專利名稱：絕緣子帶電檢測儀及其實施方法
技術領域：
本發明涉及一種絕緣子帶電檢測儀及其實施方法，屬于電力系統高壓設備絕緣的檢測裝置和檢測方法。
背景技術：
目前，檢測高壓線路上的復合絕緣子，一些地區已經開始使用電場法原理的帶電檢測儀來取代原來的目測和紅外成像儀的方法，這種方法可以檢測到絕緣子內部隱藏的缺陷，而且對外界環境要求很低，造價相對紅外成像儀也要低廉很多。電場法檢測復合絕緣子，是根據復合絕緣子表面縱向電場的分布來判斷其內部故障情況。圖1給出了一個簡化模型，當施加電壓時，絕緣子1A周圍存在著電場，此電場可分解成沿絕緣子縱向(與高壓電極11B與低壓電極11A連線相平行的方向)的分量和沿絕緣子徑向(與高低壓電極連線相垂直的方向)的分量，其中縱向電場被用于檢測復合絕緣子；圖1中曲線A是根據電磁場理論計算出的縱向電場強度沿絕緣子軸向的變化曲線。正常情況下該曲線是光滑的，顯“U”形，當絕緣子存在導通性缺陷2A時(見圖中黑點)，此處的電位變為一常數，由于電場強度是電位沿長度的變化率，因此此處的縱向電場強度將突然降低，做出的電場分布曲線也不再光滑，而是在相應的位置上有畸變(中間下陷，兩端上升)，見圖1中曲線B；由此可見，通過測量復合絕緣子的縱向電場分布，可以找出復合絕緣子的內絕緣導通性故障。
電場法帶電檢測復合絕緣子的技術雖然已經有了長足的發展，但是仍然有不足之處。首先，現有的檢測技術中，判斷檢測儀所處的位置都是靠傘裙的位置，通過反射或對射的方式，每經過一片傘裙測量一個數據點，然后將所有數據點連接起來，形成一條電場的曲線，再根據曲線的形狀確定絕緣子的是否有故障；但是復合絕緣子上傘裙的間距一般在4cm以上，每經過一片傘裙測量一個數據點，則連成數據的曲線有4cm以上的間隔。這樣由于數據點過少，連成的曲線不能真實反映電場的分布情況。因此，檢測的精度與傘裙間距有直接關系；傘裙間距越大，檢測的精度越小，越不容易發覺微小的缺陷。在現有技術中，檢測定位都是依靠傘裙，沒有在兩片傘裙之間增加測量點的技術方法。另外，測量電場的兩片極板位置都是放在檢測儀屏蔽結構的兩側，這樣測量的是兩片極板所在位置電場的平均值。由于檢測儀屏蔽結構具有一定厚度(一般在2cm以上)，而且屏蔽結構本身對電場產生畸變作用，所以檢測儀的靈敏度受到影響，不能檢測到高壓端5cm長的缺陷。現有的檢測儀測量高壓端導通性缺陷故障的最小長度為7cm，而許多現場絕緣子發生脆斷事故的部分在高壓端金具的根部，即金具與第一傘裙之間的某一部位，因此，檢測人員希望具有更高的靈敏度，能夠檢測到長度為5cm甚至更小的高壓端導通性缺陷，這樣就能將最小缺陷限制在高壓端第一傘裙以內，避免缺陷進一步向低壓端發展，極大地減少事故的發生率。
發明內容
本發明的目的是，提供一種絕緣子帶電檢測儀及其實施方法，用以提高使用電場法帶電測量絕緣子的靈敏度，可以檢測到絕緣子在高壓端存有的5cm甚至更加微小的缺陷。
本發明的技術方案是絕緣子帶電檢測儀包括支架、電場測量探頭和電路部分；所述的電路部分設有與電場探頭相聯的放大器，其輸出端與整流器相聯，整流器通過電壓頻率轉換器，與微處理器相聯，微處理器連接存儲器；電路部分還包括一與微處理器聯結的定位電路；所述的定位電路包括由多個光電管組成的光電管陣列，每一個光電管經過絕緣子傘裙發出位置信號給檢測儀微處理器，使檢測儀的測量位置可以在某一傘裙附近，也可以在兩片傘裙之間；所述的電場測量探頭由兩塊極板組成，兩塊極板均設置在屏蔽盒靠近高電壓端一側。
絕緣子帶電檢測儀的實施方法，其步驟是(1)，電場測量探頭感應絕緣子周圍空間電場，將電場信號經過放大器、整流器、電壓頻率轉換器，變換成頻率隨電場變化的方波信號，由微處理器接收并統計該信號；(2)，定位電路探測絕緣子空間位置和產生絕緣子的位置信號，將此信號作為觸發信號送入微處理器；微處理器在得到觸發信號后將檢測到的電場信號存入存儲器；(3)，將檢測儀沿絕緣子的表面滑過，檢測儀上的光電管陣列發出信號給微處理器，微處理器就自動測量一組電場數據；當檢測儀從絕緣子一端向另一端滑過，光電管陣列中的每一個光電管經過一片傘裙時，定位電路都會發一次信號給微處理器，檢測儀接到觸發信號就順序地測量并記錄所在位置的電場數值，通過計算機將這些數據連成曲線，就可以通過曲線的形狀判斷絕緣子的缺陷狀況，找到絕緣子高壓端的導通性缺陷。
本發明的優點在于由于使用設置在屏蔽盒靠近高電壓端一側的兩塊極板進行測量，并應用多點測量的方法，可有效地測量到絕緣子附近電場的真實情況，測量到的電場數據越多，就能檢測到越微小的缺陷，提高了測量的精度，可以檢測到高壓端5cm甚至更加微小的缺陷，此時缺陷還限制在高壓端第一片傘裙之內。
圖1為電場法檢測原理示意2為本發明的電路結構框3為光電管陣列測量示意4a、4b、4c、4d為高壓端缺陷絕緣子不同采樣點數的測量結果曲線圖具體實施方式
如圖2所示，絕緣子1帶電檢測儀由支架2、電場測量探頭3和電路部分4組成。當復合絕緣子含有導通性缺陷或者瓷質絕緣子串中含有零值絕緣子時，其周圍的電場將發生畸變，通過與無缺陷時的標準電場分布進行比較，就可以達到檢測目的。電場測量探頭3感應絕緣子1周圍空間電場，將電場信號經過放大器5、整流器6、電壓頻率轉換器7，變換成頻率隨電場變化的方波信號，由微處理器8接收并統計該信號；電路部分還包括定位電路9，它探測絕緣子1空間位置和產生絕緣子1的位置信號并送入微處理器8；微處理器8將檢測到的電場信號存入存儲器10。電場測量探頭3是由兩塊極板11組成，為了能避免高壓信號對電路的影響，將所有電路結構安放在屏蔽盒12內；測量探頭3的極板11和屏蔽盒12的位置結構是將兩塊測量極板11都放置在屏蔽盒12靠近高電壓方向的一側；電場測量探頭3測量到的電場數值，是兩塊測量極板11各自所處位置電場的平均值，而屏蔽盒12都具有一定厚度(不小于2cm)，所以當測量極板11放置在屏蔽盒12兩側時，測量到的電場數據實際上是兩塊極板11中間位置的電場數值；將電場測量探頭3的兩塊極板11放置到屏蔽盒12靠近高壓端一側，這樣測量到的電場數據就是屏蔽盒12靠近高壓端一側的電場數值，相比以前的方法更加靠近高壓端，而且消除了屏蔽結構的影響，因此能檢測到高壓端更小的導通性故障，從而提高了檢測儀的靈敏度。
如圖3所示，檢測儀定位電路9設有多個光電管組成光電管陣列13，當檢測儀在絕緣子1表面滑動時，每個光電管經過絕緣子傘裙14時，反射光引起光電管陣列13發出信號給檢測儀微處理器8，使微處理器8記錄當前位置的電場數值，每個光電管經過每一片絕緣子傘裙14時都會記錄一組電場數據，這樣檢測儀就可以得到多個觸發信號，即測量到一系列的電場數據，通過計算機得到絕緣子1表面電場分布的曲線；其測量位置可以在某一傘裙14附近，也可以在兩片傘裙14之間，增加每兩片絕緣子傘裙14之間測量點數的方法是，設置光電管陣列13的觸發測量結構可以在每兩片傘裙14之間順序測量多個位置的電場數據，從而提高了測量的精度。如果光電管陣列13的光電管數目只有一個，那么只能在每片傘裙14處測量電場數值，這樣在兩片傘裙14之間小于傘裙間距的電場畸變就不能被檢測到。如果光電管的數目增加到兩個，那么就可以在每兩片傘裙14之間增加一個測量點，使測量點數增加到以前的2倍，所以測量到的電場曲線比只有一個光電管時更接近真實情況。同樣，如果光電管的數目增加到三個，就可以在兩片傘裙14之間增加兩個測量點，測量到的電場曲線會更加逼近真實情況。所以，增加測量點數的方案提高了檢測的靈敏度。
如圖4所示為高壓端5cm缺陷絕緣子不同采樣點數的測量結果，即每兩片傘裙14之間測量1次、2次或多次電場數據得到的曲線和實際絕緣子1表面電場曲線分布的比較結果；圖4a顯示每兩片傘裙檢測一次時的電場強度分布曲線；圖4b顯示每兩片傘裙檢測兩次時的電場強度分布曲線；圖4c顯示每兩片傘裙檢測三次時的電場強度分布曲線；圖4d顯示實際電場強度分布曲線；由此可見，要想找到絕緣子1高壓端5cm的導通性缺陷，每兩片傘裙14之間測量的數據不能少于兩次。如果絕緣子傘裙14之間的距離更長，則每兩片傘裙14之間測量數據的次數還要增加。改變測量極板11的位置的方法是，將測量電場的兩片極板11的位置放置到檢測儀的同側(靠近高壓端的一側)，檢測儀的存在將使絕緣子1附近的電場發生畸變，因為檢測儀內部為電子電路，必須有屏蔽結構以降低高壓設備的干擾，而此金屬屏蔽結構對電場的畸變作用會降低檢測儀的靈敏度。將極板的11位置選擇在檢測儀屏蔽結構的一側，可以明顯地降低屏蔽結構的影響，使檢測儀靈敏度有所提高。
權利要求
1，一種絕緣子帶電檢測儀，包括支架、電場測量探頭和電路部分，其特征在于所述的電路部分設有與電場探頭(3)相聯的放大器(5)，其輸出端與整流器(6)相聯，整流器(6)通過電壓頻率轉換器(7)，與微處理器(8)相聯，微處理器(8)連接存儲器(10)；電路部分還包括一與微處理器(8)聯結的定位電路(9)；所述的定位電路(9)包括由多個光電管組成的光電管陣列(13)，每一個光電管經過絕緣子傘裙(14)發出位置信號給檢測儀微處理器(8)，使檢測儀的測量位置可以在某一傘裙(14)附近，也可以在兩片傘裙(14)之間；所述的電場測量探頭(3)由兩塊極板(11)組成，兩塊極板(11)均設置在屏蔽盒(12)靠近高電壓端的一側。
2，一種絕緣子的帶電檢測方法，其步驟是A、電場測量探頭(3)感應絕緣子(1)周圍空間電場，將電場信號經過放大器(5)、整流器(6)、電壓頻率轉換器(7)，變換成頻率隨電場變化的方波信號，由微處理器(8)接收并統計該信號；B、定位電路(9)探測絕緣子(1)空間位置和產生絕緣子(1)的位置信號，將此信號作為觸發信號送入微處理器(8)；微處理器(8)在得到觸發信號后將檢測到的電場信號存入存儲器(10)；C、將檢測儀沿絕緣子(1)的表面滑過，檢測儀上的光電管陣列(13)發出信號給微處理器(8)，微處理器(8)就自動測量一組電場數據；當檢測儀從絕緣子(1)一端向另一端滑過，光電管陣列(13)中的每一個光電管經過一片傘裙(14)時，定位電路(9)都會發一次信號給微處理器(8)，檢測儀接到觸發信號就順序地測量并記錄所在位置的電場數值，通過計算機將這些數據連成曲線，就可以通過曲線的形狀判斷絕緣子(1)的缺陷狀況，找到絕緣子(1)高壓端的導通性缺陷。
全文摘要
絕緣子檢測儀包括電場測量探頭和電路部分。電場測量探頭感應絕緣子周圍空間電場，將電場信號經過放大器、整流器、電壓頻率轉換器，變換成頻率隨電場變化的方波信號，由微處理器接收并存儲；定位電路探測絕緣子空間位置，并將該信號作為電場測量觸發信號送入微處理器；當檢測儀從絕緣子一端向另一端滑過，每個光電管經過一片傘裙，定位電路都會發一次信號給微處理器，測量并記錄一個電場數值，通過連成的電場曲線形狀可判斷絕緣子缺陷狀況。兩塊極板都在屏蔽盒靠近高壓端一側的布置方式和多點測量方法可檢測到高壓端長度小于5cm的缺陷。
文檔編號G01R31/02GK1719269SQ20051006333
公開日2006年1月11日 申請日期2005年4月8日 優先權日2005年4月8日
發明者李成榕, 程養春, 李明 申請人:華北電力大學(北京)