具有同步的局部放电检测系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及配置为检测要在局部放电检测系统中采用的同步信号的传感器设备。
【背景技术】
[0002]局部放电检测尤其用于识别和测量电气部件和装置中的局部放电，这些电气部件和装置诸如:中、高或超高压电缆、电缆接头、架空线路绝缘体、中和高压配电箱、利用GIS(Gas Insulated Switchgear，气体绝缘开关设备)的高和超高压电缆。
[0003]术语“局部放电”是要指示，当电气部件具有各种类型的缺陷时，在电气部件的电介质(绝缘)材料中发生的电荷的不期望重组，这最终导致电介质破坏。在这里，脉冲电流在电介质材料的部分中生成并且造成电磁波传播通过相关电力系统的电力或接地电缆，并且辐射通过各种周围介质(电介质材料、金属、空气等等)。
[0004]为了对AC (交流)电气部件执行局部放电测量，具有相位参考信号(即在相位和频率上与给电气部件供电的AC电压同步的信号)是重要的。
[0005]除其它的之外，文档W0-A-2009-150627描述了小型、完全绝缘并自供电的局部放电检测设备，该设备允许以最高的安全性执行测量，而不需要直接连接到所检查的系统。该设备包括适于充当电场传感器并且包括与第二导体合作的第一平面导体(即地平面)的宽带天线，其中第二导体的剖面在一个点或一条线处朝着第一平面导体靠拢。这种局部放电检测设备还可以检测同步信号，这种同步信号是通过拾取放电发生部件的供电电压获得的。
[0006]文档W0-A-2000-77535公开了用于在延长的时间段远程监视到设施和来自设施的净电力和电流流动的量值和方向的装置。该装置包括用于检测和测量从所监视的线路发出的磁场的设备，以及用于检测同步到从电力线路发出的电力系统频率(通常是电场)的信号的另一设备。
[0007]文档JP-A-6-11534公开了一种包括在电力电缆处提供的螺线管线圈检测部分的局部放电测量系统，其中电力电缆铺设在地下检修井内的管道中，输出信号被局部放电检测部分检测，接着检测信号被检测信号发送部分发送到检修井盖的天线。DC调节电源通过用于接收电源的变压器从电缆接收电力。电缆的所施加的电压相位信息在移动电话的电波上从提供有电压变压器的发送终端侧变电站发送。在检修井盖附近提供的局部电压和所施加电压相位接收设备被提供有无线电信号接收部分和电话信号接收天线，获得所测试的电力电缆的局部放电信号以及所施加的电压相位信息信号，接着利用所施加的电压相位作为参数分析局部放电脉冲。
【发明内容】
[0008]申请人体会到同步信号检测装置对于让局部放电检测参考给所测电气对象供电的电压的相位是必需的。在一些情况下，由与局部放电装置直接关联的装置进行的同步检测是困难或不可能的，因为，在适合于局部放电检测的位置，信号可能被屏蔽(例如被电气对象覆盖物)或者很弱，或者由于各种原因而不会被有效检测。
[0009]申请人发现，倘若局部放电检测装置的接收设备与同步信号的发送设备之间的传输延迟被肯定地评估并且在局部放电测量中考虑，在与局部放电检测位置不同的位置中检测同步信号是方便的。
[0010]申请人注意到，由文档JP-A-6-11534描述的装置不允许对同步信号的准确检测，并且由移动电话检测并随后发送的同步信号不代表可靠的参考信号。
[0011]申请人发现，定义确定性传输延迟的无线通信链路可以向包括局部放电检测装置和配置为远程检测同步信号的传感器设备的局部放电采集系统提供安全可靠的同步信号检测。
[0012]根据第一方面，本发明涉及用于检查电气对象操作的局部放电采集系统，所述系统包括:
[0013]-同步信号传感器设备，包括:
[0014]传感器模块，构造成远程检测由与电气对象操作相关联的交流电压生成的第一同步电磁信号并且提供对应的第一检测到的电信号；
[0015]发送设备，构造成辐射与所述第一检测到的电信号相关的第二同步电磁信号；及
[0016]-部分放电检测装置，包括:
[0017]接收设备，构造成接收所述第二同步电磁信号并且生成对应接收到的电信号，该电信号代表所述交流电压的至少一个定时参数；
[0018]接收设备和发送设备配置为建立定义确定性传输延迟的无线通信链路。
[0019]优选地，接收设备和发送设备构造成使得所述无线通信链路是以下链路之一:无线电链路、红外链路。
[0020]更优选地，所述无线通信链路是短距离链路。
[0021]在短距离链路的情况下，接收设备和发送设备构造成使得所述短距离链路基于以下技术之一:WiFi技术、ZigBee技术、蓝牙技术。根据另一个实施例，所述短距离链路是基于IMS(即工业科学和医疗)的。另选地，接收设备和发送设备构造成使得所述无线通信链路基于以下无线电链路之一:振幅调制AM无线电链路、频率调制FM无线电链路、短波SW无线电链路。
[0022]优选地，接收设备和发送设备构造成使得确定性传输延迟包括低于100 μ s的等待时间。
[0023]有利地，接收设备和发送设备构造成使得所述无线电链路基于采用实时和非缓冲流的连续通量传输。
[0024]优选地，其中接收设备和发送设备配置为根据扩频码技术并根据频移键控调制来操作。
[0025]根据特定实施例，检测系统还包括:
[0026]-另一同步信号传感器设备，包括:
[0027]另一传感器模块，构造成远程检测由与另一电气对象操作相关联的另一交流电压生成的另一第一同步电磁信号并且提供对应的另一第一检测到的电信号；
[0028]第一发送-接收设备，构造成辐射与所述另一第一检测到的电信号相关的另一第二同步电磁信号；
[0029]-另一局部放电检测装置，包括:
[0030]第二发送-接收设备，构造成接收所述另一第二同步电磁信号并且生成对应的另一接收到的电信号，该电信号代表所述另一交流电压的至少另一定时参数；
[0031 ] 其中所述第一发送-接收设备和所述第二发送-接收设备当中至少一个配置为作为网状网络的中间节点操作，该网状网络还包括建立所述无线通信链路以便发送和接收所述第二同步电磁信号的发送设备和接收设备。
[0032]优选地，所述局部放电检测装置还包括:
[0033]控制模块，构造成在检测系统的配置步骤中评估所述确定性传输延迟；
[0034]处理单元，构造成使接收到的电信号的相位移动所述经评估的确定性传输延迟，从而产生被移动的接收到的电信号。
[0035]有利地，局部放电检测装置还包括:
[0036]检测模块，配置为接收与电气部件的局部放电相关联的电磁信号并且生成第一放电电信号；
[0037]数模转换器，构造成从所述第一放电电信号产生代表所述电磁信号的多个对应的样本；
[0038]存储器，配置为存储所述多个样本中的被选样本；
[0039]显示设备，配置为显示对应于所述被选样本并且与被移动的接收的电信号同步的放电趋势。
[0040]优选地，发送设备具有提取模块，该提取模块配置为提取由第一检测到的电信号携带的定时参数并且基于所述第一检测到的电信号生成合成信号。
[0041 ] 有利地，提取模块包括:
[0042]测量模块，用于测量所述定时参数；
[0043]生成模块，从所述定时参数合成具有方波形状的合成信号。
[0044]在生成合成信号的情况下，发送设备还优选地包括:配置为在合成信号的每个上升边缘生成消息的消息发生器。
[0045]根据实施例，所述传感器模块还包括:
[0046]传感器模块输出；
[0047]第一传感器设备，构造成远程检测第一同步电磁信号并且在第一输出上提供对应的第一电压信号；
[0048]至少第二传感器设备，构造成远程检测第一同步电磁信号并且在第二输出上提供第二电压信号；
[0049]选择模块，通过选择性地将第一输出和第二输出连接到所述传感器模块输出，选择第一传感器设备或者所述至少第二传感器设备。
[0050]优选地，所述第一传感器设备包括以下传感器当中至少一个:电容性传感器、磁传感器和光传感器。有利地，光传感器配置为拾取由交流电压馈送的光源所生成的发光信号并且在第三输出上生成第三电压信号。
[0051]根据第二方面，本发明涉及用于检查电气对象操作的局部放电采集方法，所述方法包括:
[0052]远程检测由与电气对象操作相关联的交流电压生成的第一同步电磁信号并且提供对应的第一检测到的电信号；
[0053]提供配置为处理所述第一检测到的电信号的发送设备；
[0054]由发送设备辐射与所述第一检测到的电信号相关的第二同步电磁信号；
[0055]提供包括接收设备的局部放电检测装置；
[0056]在接收设备和发送设备之间建立与确定性传输延迟相关联的无线通信链路；
[0057]在所述接收设备处接收第二同步电磁信号并且生成对应接收到的电信号，该电信号代表所述交流电压的至少定时参数。
[0058]在本描述和权利要求中，“构造成远程检测由源产生的电磁信号的传感器设备”指检测是无线且不接触地执行的，即没有电线或电缆连接源和传感器设备并且没有物理接触。
[0059]在本描述和权利要求中，“通信链路的传输延迟”指规定数据位花多长时间从一个端点跨通信链路行进到另一个端点的时间。传输延迟包括几个贡献:处理延迟、传播延迟和等待时间。处理延迟是检测(通过数字处理算法)、编码和调制信号所需的时间。传播延迟是信号在传播介质上到达其目的地的时间。等待时间是在从发送器到接收器的路径中信号所经历的时间偏移(固定的或可变的)。它通常(但不是排除其它地)与缓冲和路由相关联。
[0060]在本描述和权利要求中，“通信链路的确定性传输延迟”指传输延迟可以被评估，作为例子是在配置步骤中被评估，并且这个被评估的传输延迟基本上对于在所述通信链路上执行的每个通信会话都相同。
[0061]在本描述和权利要求中，“定向天线”指在一些方向中比在其它方向中更有效地辐射或接收电磁波的天线。特别地，“定向天线”指具有大于OdB的前/后比(Front/Backrat1)的天线，优选地是大于ldB。以分贝表示的前/后参数是和辐射模式的主波瓣关联的增益参数与和辐射模式的相反波瓣关联的增益参数之比。天线的增益参数是由天线从位于天线的波束轴上的远场源产生的功率与由假想的无损各向同性天线产生的功率之比，其中假想的无损各向同性天线对于来自所有方向的信号同等地灵敏。
[0062]在本描述和权利要求中，参考天线，“信号的接收方向”或“信号的进入方向”指假设信号来自其的方向。
[0063]在本描述和权利要求中，天线的“有效面积”指天线有多有效地在每个进入的方向接收电磁波的测量。天线的有效面积依赖于表征天线行为的另一参数，该参数是天线的方向性。在本描述中，术语“有效面积”和“方向性”都将用作表征天线从特定进入方向接收功率的能力的另选参数。
[0064]对于本描述和权利要求，除非另外指出，否则表示量、数量、百分比等的所有数字都应当被理解为在所有情况下都可以通过术语“大约”来修改。而且，所有范围都包括所公开的最大值和最小值点的任