专利名称：一体式手持高压放电故障位置探测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于检测高压电气设备绝缘损伤后放电性故障位置的检测装置，属检测
背景技术：
高压电气设备在生产和生活中应用非常广泛，很多高压电气设备如干式变压器、电缆等，由于存在质量缺陷或运行过程中绝缘损伤，会在这些部位发生局部放电，加速绝缘劣化，形成故障。处理此类问题的关键是如何快速检测放电位置，而目前尚无简单实用的专用设备或仪器确定放电位置，使维修、维护非常困难。特别是因为这种绝缘故障只有在高压时才能暴露出来，而在高压下检测，探测仪器及操作人员的安全又成为首先必须解决的障碍。因此设计和研制一种与被测设备在非接触状态下确定放电位置的探测装置对于快速检测干式变压器、电缆等产品的放电故障、以便进行及时维修是技术人员面临的迫切任务。在实际使用中，现场特别需要能够进行手持操作的一体化探测装置，这样不但可以减轻操作人员的数量和工作强度，还能很方便地在一些狭窄空间内进行探测，避免因为探测设备体积偏大或不便操作而造成探测困境。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种便于手持使用的、能快速、准确地探测高压电气设备绝缘损伤位置的一体式手持高压放电故障位置探测器。
解决上述问题的技术方案是一体式手持高压放电故障位置探测器，它由探测头、手柄、定向天线、压电晶片、电路板、电池、数据处理及显示装置组成，其中，探测头为圆筒型，前端开口，圆周为金属屏蔽壳，后部与手柄相连接，定向天线和压电晶片嵌人在探测头前端的圆筒内部，由填充材料固定，电路板和电池安装在探测头内，数据处理及显示装置安装在手柄外侧，定向天线和压电晶片分别与电路板电连接；
所述电路板上设置电信号接收电路、超声波信号接收电路，其中，定向天线与电信号接收电路电连接，压电晶片与超声波信号接收电路电连接，电信号接收电路和超声波信号接收电路的输出端接数据处理及显示装置。
上述一体式手持高压放电故障位置探测器，所述填充材料在探测头前端内形成一个下凹的半球形反射面，定向天线为环形，环绕半球面嵌镶在填充材料层内，压电晶片固定在半球形反射面的底部中心表面，上面覆盖保护层，在电路板和电池之间还设有屏蔽隔板。
本实用新型将定向天线、压电晶片、电路板、电池，数据处理及显示装置制成一体化手持型式，极大地方便了现场使用。该探测器可以接收放电部位空间辐射的局放电磁波信号和局放超声波信号，并对电、声信号幅值和时差变化进行分析，其中分析定向天线接收到电磁信号的强弱可以确定放电点的X、Y坐标，计算天线接收到信号与超声信号的时间差可以确定Z轴坐标，从而确定放电部位的三维空间位置。由于本实用新型将探测元件及相关电路设置在一个小巧的壳体内，非常方便操作人员手持，使测试操作变得更为方便和灵巧，采用光纤隔离信号，也提高了操作的安全性。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的电原理框图；图3是电原理图。
图中标记如下探测头1、手柄2、定向天线3、压电晶片4、电路板5、电池6、数据处理及显示装置7、金属屏蔽壳8、填充材料9、反射面10、屏蔽隔板11、光电接口12、光纤13、电信号接收电路14、超声波信号接收电路15、数据处理电路16、阻抗变换电路17、前置放大电路18、19、滤波电路20、21、后级放大电路22、23、光电变换电路24、25、A/D转换器26、27、存储器28、CPU 29、显示装置30。
具体实施方式
从图1中看到，本实用新型采用铝合金圆筒结构，定向天线3嵌入到金属屏蔽壳8内部，使其接收信号的方向性更强。压电晶片4嵌入到金属屏蔽壳8内部，通过前端保护层接收局放超声波信号。填充材料层9将环形定向天线3浇注固定，并在前端形成反射面10，使天线具有稳定性和抗震性能，同时，反射面10提高超声信号接收的方向性。定向天线3与电路板5电连接后可以完成电磁波信号的接收、滤波和放大，压电晶片4与电路板5连接后，可以完成超声信号的接收、滤波和放大。将电磁波信号和超声信号传输到数据处理及显示装置7，检测人员可以观察到检测结果。
在传输过程中，本实用新型采用了电光转换，通过光电接口12与光纤13连接将信号传输到数据处理及显示装置7。通过光纤13传输信号，可以保证操作者的安全，同时防止外界的杂散电磁波的干扰。在探测器中还有铝合金屏蔽隔板11将电池6和电路板屏蔽隔开，防止强弱信号的串扰和电源的串扰。绝缘手柄2也可以起到隔离高压，保证操作者安全的作用。
该探测器采用紧凑的一体式手持结构，使测试工作更加简单方便，实现了电磁波信号和超声波信号综合探测。如果采用分体设备测试，则使测试操作难以由一个人完成，使操作过程变得复杂。
图2、3显示的是本实用新型的电路结构。
图中显示，定向天线3与电信号接收电路14相连接，电信号接收电路14由前置放大电路18、滤波电路20、后级放大电路22依次连接。图中显示，前置放大电路18由运放器U2组成，滤波电路20由电容C2、C3、电感L1、L2组成，后级放大电路22由运放器U3组成。
压电晶片4与超声波信号接收电路15相连接，超声波信号接收电路15由阻抗变换电路17、前置放大电路19、滤波电路21、后级放大电路23依次连接组成。图中显示，阻抗变换电路17由运放器U5组成，前置放大电路19由运放器U6组成，电容C6、C7、电感L3、L4组成滤波电路21，运放器U7组成后级放大电路23。
电信号接收电路14和超声波信号接收电路15的输出端接数据处理电路16。数据处理电路16的A/D转换器26、27为U9、U10芯片、存储器28为U11芯片，它们依次连接，A/D转换器26、27的输入端分别与电信号接收电路14和超声波信号接收电路15的输出端相连接。
在电信号接收电路14和超声波信号接收电路15的输出端与A/D转换器26、27的输入端之间分别连接有光电变换电路24、25，光电变换电路24、25分别由电光转换器D1、D2和光电转换器D3、D4组成，电光转换器D1、D2分别与电信号接收电路14和超声波信号接收电路15的输出端相连接，光电转换器D3、D4与A/D转换器26、27的输入端相连接，电光转换器D1、D2和光电转换器D3、D4之间由光纤13连接。
探测时，定向天线3感应到放电产生的电磁波信号后经运放器U1传输到前置放大电路18的运放器U2，然后由C2、L1、L2、C3滤波，滤除外界干扰信号，后经运放器U3再次放大，由电光转换器D1将电信号转换为光信号，再通过光纤13传输到光电转换器D3，变换为电信号。压电晶片4接收到放电产生的超声波信号后，经运放器U5阻抗变换后，传输到前置放大电路19的运放器U6，然后由C6、L3、L4、C7组成的滤波电路21滤除外界杂音等信号，经运放器U7再次放大后，由电光转换器D2将电信号转换为光信号，再通过光纤13传输到光电转换器D4，变换为电信号。然后电磁波信号和超声波信号产生的电信号同时送到高速A/D转换器U9、U10转换为数字信号，数据保存到存储器U11内，CPU29从存储器U11内读出数据，完成数据处理后，将结果和波形数据送到显示器LCD1显示。
权利要求1.一体式手持高压放电故障位置探测器，其特征在于它由探测头[1]、手柄[2]、定向天线[3]、压电晶片[4]、电路板[5]、电池[6]、数据处理及显示装置[7]组成，探测头[1]为圆筒型，前端开口，圆周为金属屏蔽壳[8]，后部与手柄[2]相连接，定向天线[3]和压电晶片[4]嵌入在探测头[1]前端的圆筒内部，由填充材料[9]固定，电路板[5]和电池[6]安装在探测头[1]体内，数据处理及显示装置[7]安装在手柄[2]外侧，定向天线[3]和压电晶片[4]分别与电路板[5]电连接；所述电路板[5]上设置电信号接收电路[14]与超声波信号接收电路[15]，其中，定向天线[3]与电信号接收电路[14]电连接，压电晶片[4]与超声波信号接收电路[15]电连接，电信号接收电路[14]和超声波信号接收电路[15]的输出端接数据处理及显示装置[7]。
2.根据权利要求1所述的一体式手持高压放电故障位置探测器，其特征在于所述填充材料[9]在探测头[1]前端内形成一个下凹的半球形反射面[10]，定向天线[3]为环形，环绕半球面嵌镶在填充材料层[9]内，压电晶片[4]固定在半球形反射面[10]的底部中心表面，上面覆盖保护层，在电路板[5]和电池[6]之间还设有屏蔽隔板[11]。
专利摘要一体式手持高压放电故障位置探测器，属检测技术领域，用于解决放电故障位置的快速准确探测问题。其技术方案是它由探测头、手柄、定向天线、压电晶片、电路板、电池、数据处理及显示装置组成，探测头为前端开口圆筒，圆周为金属屏蔽壳，后部与手柄相连接，定向天线和压电晶片嵌入探测头前端的圆筒内部，由填充材料层固定，电路板和电池安装在探测头内，数据处理及显示装置安装在手柄外侧，电路板上设置电信号接收和超声波信号接收电路，两者输出端接数据处理及显示装置。本实用新型将探测元件及相关电路设置在一个壳体内，非常方便操作人员手持，使测试操作变得更为方便和灵巧，采用光纤隔离信号，也提高了操作的安全性。
文档编号G01R31/00GK2890944SQ200620023739
公开日2007年4月18日 申请日期2006年3月14日 优先权日2006年3月14日
发明者何平, 刘大永, 宋毅, 杜玉新 申请人:保定天威集团有限公司