽聚焦罩，在xy平面上对被检测设备发出的电脉冲信号进行精确定位；通过信号的幅值来判断设备的放电严重程度，通过电声时差定位的方法确定故障点位置，通过电磁波和超声信号的时差，实现z方向的定位；电磁波的接收范围：100k—1.5GHz，超声的接收范围：10k—150k；信号处理装置对接收到的电磁波和超声信号进行信号处理，通过光电转换电路，将信号转换成数字信号，由光纤输出至局放检测设备进行显示定位，完成x、y、z三维定位。传感器使用时根据不同被测设备及用途，选择合适的金属屏蔽聚焦罩：当用于局部放电检测或一般定位时，例如对电缆、干式变压器进行局部放电检测时，采用喇叭形聚焦的金属屏蔽聚焦罩；当需要实现更精确的近距离定位，例如对发电机绕组匝间放电进行精确定位时，采用筒形聚焦的金属屏蔽聚焦罩。本专利技术积极效果：可同时接收被检测高压设备局部放电产生的脉冲电磁波和超声波信号，不但能够通过信号的幅值来判断设备的放电严重程度，而且可通过电声时差定位的方法确定故障点位置，具有很高的灵敏度和定位精度，指向性强，可以具体指出哪条电缆或哪匝线圈出现问题，特别适于干式变压器、发电机绕组、高压开关柜、电缆等高压设备的局部放电检测及精确定位。附图说明图1为专利技术结构示意图；图2为本专利技术立体结构示意图；图3为本专利技术实施例一结构示意图；图4为本专利技术实施例一外形示意图；图5为本专利技术实施例二结构示意图；图6为本专利技术实施例二外形示意图；图中：硅橡胶包覆材料1、电脉冲接收线圈2、金属屏蔽聚焦罩3、脉冲超声接收器4、接收器信号输出接口5、连接软管6、信号处理装置外绝缘层7、信号处理装置外壳8、信号处理电路板9、内置电池10、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种局放三维空间定位传感器，其特征在于：包含硅橡胶包覆材料（1）、电脉冲接收线圈（2）、金属屏蔽聚焦罩（3）、脉冲超声接收器（4）、接收器信号输出接口（5）、连接软管（6）、信号处理装置外绝缘层（7）、信号处理装置外壳（8）、信号处理电路板（9）和光纤输出接口（11）；金属屏蔽聚焦罩（3）前端的开口呈筒形或喇叭形，在开口内安装电脉冲接收线圈（2）和脉冲超声接收器（4）；电脉冲接收线圈（2）与金属屏蔽聚焦罩（3）内壁之间留有缝隙，该缝隙既能屏蔽侧方的干扰信号，使电脉冲接收线圈（2）定向接收正前方的信号，还可避免因电脉冲接收线圈（2）与金属屏蔽聚焦罩（3）距离过近影响信号接收，保证传感器对电脉冲信号具有较高的灵敏度；金属屏蔽聚焦罩（3）后侧内，嵌入式安装脉冲超声接收器（4）；安装时保证脉冲超声接收器（4）接收端面指向正前方；电脉冲接收线圈（2）和脉冲超声接收器（4）接收到的局放信号通过接收器信号输出接口（5）经连接软管（6）输入到信号处理电路板（9），信号处理电路板（9）设置在信号处理装置外壳（8）内，信号处理电路板（9）对信号进行信号处理和光电转换；转换后的光信号通过信号处理装置外壳（8）上的光纤输出接口（11）输出，经光纤连接至局放检测设备进行显示定位；电脉冲接收线圈（2）、金属屏蔽聚焦罩（3）和脉冲超声接收器（4）外部由硅橡胶包覆材料（1）整体包覆，信号处理装置外壳（8）的内外整体设有信号处理装置外绝缘层（7），避免与被检测设备高压部位直接接触。...

【技术特征摘要】
1.一种局放三维空间定位传感器，其特征在于：包含硅橡胶包覆材料（1）、电脉冲接收
线圈（2）、金属屏蔽聚焦罩（3）、脉冲超声接收器（4）、接收器信号输出接口（5）、连接软管
（6）、信号处理装置外绝缘层（7）、信号处理装置外壳（8）、信号处理电路板（9）和光纤输出接
口（11）；金属屏蔽聚焦罩（3）前端的开口呈筒形或喇叭形，在开口内安装电脉冲接收线圈
（2）和脉冲超声接收器（4）；电脉冲接收线圈（2）与金属屏蔽聚焦罩（3）内壁之间留有缝隙，
该缝隙既能屏蔽侧方的干扰信号，使电脉冲接收线圈（2）定向接收正前方的信号，还可避免
因电脉冲接收线圈（2）与金属屏蔽聚焦罩（3）距离过近影响信号接收，保证传感器对电脉冲
信号具有较高的灵敏度；金属屏蔽聚焦罩（3）后侧内，嵌入式安装脉冲超声接收器（4）；安装
时保证脉冲超声接收器（4）接收端面指向正前方；
电脉冲接收线圈（2）和脉冲超声接收器（4）接收到的局放信号通过接收器信号输出接
口（5）经连接软管（6）输入到信号处理电路板（9），信号处理电路板（9）设置在信号处理装置
外壳（8）内，信号处理电路板（9）对信号进行信号处理和光电转换；转换后的光信号通过信
号处理装置外壳（8）上的光纤输出接口（11）输出，经光纤连接至局放检测设备进行显示定
位；
电脉冲接收线圈（2）、金属屏蔽聚焦罩（3）和脉冲超声接收器（4）外部由硅橡胶包覆材
料（1）整体包覆，信号处理装置外壳（8）的内外整体设有信号处理装置外绝缘层（7），避免与
被检测设备高压部位直接接触。
2.根据权利要求1所述的一种局放三维空间定位传感器，其特征在于：信号处理装置外
壳（8）上设有绝缘杆连接座（12），使用时根据操作距离在绝缘杆连接座（12）上安装绝缘杆。
3.根据权利要求1或2所述的一种局放三维空间定位传感器，其特征在于：信号处理装
置外壳（8）内设有内置电池（10）供电，无需外接电源。
4.根据权利要求1或2所述的一种局放三维空间定位传感器，其特征在于：信号处理装
置外壳（8）为铝合金或其它金属外壳。
5.一种用局放三维空间定位传感器对高压电气设备故障进行定位的方法，其特征在于
包含如下工艺步骤：
使用一种局放三维空间定位传感器进行定位，该传感器包含硅橡胶包覆材料（1）、电
脉冲接收线圈（2）、金属屏蔽聚焦罩（3）、脉冲超声接收器（4）、接收器信号输出接口（5）、连
接软管（6）、信号处理装置外绝缘层（7）、信号处理装置外壳（8）、信号处理电路板（9）和光纤
...

【专利技术属性】
技术研发人员：何平，徐丽媛，金春雷，路浩，
申请(专利权)人：保定天威新域科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13