一种特高压交流套管触指接触状态在线监测装置及方法

本发明属于特高压交流套管领域，更具体涉及一种特高压交流套管触指接触状态在线监测装置及方法。

背景技术：

1、特高压交、直流套管作为特高压输电工程建设的重要装备，具备载流、绝缘和支撑等功能，集电、热、力、环境等性能于一体，对电力系统的安全可靠和经济传送至关重要。随着电力系统的容量提升及设备运行年限增加，由载流连接结构(即触指)失效而导致的套管过热和放电故障频繁发生，严重威胁电力系统的安全稳定运行。因此对特高压交流套管触指接触状态的在线监测具有十分重要的战略意义。

2、由于特高压交流套管属于金属密封屏蔽结构，目前有线传感器的信号线、电源线以及光学传感器中的光纤等都无法穿出套管；而无线传感器(采用电磁波、蓝牙等)受到金属密封层的电磁屏蔽影响，信号无法穿透金属壳层。因此，当前特高压交流套管内触指状态在线检测技术鲜有研究，是特高压交流套管绝缘状态检测领域的技术瓶颈问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种特高压交流套管触指接触状态在线监测装置及方法，本发明能够实现特高压交流套管触指接触状态的在线检测。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种特高压交流套管触指接触状态在线监测装置，包括触指接触状态信息采集装置、信号无线传输装置和数据采集分析装置；

4、触指接触状态信息采集装置与特高压交流套管的触指连接，触指接触状态信息采集装置用于获取触指的温度信息和接触电阻信息，并将所述温度信息和接触电阻信息转换为不同频率的电信号；

5、信号无线传输装置包括声发射装置和声接收装置，声发射装置与所述触指接触状态信息采集装置相连，声发射装置用于将温度信息和接触电阻信息对应的不同频率的电信号转换为相应频率的声信号；

6、声接收装置用于接收声发射装置发出的声信号，声接收装置与数据采集分析装置连接，数据采集分析装置用于根据声接收装置接收的声信号获得特高压交流套管触指的接触状态信息；

7、触指接触状态信息采集装置和声发射装置均设置于特高压交流套管的屏蔽环与中心导体连接处的空腔内；

8、声接收装置和数据采集分析装置设置于特高压交流套管的外部。

9、优选的，所述特高压交流套管触指接触状态在线监测装置还包括供电系统，所述触指接触状态信息采集装置包括方波信号发生电路、温度传感器和接触电阻测量电路，方波信号发生电路、温度传感器、接触电阻测量电路和声发射装置均与供电系统连接，所述供电系统用于为方波信号发生电路、温度传感器、接触电阻测量电路和声发射装置供电；温度传感器设置于特高压交流套管的触指的表面，接触电阻测量电路与所述触指连接，温度传感器和接触电阻测量电路的输出端接入方波信号发生电路，方波信号发生电路的输出端与声发射装置连接。

10、优选的，所述供电系统包括电源和电能管理电路，电源、方波信号发生电路、温度传感器和接触电阻测量电路和声发射装置均与电能管理电路连接。

11、优选的，所述电源采用无线取能装置或电池。

12、优选的，声发射装置的声信号发射方向沿着特高压交流套管的径向。

13、优选的，所述数据采集分析装置包括增益带通滤波器、信号采集卡和计算机，增益带通滤波器的输入端与声接收装置的输出端连接，增益带通滤波器的输出端与数据采集卡的输入端相连，数据采集卡的输出端与计算机连接。

14、优选的，所述触指为弹簧触指或梅花触指。

15、本发明还提供了一种特高压交流套管触指接触状态在线监测方法，包括如下过程：

16、获取特高压交流套管的触指的温度信息和接触电阻信息，并将所述温度信息和接触电阻信息转换为不同频率的电信号；

17、将所述电信号转换为对应频率的声信号，并将所述声信号从特高压交流套管的内部向特高压交流套管的外部发射；

18、在特高压交流套管的外部接收从特高压交流套管内部发射出的声信号，利用所述声信号获得特高压交流套管触指的接触状态信息。

19、优选的，利用所述声信号获得特高压交流套管触指的接触状态信息时，将接收到的声信号转换为模拟电信号并对该电信号进行滤波、放大处理，之后再进行解调和分析，最终得到特高压交流套管触指的接触状态信息。

20、本发明具有如下有益效果：

21、本发明特高压交流套管触指接触状态在线监测装置中，利用声发射装置能够将获取的触指的温度信息和接触电阻信息以声波的形式向外发射，声波向外发射时会引起机械振动并将声波传递至特高压交流套管的外部，因此不会被特高压交流套管所屏蔽掉，从而解决了现有技术中由于特高压交流套管的屏蔽作用，使得传感信号无法传输、导致套管内部触指状态无法有效监测的技术问题。而在特高压交流套管的外部设置声接收装置，能够有效将声发射装置发射出的声信号进行获取，之后通过数据采集分析装置利用声接收装置接收的声信号获得特高压交流套管触指的接触状态信息，实现特高压交流套管触指接触状态的在线检测。此外，触指接触状态信息采集装置能够将所述温度信息和接触电阻信息转换为不同频率的电信号，这样可以根据温度信息和接触电阻信息对应的不同的频率信息来分别获取触指的温度信息和接触状态。

技术特征：

1.一种特高压交流套管触指接触状态在线监测装置，其特征在于，包括触指接触状态信息采集装置、信号无线传输装置和数据采集分析装置；

2.根据权利要求1所述的一种特高压交流套管触指接触状态在线监测装置，其特征在于，所述特高压交流套管触指接触状态在线监测装置还包括供电系统，所述触指接触状态信息采集装置包括方波信号发生电路(3)、温度传感器(4)和接触电阻测量电路(5)，方波信号发生电路(3)、温度传感器(4)、接触电阻测量电路(5)和声发射装置(6)均与供电系统连接，所述供电系统用于为方波信号发生电路(3)、温度传感器(4)、接触电阻测量电路(5)和声发射装置(6)供电；温度传感器(4)设置于特高压交流套管的触指(1)的表面，接触电阻测量电路(5)与所述触指(1)连接，温度传感器(4)和接触电阻测量电路(5)的输出端接入方波信号发生电路(3)，方波信号发生电路(3)的输出端与声发射装置(6)连接。

3.根据权利要求2所述的一种特高压交流套管触指接触状态在线监测装置，其特征在于，所述供电系统包括电源和电能管理电路(2)，电源、方波信号发生电路(3)、温度传感器(4)和接触电阻测量电路(5)和声发射装置(6)均与电能管理电路(2)连接。

4.根据权利要求3所述的一种特高压交流套管触指接触状态在线监测装置，其特征在于，所述电源采用无线取能装置或电池。

5.根据权利要求1所述的一种特高压交流套管触指接触状态在线监测装置，其特征在于，声发射装置(6)的声信号发射方向沿着特高压交流套管的径向。

6.根据权利要求1所述的一种特高压交流套管触指接触状态在线监测装置，其特征在于，所述数据采集分析装置包括增益带通滤波器(8)、信号采集卡(9)和计算机(10)，增益带通滤波器(8)的输入端与声接收装置(7)的输出端连接，增益带通滤波器(8)的输出端与数据采集卡(9)的输入端相连，数据采集卡(9)的输出端与计算机(10)连接。

7.根据权利要求1所述的一种特高压交流套管触指接触状态在线监测装置，其特征在于，所述触指(1)为弹簧触指或梅花触指。

8.一种特高压交流套管触指接触状态在线监测方法，其特征在于，包括如下过程：

9.根据权利要求8所述的一种特高压交流套管触指接触状态在线监测方法，其特征在于，利用所述声信号获得特高压交流套管触指的接触状态信息时，将接收到的声信号转换为模拟电信号并对该电信号进行滤波、放大处理，之后再进行解调和分析，最终得到特高压交流套管触指的接触状态信息。

技术总结
本发明公开了一种特高压交流套管触指接触状态在线监测装置及方法，触指接触状态信息采集装置与特高压交流套管的触指连接；信号无线传输装置包括声发射装置和声接收装置，声发射装置与所述触指接触状态信息采集装置相连；声接收装置与数据采集分析装置连接；供电系统与触指接触状态信息采集装置和声发射装置连接；触指接触状态信息采集装置、声发射装置和供电系统均设置于特高压交流套管的屏蔽环与中心导体连接处的空腔内；声接收装置和数据采集分析装置设置于特高压交流套管的外部。本发明能够将特高压交流套管触指接触状态的检测信号以声波的形式传输至特高压交流套管的外部，因而实现了特高压交流套管触指接触状态的在线检测。

技术研发人员：陈宸,赵惠军,张语桐,彭宗仁,刘鹏,王青于,刘芮彤,范维,段方维
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13