專利名稱：一種非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域，特別是涉及一種非侵入式高壓開關(guān)柜局部放 電監(jiān)測傳感器。
背景技術(shù)：
目前已有的監(jiān)測高壓開關(guān)柜類設(shè)備內(nèi)部局部放電的技術(shù)是通過高壓實驗變壓器對開關(guān)柜施加交流高壓，用超高頻電流互感器監(jiān)測流過接地線的脈沖電流來判斷開關(guān)柜的 絕緣狀態(tài)。上述的現(xiàn)有的監(jiān)測方法及其監(jiān)測系統(tǒng)，雖可監(jiān)測和診斷高壓開關(guān)柜的絕緣狀態(tài)， 判斷是否存在局部放電的問題，但是在實際使用時卻發(fā)現(xiàn)其仍存在不安全、低效、判斷可靠 性差、設(shè)備笨重等方面的問題，因而未能達到最佳的使用效果。如何能創(chuàng)設(shè)一種安全、便攜、 高效的新的非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器，實屬當(dāng)前業(yè)界的重要研究課題之

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器， 具有安全、便攜、高效的特點，從而克服現(xiàn)有的監(jiān)測系統(tǒng)的不足。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器，主 要包括絕緣外殼、固定在絕緣外殼上的插頭、固定于絕緣外殼內(nèi)的諧振腔、超聲感知器和電 磁感知器，其中，諧振腔與插頭通過電路連接。作為本發(fā)明的一種改進，所述的插頭與諧振腔通過濾波放大電路連接。所述濾波放大電路的濾波器由電感Li、L2和電容C4、C5、C6、C7串接，電感Ll與 諧振腔的節(jié)點通過電容Cl接地，電感Ll和L2的節(jié)點通過電容C2接地，電感L2和電容C4 的節(jié)點通過電容C3接地，電容C4和C5的節(jié)點通過電感L3接地，電容C5和C6的節(jié)點通過 電感L4接地，電容C6和C7的節(jié)點通過電感L5接地。所述電容Cl 為 73pF、C2 為 125pF、C3 為 73pF,、C4 為 2. 3nF、C5 為 588pF、C6 為 588pF、C7 為 2. 3nF,電感 Ll 為 220nH、L2 為 220nH、L3 為 2. 2uH、L4 為 1. 3uH、L5 為 2. 2uH。所述的濾波放大電路的增益為40dB，帶寬5-80MHZ。所述的絕緣外殼內(nèi)還固定有為濾波放大電路傳遞電能和檢測信號的電源模塊。所述的電源模塊是以魔幻電源方式工作，包括通過直流電源、熔絲、電容和兩個電 阻，其中，直流電源通過熔絲和電阻I與濾波放大電路連接，電阻I與濾波放大器的節(jié)點通 過電容和電阻II與插頭連接。所述的直流電源的電壓為18V，熔絲的電流額定為1A，電阻I為50 Ω，電容為IuF 的濾波和隔直電容，電阻II為IOkQ的信號檢測阻抗。所述的插頭為香蕉插頭，所述的絕緣外殼采用環(huán)氧樹脂材質(zhì)，所述的電磁感知器 為螺旋天線電磁感知器。
所述的電磁感知器直徑25mm，由5匝間距Imm的螺旋天線構(gòu)成；所述的諧振腔的 直徑20mm，長度50mm，壁厚1mm，內(nèi)部鍍銀；所述的絕緣外殼的厚度小于5mm，大于2mm ；所述 的超聲信號感知器直徑為10mm，厚度2mm。采用這樣的設(shè)計后，本發(fā)明至少具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明采用非侵入式監(jiān)測設(shè)計，在開關(guān)柜外表面監(jiān)測開關(guān)柜內(nèi)部的放電情況， 傳感器的外殼具有30kV的絕緣水平，因此監(jiān)測人員可以非常安全地操作該設(shè)備；2、本發(fā)明傳感器重量小于03kg，常用主機重量也小于4kg，因此總的重量 在^g以內(nèi)，體積也小于30cmX 30cmX 20cm，與現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)50kg的重量以及大于 50cmX50cmX50cm的體積相比，本發(fā)明明顯更便于攜帶；3、使用本發(fā)明進行現(xiàn)場監(jiān)測時，操作人員只需將傳感器貼在開關(guān)柜的外表面10 秒鐘，即可立即知道開關(guān)柜內(nèi)部是否發(fā)生局部放電，與以往耗時10分鐘的監(jiān)測相比大大提 高了監(jiān)測效率。


上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下 結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。圖1是本發(fā)明一種非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器的組成示意圖。圖2是本發(fā)明一種非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器的濾波器的組成示 意圖。圖3是本發(fā)明一種非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器的電源組成示意圖。圖4是本發(fā)明一種非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器的使用狀態(tài)示意圖。
具體實施例方式請參閱圖1所示，本發(fā)明一種非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器，主要包 括絕緣外殼11、固定在絕緣外殼11上的插頭12、固定于絕緣外殼11內(nèi)的諧振腔13、超聲感 知器14、電磁感知器15、濾波放大電路16和電源模塊17。其中，絕緣外殼11可采用環(huán)氧樹脂類絕緣材質(zhì)，厚度小于5mm，大于2mm。插頭12 可為香蕉插頭。諧振腔13的優(yōu)選直徑為20mm，長度50mm，壁厚1mm，并在內(nèi)部鍍銀。超聲 感知器14的優(yōu)選直徑為10mm，厚度2mm。電磁感知器15可選用螺旋天線電磁感知器，間距 Imm,直徑25mm，匝數(shù)5。諧振腔13通過濾波放大電路16與電源模塊17連接。濾波放大電路16的增益優(yōu) 選40dB，帶寬5-SOMHz，其中濾波放大電路16的濾波器結(jié)構(gòu)可配合參閱圖2所示，由電感 L1、L2和電容C4、C5、C6、C7串接，電感Ll與諧振腔13的節(jié)點通過電容Cl接地，電感Ll和 L2的節(jié)點通過電容C2接地，電感L2和電容C4的節(jié)點通過電容C3接地，電容C4和C5的節(jié) 點通過電感L3接地，電容C5和C6的節(jié)點通過電感L4接地，電容C6和C7的節(jié)點通過電感 L5 接地，各參數(shù)取值可為C1 = 73pF, C2 = 125pF, C3 = 73pF, C4 = 2. 3nF, C5 = 588pF, C6 = 588pF，C7 = 2. 3nF ；Ll = 220nH, L2 = 220nH，L3 = 2. 2uH, L4 = 1. 3uH, L5 = 2. 2uH。此外，設(shè)置在絕緣外殼11的電源模塊17，通過一條同軸電纜向超聲傳感器14和電 磁感知器15傳遞電能并接收檢測信號，以這種方式工作的電源在電子工程領(lǐng)域稱為魔幻
4電源(Wiantom Power)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，請配合參閱圖3，主要包括直流電源31，熔絲32，電阻 33，電容34，電阻35。其中，直流電源31通過熔絲32和電阻33與濾波放大電路16連接， 濾波放大電路16還與電容34連接，電容34與電阻35連接，然后經(jīng)過香蕉插頭12完成傳 感器的信號輸出。較佳的，直流電源31采用可充電電池，其電壓為18V，熔絲32的電流額定 為1A，電阻33為50 Ω，電容34為IuF的濾波和隔直電容，電阻35為IOkQ。應(yīng)用本發(fā)明的新型非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器時，可以參考圖4。其 中的主機41起到信號采集分析和顯示的作用，傳感器43以其特殊的結(jié)構(gòu)同時具有高頻電 磁和超聲兩種信號的測量功能，放大器直接置于傳感器43中，內(nèi)部以特殊的魔幻電源方式 供電。監(jiān)測系統(tǒng)工作時，將傳感器43緊貼在高壓開關(guān)柜44的表面，當(dāng)高壓開關(guān)柜內(nèi)部的絕 緣缺陷處發(fā)生局部放電時，伴隨局部放電而輻射出的電磁波和超聲波傳播到柜體外表面， 傳感器43內(nèi)的電磁感知器15將拾取到相應(yīng)電磁波的磁場分量，同時超聲感知器14拾取超 聲信號，并經(jīng)由濾波放大電路16調(diào)理，然后信號經(jīng)過魔幻電源17，最后經(jīng)同軸電纜42傳送 到主機41進行分析、處理和顯示，通過兩類信號的強度和時間差即可完成開關(guān)柜內(nèi)部絕緣 狀態(tài)的監(jiān)測及局部放電的定位。本發(fā)明直接解決了對高壓開關(guān)柜進行非侵入、在線監(jiān)測及 定位內(nèi)部局部放電的問題。需要進一步說明的是圖4中的主機41部分，該部分主要功能是進行信號的采集、 存儲和顯示，可以采用目前常見的數(shù)字存儲示波器，例如Tektronix TDS 2002B。測量信號 時建議利用該示波器的預(yù)觸O^re-trigger)功能，逐漸提高觸發(fā)電平，從而可以精確地知 道相應(yīng)的局部放電水平并捕捉到脈沖波形。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，本 領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā) 明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器，其特征在于主要包括絕緣外殼、固 定在絕緣外殼上的插頭、固定于絕緣外殼內(nèi)的諧振腔、超聲感知器和電磁感知器，其中，諧 振腔與插頭通過電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器，其特征在于 所述的插頭與諧振腔通過濾波放大電路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器，其特征在于 所述濾波放大電路的濾波器由電感Li、L2和電容C4、C5、C6、C7串接，電感Ll與諧振腔的 節(jié)點通過電容Cl接地，電感Ll和L2的節(jié)點通過電容C2接地，電感L2和電容C4的節(jié)點通 過電容C3接地，電容C4和C5的節(jié)點通過電感L3接地，電容C5和C6的節(jié)點通過電感L4 接地，電容C6和C7的節(jié)點通過電感L5接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器，其特征在于 所述電容 Cl 為 73pF、C2 為 125pF、C3 為 73pF,、C4 為 2. 3nF、C5 為 588pF、C6 為 588pF、C7 為 2. 3nF,電感 Ll 為 220nH、L2 為 220nH、L3 為 2. 2uH、L4 為 1. 3uH、L5 為 2. 2uH。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器，其特征在于 所述的濾波放大電路的增益為40dB，帶寬5-SOMHz。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器，其特征在于 所述的絕緣外殼內(nèi)還固定有為濾波放大電路傳遞電能和檢測信號的電源模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器，其特征在于 所述的電源模塊是以魔幻電源方式工作，包括直流電源、熔絲、電容和兩個電阻，其中，直流 電源通過熔絲和電阻I與濾波放大電路連接，濾波放大電路與電阻I的節(jié)點通過電容及電 阻II與插頭連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器，其特征在于 所述的直流電源的電壓為18V，熔絲的電流額定為1A，電阻I為50Ω，電容為IuF的濾波和 隔直電容，電阻II為IOkQ。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的一種非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器， 其特征在于所述的插頭為香蕉插頭，所述的絕緣外殼采用環(huán)氧樹脂材質(zhì)，所述的電磁感知 器為螺旋天線電磁感知器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器，其特征在 于所述的電磁感知器直徑25mm，由5匝間距Imm的螺旋天線構(gòu)成；所述的諧振腔的直徑 20mm，長度50mm，壁厚1mm，內(nèi)部鍍銀；所述的絕緣外殼的厚度小于5mm，大于2mm ；所述的超 聲信號感知器直徑為10mm，厚度2mm。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器，主要包括絕緣外殼、固定在絕緣外殼上的插頭、固定于絕緣外殼內(nèi)的諧振腔、超聲感知器和電磁感知器，其中，諧振腔與插頭通過電路連接。本發(fā)明非侵入式高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測傳感器，具有安全、便攜、高效的特點，從而克服了現(xiàn)有的監(jiān)測系統(tǒng)的不足。
文檔編號G01R31/12GK102096028SQ20101054839
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者吳斌, 宋哲, 朱薪志, 汪東軍 申請人:北京神星能源投資有限公司, 山東電力集團公司泰安供電公司