专利名称：一种合成绝缘子电场强度采集装置及故障检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型关于合成绝缘子检测技术，特别是关于利用电场强度的合成绝缘子在
线检测技术，具体的讲是一种合成绝缘子电场强度采集装置及故障检测装置。
背景技术：
在现有技术中，合成绝缘子以其体积小、重量轻、机械强度高以及耐污性好等特
点，在电力系统中得到广泛应用。然而，合成绝缘子内的绝缘缺陷会导致闪络和脆断事故，
要防止该类事故的发生，就需要在合成绝缘子内碳化通道形成的初期检测出来。 为了尽早发现合成绝缘子内的绝缘缺陷，现有技术中采用检测合成绝缘子轴向电
场强度的方法来实现对合成绝缘子内的检测。然而，在实际操作中合成绝缘子的轴向电场
强度沿绝缘子分布的测量曲线往往不是光滑的，因此无法根据合成绝缘子的轴向电场强度
准确判断出合成绝缘子内的绝缘缺陷。 同时，对于带有均压环的合成绝缘子，由于受到自身体积和高压端强烈电晕的影 响，因此，现有技术还无法检测合成绝缘子高压端的内绝缘缺陷。

实用新型内容本实用新型实施例提供了一种合成绝缘子电场强度采集装置及故障检测装置，用
以通过测量合成绝缘子径向电场的变化来检测合成绝缘子内的绝缘缺陷。 根据本实用新型的一方面，提供一种合成绝缘子电场强度采集装置，该装置包括
电容电极和光发送器，所述的电容电极与所述的光发送器相耦合；所述的电容电极在线采
集合成绝缘子的径向电场强度信号；所述的光发送器将所述的径向电场强度信号转换为光
信号，并将所述的光信号输出。 根据本实用新型的另一方面，提供一种合成绝缘子故障检测装置，该装置包括径 向电场强度采集单元和径向电场强度检测单元，所述的径向电场强度采集单元通过光缆与 所述的径向电场强度检测单元相连接；所述的径向电场强度采集单元在线采集合成绝缘子 的径向电场强度；所述的径向电场强度检测单元将所述的径向电场强度与所述合成绝缘子 的标准径向电场强度进行比较，如果采集的径向电场强度小于所述合成绝缘子的标准径向 电场强度，则输出绝缘故障信息。 本实用新型实施例通过采集和检测合成绝缘子径向电场的变化来检测合成绝缘 子内的绝缘缺陷。采用光电传输电路，来抵抗绝缘子高压端剧烈的电晕干扰。采用圆弧形 的电容电极，达到方便检测绝缘子护套表面径向电场的目的。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 图1为本实用新型合成绝缘子电场强度采集装置结构框图； 图2为本实用新型合成绝缘子电场强度采集装置电路原理图； 图3为本实用新型合成绝缘子故障检测装置结构框图； 图4为本实用新型实施例合成绝缘子故障检测装置结构框图； 图5为本实用新型实施例光信号传输电路原理图； 图6为本实用新型实施例径向电场强度检测单元电路原理图； 图7为本实用新型合成绝缘子故障检测装置工作流程图； 图8为本实用新型实施例圆弧形电容电极A示意图； 图9为本实用新型实施例圆弧形电容电极B示意图； 图10为本实用新型实施例合成绝缘子电场强度采集装置示意图； 图11为本实用新型实施例220kV合成绝缘子电场测量试验数据图。
具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。 实施例1 如图1所示，本实用新型实施例的合成绝缘子电场强度采集装置包括电容电极 101、信号放大器102和光发送器103，电容电极101通过信号放大器102与光发送器103相 连接；电容电极101在线采集合成绝缘子的径向电场强度信号；信号放大器102对采集的 径向电场强度信号进行放大，光发送器103将放大后的径向电场强度信号转换为光信号输 出。 如图2所示，为电场强度采集装置的电路原理图。电容电极在线采集合成绝缘子 的径向电场强度信号生成电压信号；信号放大器对电压信号进行放大，光发送器将放大后 的电压信号转换为光信号输出。 由于绝缘子护套为圆形，为便于检测到绝缘子护套表面电场强度，因此可将电容 电极的电容极板A(如图8所示)和电容极板B(如图9所示)做成与绝缘子护套形状相同 的圆弧形，这样测量到的电场就是绝缘子的径向电场；同时电容极板的宽度可以与两片绝 缘子伞群之间的距离相同，即30至50mm。 如图IO所示，为本实用新型实施例的合成绝缘子电场强度采集装置结构示意图。 电容电极为圆弧形电容电极。圆弧形电容电极将在线采集的合成绝缘子的径向电场强度信 号传送给光发送器进行传输。充电电池，用于提供工作电能。 实施例2 如图3所示，本实用新型实施例的合成绝缘子故障检测装置包括径向电场强度 采集单元201和径向电场强度检测单元202，径向电场强度采集单元201通过光缆与径向电 场强度检测单元202相连接；径向电场强度采集单元201在线采集合成绝缘子的径向电场 强度；径向电场强度检测单元202将所述的径向电场强度与所述合成绝缘子的标准径向电集的径向电场强度小于所述合成绝缘子的标准径向电场强度，则 输出绝缘故障信息。 组成本实用新型实施例合成绝缘子检测装置的电路可分为两个部分，位于高电位 的径向电场强度获取电路和位于地电位的径向电场强度检测电路，两部分电路由光纤连 接。如图4所示，位于高电位的径向电场强度采集电路可包括电容电极301、放大器302和 光发送器303 ;位于地电位的径向电场强度检测电路可包括光接收器305、放大器306、整 流滤波电路307、电场强度比较器308和告警电路309 ;光发送器303通过光缆304与光接 收器305相连接。 如图5所示，由于绝缘子高压端有剧烈的电晕，会对靠近的电子电路产生强烈干 扰导致电路无法正常工作，因此采用光电传输电路来进行信号的传输。电容电极将测量到 的电信号Ui转换为光信号，利用光缆将信号传输至地电位的光接收器再进行信号处理。 如图6所示，为径向电场强度检测单元的电路原理图。其中包括光接收器，信号 放大器和整流滤波电路，电场强度比较器和告警电路。 如图7所示，本实用新型实施例合成绝缘子检测装置的工作流程为电容电极对 合成绝缘子的空间径向电场强度进行检测并转换为空间径向电场强度电压信号S201 ;放 大器对采集的径向电场强度电压信号进行放大，光发送起将放大后的径向电场强度电压信 号转换为光信号进行发送S202;光缆对光信号进行传输(S203， S204);光接收器对光信号 进行接收并将接收的光信号转换为径向电场强度电压信号S205 ;放大器对径向电场强度 电压信号进行放大S206 ;整流滤波电路对放大后的径向电场强度电压信号进行整流和滤 波S207 ;比较器将整流滤波后的径向电场强度电压信号与所述合成绝缘子的标准径向电 场强度进行比较S208，如果径向电场强度电压信号小于标准径向电场强度S209，则输出绝 缘故障告警信息S210，如果径向电场强度电压信号大于等于标准径向电场强度，则输出合 成绝缘子工作正常信息S211 ;结束S212。 由于绝缘子护套为圆形，为便于检测到绝缘子护套表面电场强度，因此可将电容 电极的电容极板A(如图8所示)和电容极板B(如图9所示)做成与绝缘子护套形状相同 的圆弧形，这样测量到的电场就是绝缘子的径向电场；同时电容极板的宽度可以与两片绝 缘子伞群之间的距离相同，即30至50mm。 采用本实用新型实施例合成绝缘子检测装置对220kV合成绝缘子进行了径向电 场测量，测量数据如图11所示。其中 被测合成绝缘子为220kV绝缘子，导线为两分裂导线，施加电压为相电压127kV， 测量部位为高压端金具与合成绝缘子第一片伞裙之间护套。 从图8可见，良好情况下的径向电场测量值最小值为90mv ;在高压端1片伞群存 在碳化通道缺陷的情况下，测量值为良好情况下的0. 50 0. 64 ;在高压端2片伞群存在碳 化通道缺陷的情况下，测量值为良好情况下的0. 07 0. 41 。如果把小于良好情况下测量值 30%的电场测量值作为确认该绝缘子高压端存在内绝缘缺陷的标准径向电场强度，那么标 准径向电场强度为60mv。即比较器将整流滤波后的径向电场强度电压信号与所述合成绝 缘子的标准径向电场强度60mv进行比较，如果径向电场强度电压信号小于60mv，则输出绝 缘故障告警信息，如果径向电场强度电压信号大于等于60mv，则输出合成绝缘子工作正常 信息。
5[0037] 本实用新型技术方案带来的有益效果采用测量高压端金具和第一片伞群之间护 套径向电场变化的方法来检测合成绝缘子内绝缘缺陷。采用光电传输电路，来抵抗绝缘子 高压端剧烈的电晕干扰。采用圆弧形的电容电极外形设计，达到方便检测绝缘子护套表面 径向电场的目的。本实用新型合成绝缘子检测装置，重量更轻，体积更小。由于测量电路得 到了简化，使得探头的重量和体积都得到了大幅度的精简。抗强电场干扰，即便在500kV绝 缘子高压端强烈电晕条件下该探头也能正常工作。灵敏度提高。能检测到220kV绝缘子高 压端两片伞群半导体碳化通道内绝缘缺陷。 本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以 上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的 一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综 上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求一种合成绝缘子电场强度采集装置，其特征是，所述的装置包括电容电极和光发送器，所述的电容电极与所述的光发送器相耦合；所述的电容电极在线采集合成绝缘子的径向电场强度信号；所述的光发送器将所述的径向电场强度信号转换为光信号，并将所述的光信号输出。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的电容电极为圆弧形电容电极。
3. 根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的还装置包括信号放大器，用于将所 述电容电极在线采集的合成绝缘子的径向电场强度信号进行放大，并将放大后的径向电场 强度信号传送给所述的光发送器。
4. 根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的还装置包括充电电池，用于提供工 作电能。
5. —种合成绝缘子故障检测装置，其特征是，所述的装置包括径向电场强度采集单 元和径向电场强度检测单元，所述的径向电场强度采集单元通过光缆与所述的径向电场强 度检测单元相连接；所述的径向电场强度采集单元在线采集合成绝缘子的径向电场强度；所述的径向电场强度检测单元将所述的径向电场强度与所述合成绝缘子的标准径向电场强度进行比较，如果采集的径向电场强度小于所述合成绝缘子的标准径向电场强度，则输出绝缘故障信息。
6. 根据权利要求5所述的装置，其特征是，所述的径向电场强度采集单元包括； 电容电极，用于在线采集合成绝缘子的径向电场强度信号；光发送器，用于将所述的空间径向电场强度信号转换为光信号，并将所述的光信号传 入光缆进行传输。
7. 根据权利要求6所述的装置，其特征是，所述的电容电极为圆弧形电容电极。
8. 根据权利要求5所述的装置，其特征是，所述的径向电场强度检测单元包括光接收 器，用于从所述的光缆中接收所述的光信号，并将所述的光信号转换为所述的合成绝缘子 的径向电场强度信号；电场强度比较器，用于将光接收器输出的径向电场强度与所述合成绝缘子的标准径向 电场强度进行比较，如果获取的径向电场强度小于所述合成绝缘子的标准径向电场强度， 则输出绝缘故障信息；如果获取的径向电场强度大于等于所述合成绝缘子的标准径向电场 强度，则输出绝缘子工作正常信息。
专利摘要本实用新型提供了一种合成绝缘子电场强度采集装置及故障检测装置，该电场强度采集装置包括电容电极和光发送器，所述的电容电极与所述的光发送器相耦合；所述的电容电极在线采集合成绝缘子的径向电场强度信号；所述的光发送器将所述的径向电场强度信号转换为光信号，并将所述的光信号输出。用以通过测量合成绝缘子径向电场的变化来检测合成绝缘子内的绝缘缺陷。
文档编号G01R29/12GK201464577SQ20092010769
公开日2010年5月12日 申请日期2009年5月8日 优先权日2009年5月8日
发明者张立培, 袁亦超, 陈豪 申请人:华北电力科学研究院有限责任公司