一种矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置，主要包括绝缘外壳、高频电流线圈、脉冲控制器以及可充电锂电池。本实用新型装置可模拟矿用高压电缆中内部放电、沿面放电及电晕放电等局部放电类型。本实用新型矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置，特别适合对高压矿用电缆的局部放电量标定与局部放电类型识别等工作。
【专利说明】—种矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置
【【技术领域】】
[0001]本实用新型涉及矿井中矿用高压电缆局部放电检测中的检测与定位技术，特别涉及一种矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置。
【【背景技术】】
[0002]矿用电力设备中的电缆是煤矿电力传输安全生产的关键设备，担负着安全生产的重任。2005-2010年的事故统计数据显示:直接机电事故死亡人数居第5位，由机电事故间接引发的瓦斯爆炸事故占瓦斯事故总数48.1%，间接引发的矿井火灾事故占火灾事故总数的80%。在机电事故中，高压电缆着火又是该类事故的主要原因，2010年全国煤矿共发生一次死亡10人以上重大和特别重大火灾事故5起，其中机电事故占4起，该4起事故均为电缆老化着火所致。因此，开展对矿用电力设备中绝缘缺陷发生机理研究，进而开发矿用电力设备的状态监测系统，提取预警信息进行矿用电力设备的绝缘状态监测，对降低矿井停电次数、减少矿井停电时间、保证井下安全用电具有重要的现实意义。 [0003]目前，带电检测以非侵入式局部放电检测方法为主，国内外已发明多种方法对电力电缆的局部放电进行监测，主要有高频电流脉冲法与超声波法与超高频法等(郑文栋.多传感器联合检测技术在XLPE电缆附件局部放电定位中的试验研究[JL2011.李天杰.煤矿电缆的选择技术探讨[J].科技与企业，2013，(03):294.李海英，李玄，宋建成.基于雷达图法的矿用高压电缆安全预警模型[J].煤炭学报，2012，(11):1941-1946.冯德旺，刘文虎.矿用电缆护套对电快速瞬变脉冲群感应耦合的影响[J].太原理工大学学报，2012，(02): 139-143张俊安.XLPE电缆附件局部放电UHF和VHF联合检测[J].2011.曹永军.煤矿井下电缆故障的查找与处理[J].陕西煤炭，2011，(01):88-89+113.)。
[0004]然而，在生产实践中发现，基于高频电流法的矿用电缆局部放电技术还存在一些问题。主要包括局部放电故障类型以及局部放电量的评估没有发生装置。由此导致各厂家检测数据不一致，数据对比分析困难。因此，设计矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置，可解决矿用高压电缆局部放电检测中面临的上述问题。
【实用新型内容】
[0005]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置，该装置可模拟矿用高压电缆中对应于内部放电、沿面放电以及电晕放电等局部放电类型的脉冲序列信号。
[0006]本实用新型采用如下技术方案:
[0007]一种矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置，包括绝缘外壳，所述绝缘外壳内安装有脉冲控制器和高频电流线圈，所述脉冲控制器的一端与电源相连，另一端与高频电流线圈相连。
[0008]作为本实用新型的优选实施例，所述电源为充电锂电池，该充电锂电池通过充电接口与外部的充电器相连。[0009]作为本实用新型的优选实施例，所述充电接口为防水插头，防护等级为IP65。
[0010]作为本实用新型的优选实施例，所述高频电流线圈由带驱动信号输入接口的罗戈夫斯基线圈构成。
[0011]所述高频电流线圈主要由钳形外壳、磁芯、线圈、积分电阻、无源带通滤波器、放电管、BNC接头组成；所述线圈缠绕在磁芯外围，所述磁芯设置在钳形外壳内，所述线圈的一个端部自钳形外壳引出并通过无源带通滤波器与BNC接头连接，所述积分电阻和放电管串联后连接在BNC接头两端，且积分电阻和放电管之间的结点与无源带通滤波器的输入端相连。
[0012]所述的脉冲控制器主要由FPGA、DAC以及DDR2构成；FPGA的一端与DDR2连接，另一端与DAC相连；所述DAC的另一端通过功率放大器与高频电流线圈的带驱动信号输入接口相连，将信号输出到高频电流线圈。
[0013]所述FPGA选用EP4CE15系列芯片。
[0014]所述线圈为罗戈夫斯基线圈，内径为8cm,频带为lkHz_5MHz。
[0015]所述线圈采用空心线圈结构。
[0016]所述绝缘外壳为环氧树脂材质，耐受不低于20kV电压。
[0017]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0018]1、发射线圈外壳与主机外壳均具有矿井现场要求的绝缘水平和隔爆要求，保证了使用人员操作该仪器时的安全性；
[0019]2、进行现场监测时，操作人员只需将钳形收发线圈安装在电缆接地线上，通过脉冲发射主机即可发射不同强度和频率的脉冲信号，通过计算发射脉冲和反射脉冲的时间差，可准确计算脉冲在电缆中的传播速度；通过计算发射脉冲和反射脉冲的幅值差，可准确计算脉冲沿电缆传输时的衰减系数，从而可以诊断出电缆中是否发生局部放电并定位放电点。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0020]图1为本实用新型矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置的结构示意图。
[0021]图2为本实用新型矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置的脉冲控制器组成示意图。
[0022]图3为本实用新型矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置的高频电流线圈基本结构示意图。
[0023]其中，充电接口 11、充电锂电池12、脉冲控制器13、高频电流线圈14、绝缘外壳15、现场可编程门阵列(FPGA) 21、高速数模转换芯片(DAC) 22、高速内存(DDR2 ) 23、钳形传感器外壳31、磁芯32、线圈33、积分电阻34、无源带通滤波器35、传感器放电管36、BNC接头37。
【【具体实施方式】】
[0024]以上仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细说明。[0025]本实用新型矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置结构如图1所示，包括绝缘外壳15，绝缘外壳15内设置有依次连接的充电接口 11、充电锂电池12、脉冲控制器13以及高频电流线圈14，其中:
[0026]所述充电接口 11为防水插头，防护等级为IP65。
[0027]所述充电锂电池12的一端通过绝缘外壳15上的充电接口 11与外部充电器连接，充电锂电池12的另外一端与脉冲控制器13连接，为脉冲控制器13提供电源。
[0028]高频电流线圈14由带驱动信号输入接口的罗戈夫斯基线圈构成，结构如图3所示，主要由钳形外壳31、磁芯32、线圈33、积分电阻34、无源带通滤波器35、放电管36、BNC接头37组成。所述线圈33缠绕在磁芯32外围，所述磁芯32设置在钳形外壳31内，所述线圈的一个端部自钳形外壳引出并通过无源带通滤波器35与BNC接头37连接，所述积分电阻34和放电管36串联后连接在BNC接头37两端，且积分电阻34和放电管36之间的结点与无源带通滤波器35的输入端相连。
[0029]所述脉冲控制器13的基本结构参阅图2所示，所述的脉冲控制器13固定于绝缘外壳15内，主要由现场可编程门阵列FPGA21、高速数模转换芯片DAC22以及高速内存DDR223构成。现场可编程门阵列FPGA21产生各种放电数据；现场可编程门阵列FPGA21的一端与大容量的高速内存23连接，将放电数据存储到大容量的高速内存23，现场可编程门阵列FPGA21的另一端与高速数模转换芯片DAC22的一端相连；高速数模转换芯片DAC22的另一端通过功率放大器与高频电流线圈14的带驱动信号输入接口相连，将信号输出到高频电流线圈14。
[0030]上述现场可编程门阵列FPGA选用ALTERA公司的EP4CE15系列芯片，可支持DDR2内存接口，输入输出接口支持1.5-V、l.8-V、2.5-V以及3.3_V等逻辑电平器件。
[0031]上述线圈14为罗戈夫斯基线圈，内径为8cm，频带为lkHz-5MHz，采用空心线圈结构，线圈材质为高频材质。
[0032]上述绝缘外壳15为环氧树脂材质，可耐受不低于20kV电压。
[0033]本实用新型矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置用在以下两个方面:
[0034]1.对地电波信号的放电量进行标定:
[0035]用户通过装置中的高速数模转换芯片(DAC)，可调节地电波信号的输出强度。信号输出强度有多个档次，每种档次对应不同的放电量，因此利用输出信号放电量的大小，可标定放电量。
[0036]2.对地电波检测到的放电模式进行识别:
[0037]利用装置大容量存储器存储的放电类型数据，产生各种类型的放电信号。每种放电类型信号的特征不同，根据地电波传感器检测到的特征信号，可判断放电模式。
[0038]本实用新型具有如下优点:1.本实用新型局部放电信号模式能够存储，确保局部放电信号模式的准确性及重复性。2.本实用新型现场使用时，操作人员只需将模拟装置卡住电缆，然后用高频电流传感器在电缆处采集数据，便可实现对放电量的标定以及放电模式的识别。
[0039]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置，其特征在于，包括绝缘外壳(15)，所述绝缘外壳(15)内安装有脉冲控制器(13)和高频电流线圈(14)，所述脉冲控制器的一端与电源相连，另一端与高频电流线圈相连。
2.如权利要求1所述的矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置，其特征在于:所述电源为充电锂电池(12)，该充电锂电池通过充电接口(11)与外部的充电器相连。
3.如权利要求2所述的矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置，其特征在于:所述充电接口(11)为防水插头，防护等级为IP65。
4.如权利要求1所述的矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置，其特征在于:所述高频电流线圈(14)由带驱动信号输入接口的罗戈夫斯基线圈构成。
5.如权利要求1或4所述的矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置，其特征在于:所述高频电流线圈(14)主要由钳形外壳(31)、磁芯(32)、线圈(33)、积分电阻(34)、无源带通滤波器(35)、放电管(36)、BNC接头(37)组成；所述线圈(33)缠绕在磁芯(32 )外围，所述磁芯(32 )设置在钳形外壳(31)内，所述线圈的一个端部自钳形外壳弓I出并通过无源带通滤波器(35 )与BNC接头(37 )连接，所述积分电阻(34 )和放电管(36 )串联后连接在BNC接头(37)两端，且积分电阻(34)和放电管(36)之间的结点与无源带通滤波器(35)的输入端相连。
6.如权利要求1所述的矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置，其特征在于:所述的脉冲控制器(13)主要由FPGA (21),DAC (22)以及DDR2 (23)构成；FPGA (21)的一端与DDR2连接，另一端与DAC (22)相连；所述DAC (22)的另一端通过功率放大器与高频电流线圈(14)的带驱动信号输入接口相连，将信号输出到高频电流线圈(14)。
7.如权利要求6所述的矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置，其特征在于:所述FPGA选用EP4CE15系列芯片。
8.如权利要求5所述的矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置，其特征在于:所述线圈(14)为罗戈夫斯基线圈，内径为8cm,频带为lkHz_5MHz。
9.如权利要求8所述的矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置，其特征在于:所述线圈(14)采用空心线圈结构。
10.如权利要求1所述的矿用高压电缆局部放电检测中的高频电流校验装置，其特征在于:所述绝缘外壳(15)为环氧树脂材质，耐受不低于20kV电压。
【文档编号】G01R31/11GK203479974SQ201320598779
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】梁得亮, 董跃进, 李洪杰, 唐明 申请人:西安交通大学, 山东容力达矿用电器设备有限公司