專利名稱：檢測帶電電纜或設備中局部放電的便攜檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于檢測位于地上或地下(如在檢修人孔中)的帶電電壓配電電纜和/或設備中的局部放電的便攜式檢測裝置。
電力事業對于他們的電力輸送和配電系統的更好的可靠性和更高的安全性方面的技術進步有著強烈的興趣。他們對系統構成的評估、控制和通信設備、安裝和非破壞性測量技術等投入巨大投資，其目的在于使得停電和不可避免的系統停機維修時間盡可能地小。由于要使電纜及其接頭現狀不致于造成對去維修配電線和設備的操作人員安全的危害，在維修期間要連續供電是困難的。
電力事業總是努力于改進他們的操作人員在檢修人孔中或在地面電力大范圍配電網絡中進行檢修工作時的安全性。因此，需要提供一種簡單的便攜式工具以便檢查人孔中或地面上的電纜及其接頭的狀態，以便確保使用者更大的安全性和在系統正常供電情況下能估測出電纜和接頭中的局部放電水平。因為這種工作電壓上的放電給出在不久的將來出現嚴重問題的可靠指示，因此局部放電測量提供一種最有益的對壓制的固體電介質性能的非破壞性的測試。
然而，局部放電的測量由于在維持電纜高負荷電流正常供電時要排除外部電磁干擾而變得很困難。使用低頻率(0.001Hz)測試源的平衡電橋，它雖然對于常規的斷開或非斷開測試是難于使用的，但它是一種解決方式。因此，需提供一種以分貝、微伏等表示的能檢測非電信號的檢測裝置，它與用標準技術(以微庫倫表示)測量的局部放電相對應。
本發明的一個目的是提供一便攜式檢測裝置，它能檢測帶電電壓配電電纜和/或設備中的局部放電，對于電力公司所雇用的一般維修人員能方便地使用它，且它提供指示局部放電和放電的大小的信號或警報，并指出該放電的部位。
本發明的另一目的是提供一檢測局部放電的便攜式檢測裝置，它使故障的危害幾乎為零，因此人員能在帶電設備旁工作而不必擔心任何觸電事故。
本發明的再一目的是提供一種在帶電電壓配電電纜和/或設備中檢測局部放電的便攜式檢測裝置，且該裝置有探頭選擇用于檢測位于地上或地下的帶電配電電纜和設備中的局部放電，在檢修人孔中指明存在故障、及其位置和故障的大小，以決定帶電設備是否該斷電以便人員對其或靠近維修操作。
廣義來說，按上述目的，本發明提供一種用于檢測帶電電壓配電電纜和/或設備中局部放電的便攜式檢測裝置。該裝置包含固定在一絕緣的便攜裝置上的一探頭，以便用手移動該探頭。一檢測器電路連接到該探頭，用于檢測由局部放電發射的5至10MHz范圍內的局部放電信號。該檢測裝置有一輸入衰減器連到探頭用于降低檢測信號的電平到所需電平。該裝置還設有變換電路裝置用于將所檢測到的信號變為預定的頻率信號，基本上與噪聲分離開，且代表了所檢測的局部放電信號的大小。該裝置進一步設有放大電路裝置，用于放大所述預定頻率信號。也設有輸出電路裝置用于產生表明局部放電存在和其大小的指示信號。
現在參照附圖來描述本發明的最佳實施例，其中
圖1是表明用于檢測帶電電壓配電網絡中的局部放電的本發明的便攜式檢測裝置的結構方框圖;
圖2A是表明構成該裝置的掃描頭的金屬環形探頭結構的平面圖;
圖2B是圖2A中的環的端視圖;
圖3是構成本發明裝置的掃描頭的無方向性導體棒的簡略示圖;
圖4A是構成掃描頭的金屬板接觸探頭的側視圖;
圖4B是圖4A的平面視圖;
圖5A是構成本探測裝置的掃描頭的單向性的接觸探頭的平面視圖;
圖5B是圖5A的側視圖;和圖6是表明與掃描頭相連接的檢測電路結構的簡略視圖。
現在參看圖1，總體是用10表明本發明的便攜式檢測裝置的以方框形式表示的電路結構。該檢測器基本上由兩部分組成，即由選擇探頭構成的掃描頭11，這將在后面描述，它可用一絕緣便攜式裝置對其人工移動，使其與帶電電纜或導體和/或設備相對應，以便檢測其中的局部放電。電路的第二部分為由連接到探頭11的電路構成的便攜式檢測器，它能以本技術領域中技術人員所知方式便于維修人員的攜帶。該掃描頭11通過電纜13連接到便攜式檢測器。
試驗表明電纜絕緣中的局部放電產生短的高頻電流脈沖，它擴展并產生干擾接收的無線電信號的電磁波。因此，一個備有不同電磁探頭11的窄帶射頻檢測器(這將在以后參照圖2-5講述)用作為確保使有最大靈敏度和相當良好選擇性的頻率和頻帶的適當裝置，在那頻率和頻帶上不存在無線電干擾，且由于模擬間隙而在電纜中產生的局部放電引起的能量量度比沒有放電時的噪聲電平大得多。實驗表明局部放電產生的頻率主要在0至50MHz之間。然而具有滿意的低噪聲電平、最大動態范圍、最大選擇性和沒有無線電干擾的頻率在5到10MHz范圍內。因此，便攜式檢測器12其工作設定在這選定的頻率范圍內。
檢測器12主要由一輸入衰減器14通過電纜13連接到掃描頭11構成。衰減器14設有多個可供選擇的衰減電路14′(見圖6)，通過開關15對該電路選擇性連接，因此由操作者將探頭11連到所選定的衰減電路14′的一個電路上。該衰減器被連接到一放大電路16。通過衰減器，操作者選擇適當的輸入信號的分貝電平饋送到放大級16。必須指出由局部放電產生的電磁信號的值正比于放電的大小。因此，這種輸入信號可由衰減電路14′將其衰減到所需的低電平上。
本發明的檢測器電路調諧到選定的頻率，此處為7MHz、且該信號在饋送到混頻電路17之前由放大器16對其進行放大。
混頻電路17作為一個變頻器，以便在它的輸出上產生一已知頻率為455KHz的信號。這一頻率信號在幅值上的變化僅取決于局部放電信號的大小。通過將所檢測的7MHz的信號與由本機振蕩器18產生的已知頻率信號相混頻，在混頻器17中獲得455KHz的輸出信號。因此，本機振蕩器將產生一被7MHz信號相減，而能產生455KHz輸出信號的頻率，且保留與所檢測的局部放電信號相同幅值比率。該預定的455KHz的頻率信號通過連接線19連接到濾波器電路20。
濾波電路20從混頻器的輸出信號中濾除不需要的信號，例如高次諧波和其它噪聲信號，然后將經濾波過的信號饋送到455KHz放大電路21，該放大電路21放大上述信號增益，以便給檢測器更高的靈敏度。放大器21的輸出22饋入另一個455KHz放大級，該放大級也放大信號增益，且將同樣信號饋入兩個輸出電路，一個由矯正檢測電路24構成，另一個由VU電表(音量單位計)25構成。
電路24在圖6中簡略加以說明，它起一個二極管的作用，將矯正后的信號饋送到低頻放大器26，該放大器26驅動一個揚聲器，該揚聲器發出模擬于所檢測的局部放電的信號。一個附加輸出28也用來將這信號饋送到任何監控探測頭的附加設備上，該探測頭能提供打印輸出，或其它本技術領域技術人員顯而易見的信息形式。
放大器23的輸出29也連到計量裝置放大器30，該放大器30的一個輸出30′連接到VU表(音量單位計)25以提供局部放電大小的讀出。其另一輸出30″連到報警器31，一旦局部放電超過危險電平則報警器31發出報警音響，警告操作者為了他人身安全必須拆去該設備或對電纜所加的電壓。
參看圖2A和2B，那兒顯示了掃描頭或探頭11的具體結構的一實施例。如圖所示，探頭由金屬環32(這兒用銅管)組成，其中兩對置的自由端33用同軸電纜12與之相連，該電纜又連到一耦合電路40。該耦合電路設有調諧電路42和旁路連接線42′，由開關41和41′對其選擇，以便適當地耦合連接到檢測器。一絕緣支承柄34也與銅管相連，以便人員操作銅管且在電纜的橫截面中進行掃描。這種類型的探頭實際上實用于架空輸電電纜。
圖2B是上述銅管的側視圖(端視圖)，用小箭頭表示它的移動方向，該小箭頭的方向基本上與電力配電電線相平行。
圖3顯示了掃描頭的第二種類型，如圖所示它由金屬導電棒35構成，它對局部放電故障的測定無方向性。該棒可以是銅導體棒，它主要用于地下配電網的定期預防性維修，且它只給出從檢修人孔的外面直到電纜絕緣本身的測試區中的局部放電的總的概念。事實上，它專門設計為用于通過檢修人孔孔蓋上的孔口而進行的檢測。如圖4A和4B所示，雙向接觸探頭由一小金屬銅板36或銅片組成，它的表面積和厚度由所需靈敏度來選定。該金屬板涂復一層絕緣材料，以防止與其它金屬部件直接接觸，如測試中用的電纜同軸中性線或其它接地導體等。這銅片最好帶有J米(J-meter)的絕緣棒(圖中未標明)。為了確定沿電纜或接頭局部放電的位置，探頭必須在絕緣表面上緩慢通過，且注意觀察檢測器的表頭，看讀數在什么位置上達到最大值。這一最大值點標示了局部放電的源。
圖5A和5B顯示了探頭構造的又一實施例。如圖所示，該探頭是單向接觸探頭，它由一對金屬板37通過絕緣材料38疊壓隔離構成。對于圖2至圖5所示的如所述的全部探頭，它們如前面所述都設有耦合電路40。本發明的范圍包括任何對其顯而易見的修改，只要這種修改不超出所附權利要求書所述范圍。
權利要求
1.一種檢測帶電電壓配電電纜和/或設備的局部放電的便攜式檢測裝置，所述裝置包含一裝有絕緣便攜裝置的探頭、該絕緣便攜裝置用于人工移動所述探頭；一檢測器電路，它連接于所述探頭、用于檢測所述局部放電發射的5至10MHz范圍內的局部放電信號，所述檢測器電路包含一輸入衰減器電路、它連接到所述探頭以便把所述檢測的信號降低到所需電平；變換電路裝置、它將所述檢測信號變換為基本上脫離噪聲且代表了所述檢測的局部放電信號大小的預定頻率信號；放大電路裝置、它放大所述預定頻率信號；和輸出電路裝置、它用于產生指示局部放電的存在及其大小的信號。
2.如權利要求1所述便攜檢測裝置，其特征在于，所述變換電路裝置包含一混頻電路，用于把所述檢測信號與來自一本機振蕩器電路的一已知頻率信號相混頻，產生一預定的較低頻率的信號。
3.如權利要求2所述便攜檢測裝置，其特征在于，所述變換電路裝置也包含一濾波電路，它濾除與所述預定頻率信號在一起的不需要的頻率信號。
4.如權利要求3所述便攜檢測裝置，其特征在于，在所述輸入衰減器和所述混頻電路之間設有相連接的放大器，放大在所述衰減器輸出端上且代表了所檢測信號的被衰減了的輸出信號。
5.如權利要求4所述便攜檢測裝置，其特征在于，所述放大電路裝置包含至少一個進一步的放大器，來放大饋送到所述輸出電路裝置的所述預定頻率信號。
6.如權利要求5所述便攜檢測裝置，其特征在于，所述輸出電路裝置包含一矯正檢測電路，用來矯正所述預定頻率信號，然后饋送到一低頻(可聽見的聲頻)再生裝置。
7.如權利要求5所述便攜檢測裝置，其特征在于，所述輸出電路裝置包含一計量裝置，用于指示所述預定頻率信號的大小，所述預定頻率信號的大小正比于由所述探頭檢測的所述局部放電信號的大小。
8.如權利要求7所述便攜檢測裝置，其特征在于，進一步設有與所述計量裝置相聯系的可聽見報警裝置，所述可聽報警裝置指示由所述檢測信號決定的報警條件。
9.如權利要求8所述便攜檢測裝置，其特征在于，所述計量裝置是一個Vu計量表(音量單位計)，它由輸出放大器饋給，所述輸出放大器也饋給所述可聽報警裝置。
10.如權利要求6所述便攜檢測裝置，其特征在于，所述檢測電路連接到一輸出低頻放大器，以驅動所述音頻再生裝置。
11.如權利要求2所述便攜檢測裝置，其特征在于，所述混頻電路是一變頻器，產生一445KHz的預定頻率信號，所述檢測信號是一7MHz信號，所述振蕩器頻率使所述7MHz信號降到所述455KHz的信號且保留相同的幅值比率。
12.如權利要求2所述便攜檢測裝置，其特征在于，所述輸入衰減電路通過一屏蔽電纜連接到所述探頭。
13.如權利要求2所述便攜檢測裝置，其特征在于，所述輸入衰減電路設有多個衰減電路，且開關裝置根據所需分貝電平信號連接所述探頭到所述無源衰減電路中選定的一個。
14.如權利要求13所述便攜檢測裝置，其特征在于，所述探頭由一金屬環構成，所述金屬環基本上垂直于配電電纜，且沿其移動以便檢測局部放電故障。
15.如權利要求13所述便攜檢測裝置，其特征在于，所述探頭是一金屬導電棒，所述棒提供局部放電故障的全向性檢測。
16.如權利要求13所述便攜檢測裝置，其特征在于，所述探頭是一用金屬板構成的接觸探頭，其上有絕緣涂層。
17.如權利要求13所述便攜檢測裝置，其特征在于，所述探頭是一用絕緣材料隔離疊壓的一對金屬板構成的單向接觸探頭。
全文摘要
一種檢測帶電電壓配電電纜和/或設備的局部放電的便攜式檢測裝置。該裝置包含一裝有絕緣便攜手柄的探頭，該手柄用于人工移動探頭。一檢測器裝置連接于該探頭，以便檢測由局部放電發射的5至10MHz的信號。檢測裝置有一輸入衰減器電路，一變換電路將檢測信號變換為基本脫離噪聲且代表所檢測的局部放電信號大小的一預定頻率信號。一放大器電路放大該預定頻率信號，且一輸出電路產生信號以指示局部放電的存在及其大小。
文檔編號G01R31/12GK1046045SQ90100679
公開日1990年10月10日 申請日期1990年2月10日 優先權日1989年3月31日
發明者安東尼奧·岡薩雷斯 申請人:海德勒-魁北克