一种用于输配电线路局部放电检测的远程定向在线检测装置制造方法及图纸

一种用于输配电线路局部放电检测的远程定向在线检测装置，属测量领域。包括一个具有聚焦抛物面的声音接受盘，在声音接受盘的前焦点上设置一弯曲振动式压电传感器，设置一超声波转换/放大单元，超声波转换/放大单元的信号输入端与压电传感器的电信号输出电极连接；声波转换/放大单元的输出端与一发声器件和一电压数值显示器件连接。其将拾取到的超声波信号转换为人可识别的声/电信号，来定性、定量地判断局部放电故障易发部位是否存在污秽放电现象及污秽放电的强弱程度，其可大量减少使用人工、定检费用，减少以往的停电时间工作量，有效地保证电力设备的安全运行，节约维护费用。可广泛用于输配电网输电线路的在线检测与故障诊断领域。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于测量领域，尤其涉及一种用于远程非接触式检测输配电线路局部放电的装置。
技术介绍
输电线路是电力系统输电过程中必不可少的电气设备，它的可靠安全运行直接关系到整个电网的可靠性。输配电线路的局部放电故障易发部位(通常包括绝缘子及相关的电缆接头)在长期运行过程中，因空气污染、粉尘等原因，会导致其表面污染程度加大，最终形成局部或整体绝缘劣化，电气绝缘强度降低，甚至发生闪络现象或放电击穿故障，在业内简称之为“污闪”。对于输电线路的放电状况进行检测，成为掌握其运行状态的必要手段，也成为保证电力系统安全可靠供电的重要保证。从能量的角度来看，放电是一个能量瞬时爆发的过程，是电能以声能、光能、热能、 电磁能等形式释放出去的过程，在空气间隙中发生电气击穿时，放电瞬时完成，其电能瞬时转化为热能导致放电中心气体的膨胀，这种瞬时膨胀的结果以声波的形式传播出去，就是最初的声源。随着最初的声波传播，传播区域内的气体被加热，形成一个等温区，其温度高于环境温度，当这些气体冷却时，气体又开始收缩，收缩的结果就是较低频率和强度的后续波， 它可以是可闻声波或超声波。由于声学监测法与声信号的大小有很大关系，因此必须具有很高的灵敏度，才能捕捉到开始放电时产生的微弱的声信号，同时又不能受到噪声的干扰，造成误报警。为了达到不受到外界噪声干扰的目的，所取的频段必须避开人耳可听声音的频率范围，即 20Hz-20kHz，所以应当取频率大于20kHz的声信号，即超声波。根据放电的发展过程可知，放电是由弱到强逐步发展至闪络的，因此捕捉放电过程中产生的超声波信号，并根据超声波的声压大小变化，信号脉冲稀密变化，判断污秽放电的强度以及对系统威胁的大小，就可以在污秽程度较轻，仅出现微弱的放电时，发现它并采取措施，将事故的苗头消灭，避免更大的损失。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种用于输配电线路局部放电检测的远程定向在线检测装置，其采用在线远程定向聚焦拾音/定位的方法，捕捉放电过程中产生的超声波信号，将拾取到的超声波信号转换为人可识别的声/电信号，来定性、定量地判断局部放电故障易发部位是否存在污秽放电现象及污秽放电的强弱程度，其可大量减少使用人工、定检费用，减少以往的停电时间工作量，有效地保证电力设备的安全运行，节约维护费用。。本技术的技术方案是提供一种用于输配电线路局部放电检测的远程定向在线检测装置，包括一个具有聚焦抛物面的声音接受盘，其特征在所述声音接受盘的前焦点上设置一声音传感器；设置一超声波转换/放大单元；所述超声波转换/放大单元的信号输入端与声音传感器的电信号输出电极连接；所述声波转换/放大单元的输出端，与一个发声器件和/或一个电压数值显示器件连接；在声音接受盘的后方或侧面，设置手柄或操作柄。具体的，所述的声音传感器为弯曲振动式压电传感器。所述的弯曲振动式压电传感器包括一个前端带有开口的外壳；在外壳中设置一个与外壳固接的固定座；在朝向开口端的的固定座上设置一压电陶瓷晶片；所述压电陶瓷晶片的两个端面与贯穿固定座的输出信号电极分别对应连接；在压电陶瓷晶片的上面设置阻尼匹配金属圆片；在阻尼匹配金属圆片的上面设置一推向锥；在压电传感器外壳的开口端，设置防护网。进一步的，所述弯曲振动式压电传感器的中心频率为40kHz。所述的声波转换/放大单元包括依次连接的选频电路、混频电路、中频选频放大、 检波电路及功率放大电路，和与混频电路连接的本地振荡电路。所述的发声器件为喇叭或耳机，所述的电压数值显示器件为指针式或数字式电压表。与现有技术比较，本技术的优点是1.采用远程定向在线式非接触式测量，定向定位准确，可对配网输电线路上的局部放电和接触不良等故障进行远程带电监测，提供定性、定量的检测结果，避免进一步恶化及事故的发生；2.在线远程定向非接触式检测，可大量减少使用人工、定检费用，减少以往的停电时间工作量，保障供电可靠性率、增加设备使用年限、减少设备故障和事故、减少检修费用、 人力的投入达到增产、增效、安全的效益；3.数据采集档案化，为输电线路状态检修提供技术支持及理论依据；4.检测数据和档案的数字化与电力系统管理网络相结合后，有助于增加输电线路智能化程度和建立整个电力系统的绝缘监督网，作为智能电网建设的一项技术保证，为电力设备的全寿命管理提供技术保障。附图说明图1是本技术声音传感器的结构示意图；图2是整个检测装置的电路功能模块结构示意图。图中1为防护网，2为外壳，3为推向锥，4为阻尼匹配金属圆片，5为压电陶瓷晶片，6为固定座，7为电极，31为声音接受盘，32为声音传感器，33为超声波转换/放大单元， 34为发声器件，35为电压数值显示器件，36为于手持的手柄。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步说明。图1中，弯曲振动式压电传感器包括一个前端带有开口的外壳2，在外壳中设置一与外壳固接的固定座6，在朝向开口端的的固定座上设置一压电陶瓷晶片5，所述压电陶瓷晶片的两端面经贯穿固定座的电极7向后引出，构成压电传感器的电信号输出电极，在压电陶瓷晶片的上面设置阻尼匹配金属圆片4，在阻尼匹配金属圆片的上面设置一推向锥3， 在压电传感器外壳的开口端，设置防护网1。本技术方案中的超声波传感器采用压电式声传感器，压电晶体的振动模式采用了弯曲振动，因为弯曲振动压电换能器的结构简单、尺寸小、重量轻，机电耦合系数高，Q值高， 易于与空气匹配。现有的研究成果表明，由于污秽放电的每一次放电时间都很短，因此它的频谱很宽，相应的放电产生的声信号频谱也很宽，频谱范围从数百赫兹到数兆赫兹。从已有的试验结果来看，声发射信号的频谱分量主要集中在20kHz-150kHz之间，为了提高灵敏度，应选择频谱分量最大的频率，所以频率应当在20kHz-150kHz，再考虑到信号频率越高，在空气中传播时的衰减越大，本技术选择了 40kHz这一频率作为传感器的中心频率。对于接收用的传感器，总期望有较低的阻抗值，以便接收到较弱的声信号和输出较大的电压信号。本超声波传感器结构为敞开式，具有灵敏度高、体积小、易于制作等优点。压电陶瓷的表面镀有一层金属导体，也就是电极。当声压作用在压电陶瓷上时，在压电陶瓷表面产生的电荷是束缚电荷，不能被电路读出，电极的作用将束缚电荷转变为自由电荷，从而被电路读出。表面电极经导线与输出电极连接。压电组件以简支边的形式固定在基座上，在压电组件的中央部分用结合轴与圆锥状的推向锥连成一体，推向锥可以将声压有效地集中在压电晶体的中心，提高传感器的接收灵敏度。上述的部件都被安放在金属外壳内，金属外壳的前端用金属丝组成的防护网代替，使声波能够入射到压电陶瓷上。本技术中所用传感器的中心频率为40kHz，灵敏度约-65dB。根据污秽放电的发展过程可知，污秽放电是由弱到强逐步发展至闪络的，可以肯定放电过程中超声波信号的声压是由小到大变化，信号脉冲由稀疏到密集变化。根据超声波信号的特征，判断污秽放电的强度以及对系统威胁的大小，就可以在污秽程度较轻，仅出现微弱的放电时，发现它并采取措施，将事故的苗头消灭，避免更大的损失。图2中，本技术方案之远程定向在线检测装置，包括一个具有聚焦抛物面状的声音接受盘31，其在声音接受盘的前焦点上设置一声音传感器32，用于将接收到的超声波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陆茂鑫，王昭夏，周蓝波，浦盛斌，车霄霏，张宇，赵春琛，瞿龙宝，赵瑞忠，沈杰，余捷，关民安，张雪生，冯永万，
申请(专利权)人：上海市电力公司，
类型：实用新型
国别省市：