一种架空绝缘线局部放电检测及定位装置及方法
【专利说明】一种架空绝缘线局部放电检测及定位装置及方法 【技术领域】
[0001] 本发明涉及配电线路状态监测领域，特别涉及一种用于架空绝缘线局部放电检测 及定位装置及方法。 【【背景技术】】
[0002] 近年来伴随着大规模城市电网绝缘化改造，架空绝缘线在配电网中的使用越来越 多。使用架空绝缘线配电相比传统的通过架空裸导线配电具有更高的稳定性、可靠性和安 全性，并且可以节省城市配电空间和运维成本。
[0003] 然而，架空绝缘线绝缘层在制造过程中由于制作工艺问题可能引入一些微小的缺 陷，比如气泡或者杂质，在线路运行过程中，这些气泡或者杂质处会分担更大的电压以至于 产生局部放电。此外，周围树枝的长时间倚靠，雷击或者其他一些外力作用也同样会产生局 部放电。局部放电不会直接造成绝缘失效，但是长时间之后会逐步劣化绝缘，最终导致断 电。
[0004] 因此，架空绝缘线的局部放电检测可以作为其状态检测以及预防性维护的重要手 段。目前，芬兰研究人员通过柔性罗氏线圈对架空绝缘线局部放电进行测量，并且通过数学 相关算法通过多点测量进行架空绝缘线局部放电点进行定位。此外，还有通过在电线杆上 安装宽频天线进行局部放电监测的报道。然而，架空绝缘线中局部放电检测仍亟需解决便 捷测量以及高精度定位的问题。 【
【发明内容】
】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种架空绝缘线局部放电检测及定位装置 及方法，基于时域脉冲注入双端测量原理，具有安全、便携、测量快速、定位准确等特点，以 克服现有技术中测量系统在实践中技术方面存在的不足和困难。
[0006] 本发明提供一种架空绝缘线局部放电检测及定位装置，该装置主要包含下述单 元：
[0007] 发射端主机，用于产生发射端对时脉冲信号；
[0008] 反射端主机，用于产生发射端对时脉冲信号；
[0009] 发射端脉冲注入传感器与反射端脉冲注入传感器用于通过电磁感应定律将高压 脉冲注入到架空绝缘线中；
[0010] 发射端脉冲检测传感器与反射端脉冲注入传感器，用于对架空绝缘线中的脉冲信 号进行捕捉。
[0011] 所述发射端主机进一步包括：
[0012] 发射端高压脉冲产生单元，用以产生高压脉冲传输给发射端脉冲注入传感器；
[0013] 发射端滤波单元，用以对发射端脉冲检测传感器捕捉到的信号进行滤波；
[0014] 发射端数据采集单元，用以对脉冲数据进行采集和存储。
[0015] 所述反射端主机进一步包括：
[0016] 反射端高压脉冲产生单元，用以产生高压脉冲传输给反射端脉冲注入传感器；
[0017] 反射端滤波单元，用以对反射端脉冲检测传感器捕捉到的信号进行滤波；
[0018] 反射单数据采集单元，用以对脉冲数据进行采集和存储；
[0019] 触发和延迟单元，用以控制反射端高压脉冲产生单元的通断。
[0020] 所述发射端脉冲注入传感器和反射端脉冲注入传感器结构相同，进一步包括：注 入传感器壳体、注入传感器线圈骨架、注入传感器线圈、注入传感器连接件。
[0021] 所述注入传感器壳体为高强度绝缘材料，结构为钳式开口结构；所述注入传感器 骨架为高强度绝缘材料；所述注入传感器线圈为均匀密绕在注入传感器骨架上的漆包线， 漆包线绕组在终端穿过绕组回到首端，形成返回匝；所述注入传感器连接件为防水两芯航 空插头。
[0022] 所述发射端脉冲检测传感器和反射端脉冲检测传感器结构相同，进一步包括：检 测传感器壳体、检测传感器线圈骨架、检测传感器线圈、积分阻抗以及检测传感器连接件。
[0023] 所述检测传感器壳体为高强度绝缘材料，结构为钳式开口结构；所述检测传感器 骨架为高强度绝缘材料；所述检测传感器线圈为均匀密绕在检测传感器骨架上的漆包线， 漆包线绕组在终端穿过绕组回到首端，形成返回匝；所述积分阻抗为无感电阻；所述检测 传感器连接件为BNC接头。
[0024] 所述发射端高压脉冲产生单元和反射端高压脉冲产生单元结构相同，均进一步包 括：高压模块、高压开关、注入传感器、阻尼电阻、振荡电容、驱动电路以及控制电路。
[0025] 所述高压模块电压应不低于800V，不高于5kV;所述高压开关为IGBT;所述注入传 感器、阻尼电阻以及振荡电容形成RLC串联振荡电路。
[0026] 所述发射端滤波单元和反射端滤波单元性能参数相同，为带通滤波器，低频截止 频率为10kHz，高频截止频率为20MHz。
[0027] 所述发射端数据采集单元与反射端数据采集单元性能参数相同，带宽应不低于 128MHz，采样率不低于512MS/s。
[0028] 所述触发和延迟单元为单稳态触发电路以及RC延迟电路。
[0029] 一种架空绝缘线局部放电检测及定位方法，包括以下步骤：（1)将发射端脉冲注 入传感器和发射端脉冲检测传感器固定在架空绝缘线上测量区间的一端，并分别连接到 发射主机上；在测量区间另一端，将反射端脉冲注入传感器和反射端脉冲接收传感器固 定在架空绝缘线上，同样分别连接到反射端主机上；（2)基于时域脉冲注入的方式对测量 的两端进行对时；（3)对时完成后，设对应的局部放电脉冲在发射端和反射端记录到的时 间分别为tin和t"，当局放发生时，通过局放放电距离发射端的距离确定局放发生的位置 -1 +V '(fin~?,e) 'PD一 p 2
[0030] 步骤（2)的具体方法为：发射端首先向架空绝缘线中注入一个脉冲，反射端接收 到该信号后，经过一个时间延迟，向架空绝缘线中再注入一个反射脉冲，在系统的延时At 已知的情况下，通过这两个注入脉冲之间的时间差求得脉冲波形传播测量区间单程距离需 要的时间为T;以反射端收到的发射端注入的信号为绝对时间起点，将发射端发射脉冲的 时间之后间隔T的时刻作为发射端的时间起点，以完成双端系统的对时。
[0031] 采用这样的设计后，本发明至少具有如下优点：
[0032] 1、通过检测传感器可以快速检测架空绝缘线中是否存在局部放电，基于时域脉冲 注入双端测量原理的方法可以快速、精确的定位出局部放电点的位置。
[0033] 2、通过电磁耦合式时域脉冲注入，在对架空绝缘线进行局部放电检测时，可以不 用断电而在线检测其绝缘状态，且安装方便。
[0034] 3、整体装置结构简单，重量轻，体积小，携带方便。
[0035] 4、测量区间可以自由选取，具有很好的灵活性，可以检测到传统方法的检测死角。
[0036] 如此，通过该装置的使用，可以大大提高配电网中架空绝缘线路运行的可靠性和 安全性。 【【附图说明】】
[0037] 上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下 结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明。
[0038] 图1是本发明一种架空绝缘线局部放电检测及定位装置的系统组成示意图。
[0039] 图2是图1中发射端主机的结构示意图。
[0040] 图3是图1中反射端主机的结构示意图。
[0041] 图4是图1中发射端脉冲注入传感器和反射端脉冲注入传感器结构示意图。
[0042] 图5是图1中发射端脉冲检测传感器和反射端脉冲检测传感器结构示意图。
[0043] 图6是图2和图3中高压脉冲产生单元结构示意图。
[0044] 图7是一个实施例中发射端记录的数据。
[0045] 图8是一个实施例中反射端记录的数据。
[0046] 图9是一个实施例中对局部放电定位的结果。 【【具体实施方式】】
[0047] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一 步地详细描述。
[0048] 如图1所示，本发明提供一种架空绝缘线局部放电检测及定位装置，该装置主要 包含下述单元：
[0049] 发射端主机11，用于产生发射端对时脉冲信号；
[0050] 反射端主机12,用于产生发射端对时脉冲信号；
[0051] 发射端脉冲注入传感器13与反射端脉冲注入传感器15,用于通过电磁感应定律 将高压脉冲注入到架空绝缘线中；
[0052] 发射端脉冲检测传感器14与反射端脉冲注入传感器16,用于对架空绝缘线中的 脉冲信号进行捕捉。
[0053] 当测量架空绝缘线局部放电时，选定测量区间，将发射端脉冲注入传感器和发射 端脉冲检测传感器夹在架空绝缘线上测量区间的一端，并分别通过两芯电缆和同轴电缆连 接到发射主机上。在测量区间另一端，将反射端脉冲注入传感器和反射端脉冲接收传感器 夹在架空绝缘线上，同样分别通过两芯电缆和同轴电缆连接到反射端主机上。
[0054] 如图2所示，所述发射端主机进一步包括：
[0055] 发射端高压脉冲产生单元24,用以产生高压脉冲传输给发射端脉冲注入传感器 22 ；
[0056] 发射端滤波单元25,用以对发射端脉冲检测传感器23捕捉到的信号进行滤波；
[0057] 发射端数据采集单元26,用以对脉冲数据进行采集和存储。
[0058] 如图3所示，所述反射端主机进一步包括：
[0059] 反射端高压脉冲产生单元34,用以产生高压脉冲传输给反射端脉冲注入传感器 32 ；
[0060] 反射端滤波单元35,用以对反射端脉冲检测传感器33捕捉到的信号进行滤波；
[0061] 反射单数据采集单元36,用以对脉冲数据进行采集和存储；
[0062] 触发和延迟单元37,用以控制反射端高压脉冲产生单元的通断。
[0063] 如图4所示，所述发射端脉冲注入传感器13和反射端