一种局放三维空间定位传感器及高压电气设备故障定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种局放三维空间定位传感器及高压电气设备故障定位方法，适用于 高压电气设备局放检测的空间定位，属于高压电气设备故障定位技术领域。
【背景技术】
[0002] 发电机、电动机、干式变压器和电缆等高压电气设备，由于质量缺陷或运行过程中 的绝缘劣化，会在缺陷位置产生局部放电，并加速绝缘劣化，形成故障，甚至导致重大事故。 处理此类问题的关键是如何快速、准确地找出放电位置，尤其是对于多条电缆或发电机定 子绕组匝间放电、绝缘破损等故障时，如何精确找出具体放电位置，能大幅降低维修的难度 和工作量。【背景技术】常用的局放定位传感器多采用超声探测模式，对放电信号的灵敏度较 低，无法检测到微弱的放电信号，并需要提供电同步信号；而少数采用电、声一体式的传感 器能够检测到放电信号，但指向性较差，只能确定一个大致范围，不能具体指出哪条电缆或 哪匝线圈出现问题，无法为检修工作提供有力的技术支持。
【发明内容】
[0003] 本发明目的是提供一种局放三维空间定位传感器及高压电气设备故障定位方法， 具有很高的灵敏度和定位精度，指向性强，可以具体指出哪条电缆或哪匝线圈出现问题，特 别适于干式变压器、发电机绕组、高压开关柜、电缆等高压设备的局部放电检测及精确定 位，解决【背景技术】存在的上述问题。
[0004] 本发明的技术方案是： 一种局放三维空间定位传感器，包含硅橡胶包覆材料、电脉冲接收线圈、金属屏蔽聚焦 罩、脉冲超声接收器、接收器信号输出接口、连接软管、信号处理装置外绝缘层、信号处理装 置外壳、信号处理电路板和光纤输出接口；金属屏蔽聚焦罩前端的开口呈筒形或喇叭形，在 开口内安装电脉冲接收线圈和脉冲超声接收器;电脉冲接收线圈与金属屏蔽聚焦罩内壁之 间留有缝隙，该缝隙既能屏蔽侧方的干扰信号，使电脉冲接收线圈定向接收正前方的信号， 还可避免因电脉冲接收线圈与金属屏蔽聚焦罩距离过近影响信号接收，保证传感器对电脉 冲信号具有较高的灵敏度;金属屏蔽聚焦罩后侧内，嵌入式安装脉冲超声接收器;安装时保 证脉冲超声接收器接收端面指向正前方； 电脉冲接收线圈和脉冲超声接收器接收到的局放信号通过接收器信号输出接口经连 接软管输入到信号处理电路板，信号处理电路板设置在信号处理装置外壳内，信号处理电 路板对信号进行信号处理和光电转换;转换后的光信号通过信号处理装置外壳上的光纤输 出接口输出，经光纤连接至局放检测设备进行显示定位； 电脉冲接收线圈、金属屏蔽聚焦罩和脉冲超声接收器外部由硅橡胶包覆材料整体包 覆，信号处理装置外壳的内外整体设有信号处理装置外绝缘层，避免与被检测设备高压部 位直接接触，保证整体的绝缘强度。
[0005] 所述的金属屏蔽聚焦罩前端的开口呈筒形，较佳的方案为:金属屏蔽聚焦罩前端 的开口呈锥筒形。
[0006] 信号处理装置外壳上设有绝缘杆连接座，使用时根据操作距离在绝缘杆连接座上 安装绝缘杆。传感器与外部设备只有光纤连接无电气连接，配合足够长度的绝缘杆，可确保 检测过程中人员及设备的安全。
[0007] 信号处理装置外壳内设有内置电池供电，无需外接电源； 信号处理装置外壳为铝合金外壳。
[0008] 本发明的信号处理电路板对信号进行处理和光电转换，为本领域公知公用的技 术，光电转换后的信号进入局放检测设备进行显示定位。
[0009] 一种用局放三维空间定位传感器对高压电气设备故障进行定位的方法，包含如下 工艺步骤： ①使用一种局放三维空间定位传感器进行定位，该传感器包含娃橡胶包覆材料、电脉 冲接收线圈、金属屏蔽聚焦罩、脉冲超声接收器、接收器信号输出接口、连接软管、信号处理 装置外绝缘层、信号处理装置外壳、信号处理电路板和光纤输出接口；金属屏蔽聚焦罩前端 的开口呈筒形或喇叭形，在开口内安装电脉冲接收线圈和脉冲超声接收器；电脉冲接收线 圈与金属屏蔽聚焦罩内壁之间留有缝隙，该缝隙既能屏蔽侧方的干扰信号，使电脉冲接收 线圈定向接收正前方的信号，还可避免因电脉冲接收线圈与金属屏蔽聚焦罩距离过近影响 信号接收，保证传感器对电脉冲信号具有较高的灵敏度;金属屏蔽聚焦罩后侧内，嵌入式安 装脉冲超声接收器;安装时保证脉冲超声接收器接收端面指向正前方； 电脉冲接收线圈和脉冲超声接收器接收到的局放信号通过接收器信号输出接口经连 接软管输入到信号处理电路板，信号处理电路板设置在信号处理装置外壳内，信号处理电 路板对信号进行信号处理和光电转换;转换后的数字信号通过信号处理装置外壳上的光纤 输出接口输出，经光纤连接至局放检测设备进行显示定位； 电脉冲接收线圈、金属屏蔽聚焦罩和脉冲超声接收器外部由硅橡胶包覆材料整体包 覆，信号处理装置外壳的内外整体设有信号处理装置外绝缘层，避免与被检测设备高压部 位直接接触，保证整体的绝缘强度； @信号处理装置外壳上设有绝缘杆连接座，根据操作距离在绝缘杆连接座上安装绝缘 杆;传感器与外部设备只有光纤连接无电气连接，配合足够长度的绝缘杆，可确保检测过程 中人员及设备的安全； If金属屏蔽聚焦罩对准被检测设备，使用金属屏蔽聚焦罩，在xy平面上对被检测设备 发出的电脉冲信号进行精确定位;通过信号的幅值来判断设备的放电严重程度，通过电声 时差定位的方法确定故障点位置，通过电磁波和超声信号的时差，实现z方向的定位；电磁 波的接收范围：l〇〇k-1.5GHz，超声的接收范围：10k-150k;信号处理装置对接收到的电磁 波和超声信号进行信号处理，通过光电转换电路，将信号转换成数字信号，由光纤输出至局 放检测设备进行显示定位，完成X、y、z三维定位。
[0010] 传感器使用时根据不同被测设备及用途，选择合适的金属屏蔽聚焦罩：当用于局 部放电检测或一般定位时，例如对电缆、干式变压器进行局部放电检测时，采用喇叭形聚焦 的金属屏蔽聚焦罩；当需要实现更精确的近距离定位，例如对发电机绕组匝间放电进行精 确定位时，采用筒形聚焦的金属屏蔽聚焦罩。
[0011] 本发明积极效果:可同时接收被检测高压设备局部放电产生的脉冲电磁波和超声 波信号，不但能够通过信号的幅值来判断设备的放电严重程度，而且可通过电声时差定位 的方法确定故障点位置，具有很高的灵敏度和定位精度，指向性强，可以具体指出哪条电缆 或哪匝线圈出现问题，特别适于干式变压器、发电机绕组、高压开关柜、电缆等高压设备的 局部放电检测及精确定位。
【附图说明】
[0012] 图1为发明结构示意图； 图2为本发明立体结构示意图； 图3为本发明实施例一结构示意图； 图4为本发明实施例一外形示意图； 图5为本发明实施例二结构示意图； 图6为本发明实施例二外形示意图； 图中：硅橡胶包覆材料1、电脉冲接收线圈2、金属屏蔽聚焦罩3、脉冲超声接收器4、接收 器信号输出接口 5、连接软管6、信号处理装置外绝缘层7、信号处理装置外壳8、信号处理电 路板9、内置电池10、光纤输出接口 11、绝缘杆连接座12。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。
[0014] -种局放三维空间定位传感器，包含娃橡胶包覆材料1、电脉冲接收线圈2、金属屏 蔽聚焦罩3、脉冲超声接收器4、接收器信号输出接口 5、连接软管6、信号处理装置外绝缘层 7、信号处理装置外壳8、信号处理电路板9和光纤输出接口 11;金属屏蔽聚焦罩3前端的开口 呈筒形或喇叭形，在开口内安装电脉冲接收线圈2和脉冲超声接收器4;电脉冲接收线圈2与 金属屏蔽聚焦罩3内壁之间留有缝隙，该缝隙既能屏蔽侧方的干扰信号，使电脉冲接收线圈 2定向接收正前方的信号，还可避免因电脉冲接收线圈2与金属屏蔽聚焦罩3距离过近影响 信号接收，保证传感器对电脉冲信号具有较高的灵敏度;金属屏蔽聚焦罩3后侧内，嵌入式 安装脉冲超声接收器4;安装时保证脉冲超声接收器4接收端面指向正前方； 电脉冲接收线圈2和脉冲超声接收器4接收到的局放信号通过接收器信号输出接口 5经 连接软管6输入到信号处理电路板9,信号处理电路板9设置在信号处理装置外壳8内，信号 处理电路板9对信号进行信号处理和光电转换;转换后的光信号通过信号处理装置外壳8上 的光纤输出接口 11输出，经光纤连接至局放检测设备进行显示定位； 电脉冲接收线圈2、金属屏蔽聚焦罩3和脉冲超声接收器4外部由硅橡胶包覆材料1整体 包覆，信号处理装置外壳8的内外整体设有信号处理装置外绝缘层7,避免与被检测设备高 压部位直接接触，保证整体的绝缘强度。
[0015] 信号处理装置外壳8上设有绝缘杆连接座12,使用时根据操作距离在绝缘杆连接 座12上安装绝缘杆。传感器与外部设备只有光纤连接无电气连接，配合足够长度的绝缘杆， 可确保检测过程中人员及设备的安全。
[0016] 信号处理装置外壳8内设有内置电池10供电，无需外接电源； 信号处理装置外壳8为铝合金外壳。
[0017] 本发明的信号处理电路板9对信号进行处理和光电转换，为本领域公知公用的技 术，光电转换后的信号进入局放检测设备进行显示定位。
[0018] -种用局放三维空间定位传感器对高压电气设备故障进行定位的方法，包含如下 工艺步骤： 使用一种局放三维空间定位传感器进行定位，该传感器包含娃橡胶包覆材料1、电脉 冲接收线圈2、金属屏蔽聚焦罩3、脉冲超声接收器4、接收器信号输出接口 5、连接软管6、信 号处理装置外绝缘层7、信号处理装置外壳8、信号处理电路板9和光纤输出接口 11;金属屏 蔽聚焦罩3前端的开口呈筒形或喇叭形，在开口内安装电脉冲接收线圈2和脉冲超声接收器 4;电脉冲接收线圈2与金属屏蔽聚焦罩3内壁之间留有缝隙，该缝隙既能屏蔽侧方的干扰信 号，使电脉冲接收线圈2定向接收正前方的信号，还可避免因电脉冲接收线圈2与金属屏蔽 聚焦罩3距离过近影响信号接收，保证传感器对电脉冲信号具有较高的灵敏度;金属屏蔽聚 焦罩3后侧内，嵌入式安装脉冲超声接收器4;安装时保证脉冲超声接收器4接收端面指向正 前方； 电脉冲接收线圈2和脉冲超声接收器4接收到的局放信号通过接收器信号输出接口 5经 连接软管6输入到信号处理电路板9,信号处理电