专利名称：检测带电电缆或设备中局部放电的便携检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测位于地上或地下(如在检修人孔中)的带电电压配电电缆和/或设备中的局部放电的便携式检测装置。
电力事业对于他们的电力输送和配电系统的更好的可靠性和更高的安全性方面的技术进步有着强烈的兴趣。他们对系统构成的评估、控制和通信设备、安装和非破坏性测量技术等投入巨大投资，其目的在于使得停电和不可避免的系统停机维修时间尽可能地小。由于要使电缆及其接头现状不致于造成对去维修配电线和设备的操作人员安全的危害，在维修期间要连续供电是困难的。
电力事业总是努力于改进他们的操作人员在检修人孔中或在地面电力大范围配电网络中进行检修工作时的安全性。因此，需要提供一种简单的便携式工具以便检查人孔中或地面上的电缆及其接头的状态，以便确保使用者更大的安全性和在系统正常供电情况下能估测出电缆和接头中的局部放电水平。因为这种工作电压上的放电给出在不久的将来出现严重问题的可靠指示，因此局部放电测量提供一种最有益的对压制的固体电介质性能的非破坏性的测试。
然而，局部放电的测量由于在维持电缆高负荷电流正常供电时要排除外部电磁干扰而变得很困难。使用低频率(0.001Hz)测试源的平衡电桥，它虽然对于常规的断开或非断开测试是难于使用的，但它是一种解决方式。因此，需提供一种以分贝、微伏等表示的能检测非电信号的检测装置，它与用标准技术(以微库伦表示)测量的局部放电相对应。
本发明的一个目的是提供一便携式检测装置，它能检测带电电压配电电缆和/或设备中的局部放电，对于电力公司所雇用的一般维修人员能方便地使用它，且它提供指示局部放电和放电的大小的信号或警报，并指出该放电的部位。
本发明的另一目的是提供一检测局部放电的便携式检测装置，它使故障的危害几乎为零，因此人员能在带电设备旁工作而不必担心任何触电事故。
本发明的再一目的是提供一种在带电电压配电电缆和/或设备中检测局部放电的便携式检测装置，且该装置有探头选择用于检测位于地上或地下的带电配电电缆和设备中的局部放电，在检修人孔中指明存在故障、及其位置和故障的大小，以决定带电设备是否该断电以便人员对其或靠近维修操作。
广义来说，按上述目的，本发明提供一种用于检测带电电压配电电缆和/或设备中局部放电的便携式检测装置。该装置包含固定在一绝缘的便携装置上的一探头，以便用手移动该探头。一检测器电路连接到该探头，用于检测由局部放电发射的5至10MHz范围内的局部放电信号。该检测装置有一输入衰减器连到探头用于降低检测信号的电平到所需电平。该装置还设有变换电路装置用于将所检测到的信号变为预定的频率信号，基本上与噪声分离开，且代表了所检测的局部放电信号的大小。该装置进一步设有放大电路装置，用于放大所述预定频率信号。也设有输出电路装置用于产生表明局部放电存在和其大小的指示信号。
现在参照附图来描述本发明的最佳实施例，其中
图1是表明用于检测带电电压配电网络中的局部放电的本发明的便携式检测装置的结构方框图;
图2A是表明构成该装置的扫描头的金属环形探头结构的平面图;
图2B是图2A中的环的端视图;
图3是构成本发明装置的扫描头的无方向性导体棒的简略示图;
图4A是构成扫描头的金属板接触探头的侧视图;
图4B是图4A的平面视图;
图5A是构成本探测装置的扫描头的单向性的接触探头的平面视图;
图5B是图5A的侧视图;和图6是表明与扫描头相连接的检测电路结构的简略视图。
现在参看图1，总体是用10表明本发明的便携式检测装置的以方框形式表示的电路结构。该检测器基本上由两部分组成，即由选择探头构成的扫描头11，这将在后面描述，它可用一绝缘便携式装置对其人工移动，使其与带电电缆或导体和/或设备相对应，以便检测其中的局部放电。电路的第二部分为由连接到探头11的电路构成的便携式检测器，它能以本技术领域中技术人员所知方式便于维修人员的携带。该扫描头11通过电缆13连接到便携式检测器。
试验表明电缆绝缘中的局部放电产生短的高频电流脉冲，它扩展并产生干扰接收的无线电信号的电磁波。因此，一个备有不同电磁探头11的窄带射频检测器(这将在以后参照图2-5讲述)用作为确保使有最大灵敏度和相当良好选择性的频率和频带的适当装置，在那频率和频带上不存在无线电干扰，且由于模拟间隙而在电缆中产生的局部放电引起的能量量度比没有放电时的噪声电平大得多。实验表明局部放电产生的频率主要在0至50MHz之间。然而具有满意的低噪声电平、最大动态范围、最大选择性和没有无线电干扰的频率在5到10MHz范围内。因此，便携式检测器12其工作设定在这选定的频率范围内。
检测器12主要由一输入衰减器14通过电缆13连接到扫描头11构成。衰减器14设有多个可供选择的衰减电路14′(见图6)，通过开关15对该电路选择性连接，因此由操作者将探头11连到所选定的衰减电路14′的一个电路上。该衰减器被连接到一放大电路16。通过衰减器，操作者选择适当的输入信号的分贝电平馈送到放大级16。必须指出由局部放电产生的电磁信号的值正比于放电的大小。因此，这种输入信号可由衰减电路14′将其衰减到所需的低电平上。
本发明的检测器电路调谐到选定的频率，此处为7MHz、且该信号在馈送到混频电路17之前由放大器16对其进行放大。
混频电路17作为一个变频器，以便在它的输出上产生一已知频率为455KHz的信号。这一频率信号在幅值上的变化仅取决于局部放电信号的大小。通过将所检测的7MHz的信号与由本机振荡器18产生的已知频率信号相混频，在混频器17中获得455KHz的输出信号。因此，本机振荡器将产生一被7MHz信号相减，而能产生455KHz输出信号的频率，且保留与所检测的局部放电信号相同幅值比率。该预定的455KHz的频率信号通过连接线19连接到滤波器电路20。
滤波电路20从混频器的输出信号中滤除不需要的信号，例如高次谐波和其它噪声信号，然后将经滤波过的信号馈送到455KHz放大电路21，该放大电路21放大上述信号增益，以便给检测器更高的灵敏度。放大器21的输出22馈入另一个455KHz放大级，该放大级也放大信号增益，且将同样信号馈入两个输出电路，一个由矫正检测电路24构成，另一个由VU电表(音量单位计)25构成。
电路24在图6中简略加以说明，它起一个二极管的作用，将矫正后的信号馈送到低频放大器26，该放大器26驱动一个扬声器，该扬声器发出模拟于所检测的局部放电的信号。一个附加输出28也用来将这信号馈送到任何监控探测头的附加设备上，该探测头能提供打印输出，或其它本技术领域技术人员显而易见的信息形式。
放大器23的输出29也连到计量装置放大器30，该放大器30的一个输出30′连接到VU表(音量单位计)25以提供局部放电大小的读出。其另一输出30″连到报警器31，一旦局部放电超过危险电平则报警器31发出报警音响，警告操作者为了他人身安全必须拆去该设备或对电缆所加的电压。
参看图2A和2B，那儿显示了扫描头或探头11的具体结构的一实施例。如图所示，探头由金属环32(这儿用铜管)组成，其中两对置的自由端33用同轴电缆12与之相连，该电缆又连到一耦合电路40。该耦合电路设有调谐电路42和旁路连接线42′，由开关41和41′对其选择，以便适当地耦合连接到检测器。一绝缘支承柄34也与铜管相连，以便人员操作铜管且在电缆的横截面中进行扫描。这种类型的探头实际上实用于架空输电电缆。
图2B是上述铜管的侧视图(端视图)，用小箭头表示它的移动方向，该小箭头的方向基本上与电力配电电线相平行。
图3显示了扫描头的第二种类型，如图所示它由金属导电棒35构成，它对局部放电故障的测定无方向性。该棒可以是铜导体棒，它主要用于地下配电网的定期预防性维修，且它只给出从检修人孔的外面直到电缆绝缘本身的测试区中的局部放电的总的概念。事实上，它专门设计为用于通过检修人孔孔盖上的孔口而进行的检测。如图4A和4B所示，双向接触探头由一小金属铜板36或铜片组成，它的表面积和厚度由所需灵敏度来选定。该金属板涂复一层绝缘材料，以防止与其它金属部件直接接触，如测试中用的电缆同轴中性线或其它接地导体等。这铜片最好带有J米(J-meter)的绝缘棒(图中未标明)。为了确定沿电缆或接头局部放电的位置，探头必须在绝缘表面上缓慢通过，且注意观察检测器的表头，看读数在什么位置上达到最大值。这一最大值点标示了局部放电的源。
图5A和5B显示了探头构造的又一实施例。如图所示，该探头是单向接触探头，它由一对金属板37通过绝缘材料38叠压隔离构成。对于图2至图5所示的如所述的全部探头，它们如前面所述都设有耦合电路40。本发明的范围包括任何对其显而易见的修改，只要这种修改不超出所附权利要求书所述范围。
权利要求
1.一种检测带电电压配电电缆和/或设备的局部放电的便携式检测装置，所述装置包含一装有绝缘便携装置的探头、该绝缘便携装置用于人工移动所述探头；一检测器电路，它连接于所述探头、用于检测所述局部放电发射的5至10MHz范围内的局部放电信号，所述检测器电路包含一输入衰减器电路、它连接到所述探头以便把所述检测的信号降低到所需电平；变换电路装置、它将所述检测信号变换为基本上脱离噪声且代表了所述检测的局部放电信号大小的预定频率信号；放大电路装置、它放大所述预定频率信号；和输出电路装置、它用于产生指示局部放电的存在及其大小的信号。
2.如权利要求1所述便携检测装置，其特征在于，所述变换电路装置包含一混频电路，用于把所述检测信号与来自一本机振荡器电路的一已知频率信号相混频，产生一预定的较低频率的信号。
3.如权利要求2所述便携检测装置，其特征在于，所述变换电路装置也包含一滤波电路，它滤除与所述预定频率信号在一起的不需要的频率信号。
4.如权利要求3所述便携检测装置，其特征在于，在所述输入衰减器和所述混频电路之间设有相连接的放大器，放大在所述衰减器输出端上且代表了所检测信号的被衰减了的输出信号。
5.如权利要求4所述便携检测装置，其特征在于，所述放大电路装置包含至少一个进一步的放大器，来放大馈送到所述输出电路装置的所述预定频率信号。
6.如权利要求5所述便携检测装置，其特征在于，所述输出电路装置包含一矫正检测电路，用来矫正所述预定频率信号，然后馈送到一低频(可听见的声频)再生装置。
7.如权利要求5所述便携检测装置，其特征在于，所述输出电路装置包含一计量装置，用于指示所述预定频率信号的大小，所述预定频率信号的大小正比于由所述探头检测的所述局部放电信号的大小。
8.如权利要求7所述便携检测装置，其特征在于，进一步设有与所述计量装置相联系的可听见报警装置，所述可听报警装置指示由所述检测信号决定的报警条件。
9.如权利要求8所述便携检测装置，其特征在于，所述计量装置是一个Vu计量表(音量单位计)，它由输出放大器馈给，所述输出放大器也馈给所述可听报警装置。
10.如权利要求6所述便携检测装置，其特征在于，所述检测电路连接到一输出低频放大器，以驱动所述音频再生装置。
11.如权利要求2所述便携检测装置，其特征在于，所述混频电路是一变频器，产生一445KHz的预定频率信号，所述检测信号是一7MHz信号，所述振荡器频率使所述7MHz信号降到所述455KHz的信号且保留相同的幅值比率。
12.如权利要求2所述便携检测装置，其特征在于，所述输入衰减电路通过一屏蔽电缆连接到所述探头。
13.如权利要求2所述便携检测装置，其特征在于，所述输入衰减电路设有多个衰减电路，且开关装置根据所需分贝电平信号连接所述探头到所述无源衰减电路中选定的一个。
14.如权利要求13所述便携检测装置，其特征在于，所述探头由一金属环构成，所述金属环基本上垂直于配电电缆，且沿其移动以便检测局部放电故障。
15.如权利要求13所述便携检测装置，其特征在于，所述探头是一金属导电棒，所述棒提供局部放电故障的全向性检测。
16.如权利要求13所述便携检测装置，其特征在于，所述探头是一用金属板构成的接触探头，其上有绝缘涂层。
17.如权利要求13所述便携检测装置，其特征在于，所述探头是一用绝缘材料隔离叠压的一对金属板构成的单向接触探头。
全文摘要
一种检测带电电压配电电缆和/或设备的局部放电的便携式检测装置。该装置包含一装有绝缘便携手柄的探头，该手柄用于人工移动探头。一检测器装置连接于该探头，以便检测由局部放电发射的5至10MHz的信号。检测装置有一输入衰减器电路，一变换电路将检测信号变换为基本脱离噪声且代表所检测的局部放电信号大小的一预定频率信号。一放大器电路放大该预定频率信号，且一输出电路产生信号以指示局部放电的存在及其大小。
文档编号G01R31/12GK1046045SQ90100679
公开日1990年10月10日 申请日期1990年2月10日 优先权日1989年3月31日
发明者安东尼奥·冈萨雷斯 申请人:海德勒-魁北克