一種局放三維空間定位傳感器及高壓電氣設備故障定位方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種局放三維空間定位傳感器及高壓電氣設備故障定位方法，適用于 高壓電氣設備局放檢測的空間定位，屬于高壓電氣設備故障定位技術領域。
【背景技術】
[0002] 發(fā)電機、電動機、干式變壓器和電纜等高壓電氣設備，由于質量缺陷或運行過程中 的絕緣劣化，會在缺陷位置產生局部放電，并加速絕緣劣化，形成故障，甚至導致重大事故。 處理此類問題的關鍵是如何快速、準確地找出放電位置，尤其是對于多條電纜或發(fā)電機定 子繞組匝間放電、絕緣破損等故障時，如何精確找出具體放電位置，能大幅降低維修的難度 和工作量?！颈尘凹夹g】常用的局放定位傳感器多采用超聲探測模式，對放電信號的靈敏度較 低，無法檢測到微弱的放電信號，并需要提供電同步信號；而少數(shù)采用電、聲一體式的傳感 器能夠檢測到放電信號，但指向性較差，只能確定一個大致范圍，不能具體指出哪條電纜或 哪匝線圈出現(xiàn)問題，無法為檢修工作提供有力的技術支持。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明目的是提供一種局放三維空間定位傳感器及高壓電氣設備故障定位方法， 具有很高的靈敏度和定位精度，指向性強，可以具體指出哪條電纜或哪匝線圈出現(xiàn)問題，特 別適于干式變壓器、發(fā)電機繞組、高壓開關柜、電纜等高壓設備的局部放電檢測及精確定 位，解決【背景技術】存在的上述問題。
[0004] 本發(fā)明的技術方案是： 一種局放三維空間定位傳感器，包含硅橡膠包覆材料、電脈沖接收線圈、金屬屏蔽聚焦 罩、脈沖超聲接收器、接收器信號輸出接口、連接軟管、信號處理裝置外絕緣層、信號處理裝 置外殼、信號處理電路板和光纖輸出接口；金屬屏蔽聚焦罩前端的開口呈筒形或喇叭形，在 開口內安裝電脈沖接收線圈和脈沖超聲接收器;電脈沖接收線圈與金屬屏蔽聚焦罩內壁之 間留有縫隙，該縫隙既能屏蔽側方的干擾信號，使電脈沖接收線圈定向接收正前方的信號， 還可避免因電脈沖接收線圈與金屬屏蔽聚焦罩距離過近影響信號接收，保證傳感器對電脈 沖信號具有較高的靈敏度;金屬屏蔽聚焦罩后側內，嵌入式安裝脈沖超聲接收器;安裝時保 證脈沖超聲接收器接收端面指向正前方； 電脈沖接收線圈和脈沖超聲接收器接收到的局放信號通過接收器信號輸出接口經(jīng)連 接軟管輸入到信號處理電路板，信號處理電路板設置在信號處理裝置外殼內，信號處理電 路板對信號進行信號處理和光電轉換;轉換后的光信號通過信號處理裝置外殼上的光纖輸 出接口輸出，經(jīng)光纖連接至局放檢測設備進行顯示定位； 電脈沖接收線圈、金屬屏蔽聚焦罩和脈沖超聲接收器外部由硅橡膠包覆材料整體包 覆，信號處理裝置外殼的內外整體設有信號處理裝置外絕緣層，避免與被檢測設備高壓部 位直接接觸，保證整體的絕緣強度。
[0005] 所述的金屬屏蔽聚焦罩前端的開口呈筒形，較佳的方案為:金屬屏蔽聚焦罩前端 的開口呈錐筒形。
[0006] 信號處理裝置外殼上設有絕緣桿連接座，使用時根據(jù)操作距離在絕緣桿連接座上 安裝絕緣桿。傳感器與外部設備只有光纖連接無電氣連接，配合足夠長度的絕緣桿，可確保 檢測過程中人員及設備的安全。
[0007] 信號處理裝置外殼內設有內置電池供電，無需外接電源； 信號處理裝置外殼為鋁合金外殼。
[0008] 本發(fā)明的信號處理電路板對信號進行處理和光電轉換，為本領域公知公用的技 術，光電轉換后的信號進入局放檢測設備進行顯示定位。
[0009] 一種用局放三維空間定位傳感器對高壓電氣設備故障進行定位的方法，包含如下 工藝步驟： ①使用一種局放三維空間定位傳感器進行定位，該傳感器包含娃橡膠包覆材料、電脈 沖接收線圈、金屬屏蔽聚焦罩、脈沖超聲接收器、接收器信號輸出接口、連接軟管、信號處理 裝置外絕緣層、信號處理裝置外殼、信號處理電路板和光纖輸出接口；金屬屏蔽聚焦罩前端 的開口呈筒形或喇叭形，在開口內安裝電脈沖接收線圈和脈沖超聲接收器；電脈沖接收線 圈與金屬屏蔽聚焦罩內壁之間留有縫隙，該縫隙既能屏蔽側方的干擾信號，使電脈沖接收 線圈定向接收正前方的信號，還可避免因電脈沖接收線圈與金屬屏蔽聚焦罩距離過近影響 信號接收，保證傳感器對電脈沖信號具有較高的靈敏度;金屬屏蔽聚焦罩后側內，嵌入式安 裝脈沖超聲接收器;安裝時保證脈沖超聲接收器接收端面指向正前方； 電脈沖接收線圈和脈沖超聲接收器接收到的局放信號通過接收器信號輸出接口經(jīng)連 接軟管輸入到信號處理電路板，信號處理電路板設置在信號處理裝置外殼內，信號處理電 路板對信號進行信號處理和光電轉換;轉換后的數(shù)字信號通過信號處理裝置外殼上的光纖 輸出接口輸出，經(jīng)光纖連接至局放檢測設備進行顯示定位； 電脈沖接收線圈、金屬屏蔽聚焦罩和脈沖超聲接收器外部由硅橡膠包覆材料整體包 覆，信號處理裝置外殼的內外整體設有信號處理裝置外絕緣層，避免與被檢測設備高壓部 位直接接觸，保證整體的絕緣強度； @信號處理裝置外殼上設有絕緣桿連接座，根據(jù)操作距離在絕緣桿連接座上安裝絕緣 桿;傳感器與外部設備只有光纖連接無電氣連接，配合足夠長度的絕緣桿，可確保檢測過程 中人員及設備的安全； If金屬屏蔽聚焦罩對準被檢測設備，使用金屬屏蔽聚焦罩，在xy平面上對被檢測設備 發(fā)出的電脈沖信號進行精確定位;通過信號的幅值來判斷設備的放電嚴重程度，通過電聲 時差定位的方法確定故障點位置，通過電磁波和超聲信號的時差，實現(xiàn)z方向的定位；電磁 波的接收范圍：l〇〇k-1.5GHz，超聲的接收范圍：10k-150k;信號處理裝置對接收到的電磁 波和超聲信號進行信號處理，通過光電轉換電路，將信號轉換成數(shù)字信號，由光纖輸出至局 放檢測設備進行顯示定位，完成X、y、z三維定位。
[0010] 傳感器使用時根據(jù)不同被測設備及用途，選擇合適的金屬屏蔽聚焦罩：當用于局 部放電檢測或一般定位時，例如對電纜、干式變壓器進行局部放電檢測時，采用喇叭形聚焦 的金屬屏蔽聚焦罩；當需要實現(xiàn)更精確的近距離定位，例如對發(fā)電機繞組匝間放電進行精 確定位時，采用筒形聚焦的金屬屏蔽聚焦罩。
[0011] 本發(fā)明積極效果:可同時接收被檢測高壓設備局部放電產生的脈沖電磁波和超聲 波信號，不但能夠通過信號的幅值來判斷設備的放電嚴重程度，而且可通過電聲時差定位 的方法確定故障點位置，具有很高的靈敏度和定位精度，指向性強，可以具體指出哪條電纜 或哪匝線圈出現(xiàn)問題，特別適于干式變壓器、發(fā)電機繞組、高壓開關柜、電纜等高壓設備的 局部放電檢測及精確定位。
【附圖說明】
[0012] 圖1為發(fā)明結構示意圖； 圖2為本發(fā)明立體結構示意圖； 圖3為本發(fā)明實施例一結構示意圖； 圖4為本發(fā)明實施例一外形示意圖； 圖5為本發(fā)明實施例二結構示意圖； 圖6為本發(fā)明實施例二外形示意圖； 圖中：硅橡膠包覆材料1、電脈沖接收線圈2、金屬屏蔽聚焦罩3、脈沖超聲接收器4、接收 器信號輸出接口 5、連接軟管6、信號處理裝置外絕緣層7、信號處理裝置外殼8、信號處理電 路板9、內置電池10、光纖輸出接口 11、絕緣桿連接座12。
【具體實施方式】
[0013] 下面結合附圖，通過實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0014] -種局放三維空間定位傳感器，包含娃橡膠包覆材料1、電脈沖接收線圈2、金屬屏 蔽聚焦罩3、脈沖超聲接收器4、接收器信號輸出接口 5、連接軟管6、信號處理裝置外絕緣層 7、信號處理裝置外殼8、信號處理電路板9和光纖輸出接口 11;金屬屏蔽聚焦罩3前端的開口 呈筒形或喇叭形，在開口內安裝電脈沖接收線圈2和脈沖超聲接收器4;電脈沖接收線圈2與 金屬屏蔽聚焦罩3內壁之間留有縫隙，該縫隙既能屏蔽側方的干擾信號，使電脈沖接收線圈 2定向接收正前方的信號，還可避免因電脈沖接收線圈2與金屬屏蔽聚焦罩3距離過近影響 信號接收，保證傳感器對電脈沖信號具有較高的靈敏度;金屬屏蔽聚焦罩3后側內，嵌入式 安裝脈沖超聲接收器4;安裝時保證脈沖超聲接收器4接收端面指向正前方； 電脈沖接收線圈2和脈沖超聲接收器4接收到的局放信號通過接收器信號輸出接口 5經(jīng) 連接軟管6輸入到信號處理電路板9,信號處理電路板9設置在信號處理裝置外殼8內，信號 處理電路板9對信號進行信號處理和光電轉換;轉換后的光信號通過信號處理裝置外殼8上 的光纖輸出接口 11輸出，經(jīng)光纖連接至局放檢測設備進行顯示定位； 電脈沖接收線圈2、金屬屏蔽聚焦罩3和脈沖超聲接收器4外部由硅橡膠包覆材料1整體 包覆，信號處理裝置外殼8的內外整體設有信號處理裝置外絕緣層7,避免與被檢測設備高 壓部位直接接觸，保證整體的絕緣強度。
[0015] 信號處理裝置外殼8上設有絕緣桿連接座12,使用時根據(jù)操作距離在絕緣桿連接 座12上安裝絕緣桿。傳感器與外部設備只有光纖連接無電氣連接，配合足夠長度的絕緣桿， 可確保檢測過程中人員及設備的安全。
[0016] 信號處理裝置外殼8內設有內置電池10供電，無需外接電源； 信號處理裝置外殼8為鋁合金外殼。
[0017] 本發(fā)明的信號處理電路板9對信號進行處理和光電轉換，為本領域公知公用的技 術，光電轉換后的信號進入局放檢測設備進行顯示定位。
[0018] -種用局放三維空間定位傳感器對高壓電氣設備故障進行定位的方法，包含如下 工藝步驟： 使用一種局放三維空間定位傳感器進行定位，該傳感器包含娃橡膠包覆材料1、電脈 沖接收線圈2、金屬屏蔽聚焦罩3、脈沖超聲接收器4、接收器信號輸出接口 5、連接軟管6、信 號處理裝置外絕緣層7、信號處理裝置外殼8、信號處理電路板9和光纖輸出接口 11;金屬屏 蔽聚焦罩3前端的開口呈筒形或喇叭形，在開口內安裝電脈沖接收線圈2和脈沖超聲接收器 4;電脈沖接收線圈2與金屬屏蔽聚焦罩3內壁之間留有縫隙，該縫隙既能屏蔽側方的干擾信 號，使電脈沖接收線圈2定向接收正前方的信號，還可避免因電脈沖接收線圈2與金屬屏蔽 聚焦罩3距離過近影響信號接收，保證傳感器對電脈沖信號具有較高的靈敏度;金屬屏蔽聚 焦罩3后側內，嵌入式安裝脈沖超聲接收器4;安裝時保證脈沖超聲接收器4接收端面指向正 前方； 電脈沖接收線圈2和脈沖超聲接收器4接收到的局放信號通過接收器信號輸出接口 5經(jīng) 連接軟管6輸入到信號處理電路板9,信號處理電