基于脉冲电流法的内嵌式局部放电信号提取装置的制作方法

本实用新型涉及配电设备的局部放电检测领域，直接法局部放电检测技术领域，配电设备的运维检修领域；配电设备带电状态的判别与指示，具体涉及一种基于脉冲电流法的内嵌式局部放电信号提取装置。

背景技术：

局部放电是一种复杂的物理过程，除了伴随着电荷的转移和电能的损耗之外，还会产生电磁辐射、声音、超声波、光、热、气体以及新的化学生成物等。

局部放电的检测方法按照实现的技术手段或者检测方法的基本原理可分为直接法和间接法两种。直接法的理论基础是经典电路理论，主要是脉冲电流法。间接法则是通过检测局部放电的伴生现象而实现放电检测的方法，如化学法、光学法、电磁法、声波法、热扫描或测温法等。

局部放电检测作为一种非破坏性试验，越来越得到人们的重视，对设备上局部放电信号的准确提取则是局部放电检测过程中至关重要的一步。

目前的局部放电信号提取方式很多，但存在一些不足：

1、局部放电信号提取存在一定的局限性，目前已有的局部放电信号提取方法，多数的是针对某一种特定类型的放电现象而进行提取检测；例如暂态地电压检测主要针对内部缺陷导致的放电和悬浮放电等放电方式而设计；再如超声波检测则是主要针对表面放电和电晕放电信号进行的提取和检测等。

2、所提取信号的质量差，可靠性偏低。目前的局部放电检测的提取信号多为局部放电的伴生信号，属于间接法局部放电检测，例如声、光、电磁波检测等；间接法检测技术所得到的信号存在强度低、易受外界干扰等特点，检测准确度和可参考性偏低。

3、由于局部放电的放电位置本身就有很大的随机性；另外，放电信号在传输过程中又会受到了配电设备复杂结构的影响，导致放电源与局部放电的检测位置之间的关系异常复杂，提取放电信号的最佳位置具有很大的不确定性。

4、现有配电设备多采用金属封闭式设计，电磁波信号、超声波信号等，局部放电信号，在向外部检测设备传输时，很容易受到配电设备的金属封闭式结构影响，放电信号在传输过程中会被大大削弱，利用现用的设备进行外部检测时，信号提取困难。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于脉冲电流法的内嵌式局部放电信号提取装置，用于有效提取出配电设备上的局部放电信号，方便巡检设备连接检测。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：基于脉冲电流法的内嵌式局部放电信号提取装置，提取装置通过射频线与一次系统配电设备连接，所述的提取装置由匹配耦合电路、工频调理电路、局放调理电路、以及电源电路组成，电源电路向匹配耦合电路、工频调理电路、局放调理电路供电，射频线与匹配耦合电路连接，匹配耦合电路分别与工频调理电路和局放调理电路连接，所述工频调理电路由工频信号鉴别电路与工频带电指示与闭锁控制电路组成。

本实用新型所述的匹配耦合电路由耦合传感器和阻抗匹配电路组成，射频线依次通过耦合传感器与阻抗匹配电路分别与工频调理电路和局放调理电路连接。

本实用新型所述的局放调理电路由放大器和局放信号输出电路组成。

本实用新型所述的工频信号鉴别电路基准电压产生电路和迟滞比较器组成。

本实用新型有益效果是：

1、本装置提供了一种新的科学、可靠的局部放电信号提取方式，完善了现有局部放电信号的提取手段，本装置有别与间接法检测技术，属于直接法检测技术的范畴。本装置具有信号耦合、信号调理、信号输出功能和带电状态指示功能；能够有效耦合配电设备上的局部放电信号并经过调理对其分相输出，同时可以对设备带电状态分相显示，另外还提供了系统电压同步信号输出端和闭锁功能。

2、本装置可与配套设计的巡检设备联合使用，构成电力设备巡检系统，提供一个新的状态检修思路。

3、本装置成本低，功能实用，本装置通过对客户原有的高压带电指示器功能的改进，在其基础上增加一个局部放电的信号的提取功能，适用于对配网设备智能化改造资金敏感，同时又对供电可靠性要求较为严格的用电企业。通过简单更换，能够在满足配网设备电压监测功能的同时，又可以将局部放电信号耦合输出至设备面板，解决状态检修问题，提高供电可靠性的同时，也降低了运营投资。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型的功能框图。

图3为本实用新型的使用结构示意图。

具体实施方式

基于脉冲电流法的内嵌式局部放电信号提取装置，通过以下原理实现：

1、采用基于脉冲电流法的放电信号提取检测方式，能同时解决多种放电形式所产生的放电信号的提取问题。脉冲电流法是一种行之有效的局部放电测试方法，国际电工委员会（IEC）专门对此方法制定了相关标准（IEC-60270）。该标准规定了工频交流下局部放电的测试方法。本装置正是基于该方法而设计，可同时提取多种类型的局部放电信号，有效解决了现有技术对放电信号提取的局限性。

2、脉冲电流法的理论依据是电路理论，测量的放电信号为设备绝缘缺陷等各类放电故障所造成的瞬间电荷迁移而引起的脉冲电流，本装置通过直接提取检测该脉冲电流信号的技术手段，获取的信号强度更高，可靠性更强。

3、本装置直接针对各类放电过程中所产生的脉冲电流进行提取和研究，解决了放电类型多样引起的信号提取困难的问题，同时又采用射频线和射频头引出脉冲电流信号将其送入装置中，避免了放电信号在传输过程中会受到配电设备复杂结构的影响，最终将放电信号利用装置内部特殊的耦合电路和阻抗匹配电路等将信号耦合、转换、输出至面板，给状态检修提供一个可靠的测试点，避免由于找不到最佳测试位置而造成的盲目测试。

4、射频信号线的信号传输方式同时解决了配电设备对所测信号的屏蔽问题。

结合附图以及具体实施内容对基于脉冲电流法的内嵌式局部放电信号提取装置进行详细说明。

1、局部放电脉冲电流的引入，如图1所示，本装置通过射频线连接到一次电力系统的配电设备上，当配电设备上存在绝缘损坏时，往往会伴随有电荷的迁移过程，短暂的电荷迁移过程会引起一个脉冲型的电流，在配电设备上流过，连接到配电设备上的射频线，将会给该脉冲电流提供一个流通路径，从而将该脉冲电流信号引入提取装置中。

2、基于脉冲电流法的局部放电信号提取（耦合）装置，如图2所示包含有匹配耦合电路，局放调理电路2，工频调理电路，电源电路。

射频线通过射频头与匹配耦合电路相连接，上述被引入到提取装置的脉冲电流以及工频交流信号经过匹配耦合电路转换为的电压信号后，并利用工频交流电压信号和局放放电电压信号频率的不同将两者分离开。

匹配耦合电路包括耦合传感器和阻抗匹配电路。

3、局部放电电压信号的调理与输出。上述的匹配耦合电路输出的局部放电电压送入局放调理电路2。

局放调理电路，由一个一定带宽的放大器所组成，将较小的局部放电电压信号放大一定的倍数，再由局放信号输出电路的输出端子输出至设备面板进行显示。

4、工频交流电压信号的鉴别与输出，上述的匹配耦合电路输出的工频交流电压信号传送到工频调理电路。

工频调理电路，包含工频信号鉴别电路和工频带电指示与闭锁控制电路，工频信号鉴别电路由基准电压产生电路和迟滞比较器组成；其中的基准电压产生电路的所输出的基准电压以电网的额定电压和阻抗匹配电路的输出工频电压值为设计依据，且将其设计为一定范围内可调的电压提高设备的适应能力；

上述的50Hz工频电压信号经由工频信号鉴别电路进行频率和幅值鉴别，从而判断出工频电压的带电状态是否存在异常情况，并将判断结果输出到工频带电指示与闭锁控制电路。

信号的鉴别过程具体实施方式描述如下：迟滞比较器通过基准电压产生两个比较阈值：上限阈值和下限阈值。当比较器的输入信号大于上限阈值时，则比较器输出高电平（比较器的电源电压）；当输入信号低于下限阈值时，则比较器输出低电平；当输入信号处于下限阈值和上限阈值之间时，则比较器输出保持上一时刻电平状态。根据阈值判断电压的幅值，实现工频信号的幅值鉴别，再根据输出高低电平的持续时间来判断信号出现的频率，实现鉴频功能。信号鉴别电路将工频的正弦交流电压信号变换为高低电平信号。

电力系统的配电设备分有A、B、C三相，上述的提取装置的信号处理电路都设有三路，分别针对A相、B相、C相进行信号处理，并将处理结果通过一定的逻辑关系来输出一个高或低电平从而控制指示灯的亮或者是灭，以及闭锁继电器控制电路的开通状态。

工频带电指示与闭锁控制电路中，A相电路输出的高、低电平用于驱动A相的带电指示灯，B相电路输出的高、低电平用于驱动B相的带电指示灯，C相电路输出的高、低电平用于驱动C相的带电指示灯；A、B、C三相的整体带电状态又来决定闭锁继电器控制电路中闭锁继电器的开闭。

上述内容中提出的电路可由本领域技术人员根据其目的进行构建，为本领域所属的常规电路。