礦用電纜局部放電在線定位同步脈沖耦合天線的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種礦用電纜局部放電在線定位同步脈沖耦合天線，主要包括耦合線圈以及高頻帶通濾波器。裝置主機(jī)通過高頻信號(hào)電纜與高頻帶通濾波器連接，高頻帶通濾波器與耦合線圈相連，將同步脈沖耦合到被測礦用電纜中。本實(shí)用新型公開了礦用電纜局部放電在線定位同步脈沖耦合天線的實(shí)現(xiàn)方法，用于礦用電纜局部放電在線監(jiān)測與定位等場合。結(jié)合礦用電纜局部放電定位裝置主機(jī)，本實(shí)用新型所述天線可將主機(jī)發(fā)送的弱脈沖信號(hào)進(jìn)行放大后耦合到被測礦用電纜。通過本實(shí)用新型所述天線輸出的同步脈沖，裝置主機(jī)可準(zhǔn)確計(jì)算脈沖沿電纜傳播的速度與衰減系數(shù)，提高了礦用電纜局部放電定位的準(zhǔn)確性。
【專利說明】礦用電纜局部放電在線定位同步脈沖耦合天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及礦用高壓電纜局部放電在線監(jiān)測中的定位技術(shù)，特別涉及一種礦用電纜局部放電在線定位同步脈沖耦合天線。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，一種先進(jìn)的在線、帶電、非侵入式電力電纜類設(shè)備內(nèi)部局部放電監(jiān)測技術(shù)在電力企業(yè)獲得了越來越多的應(yīng)用，通過在這些設(shè)備接地線處短時(shí)或固定安裝高頻電流傳感器，測量流過接地線的脈沖電流，分析局部放電的強(qiáng)度與頻率，可實(shí)現(xiàn)電力電纜的絕緣狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷。
[0003]電力企業(yè)近幾年的實(shí)踐表明，上述監(jiān)測方法雖然取得較好的應(yīng)用效果，但也存在若干技術(shù)問題尚未解決，主要有在線監(jiān)測時(shí)背景噪聲干擾問題，高頻發(fā)射脈沖在電纜中傳輸時(shí)的衰減問題，高頻發(fā)射脈沖在電纜中傳播速度準(zhǔn)確估計(jì)問題。另一方面，礦用電力設(shè)備安全檢測技術(shù)也越來越引起人們的重視，檢測技術(shù)的研究才剛剛起步。
[0004]首先，背景噪聲干擾問題:在線監(jiān)測環(huán)境下，很多外部強(qiáng)電磁干擾會(huì)通過接地網(wǎng)、接地銅排、電纜接地線向電網(wǎng)傳播，給在線監(jiān)測系統(tǒng)帶來很大干擾，造成反射裝置誤觸發(fā)。其次，脈沖衰減問題:不同頻率的發(fā)射脈沖在電纜中傳播的衰減系數(shù)不同，會(huì)影響對(duì)放電強(qiáng)度的準(zhǔn)確評(píng)估。最后:傳播速度問題。信號(hào)在電纜中的傳播速度直接影響局部放電定位的準(zhǔn)確性和效率。
[0005]目前，帶電檢測以非侵入式局部放電檢測方法為主，國內(nèi)外已發(fā)明多種方法對(duì)電力電纜的局部放電進(jìn)行監(jiān)測，主要有高頻電流脈沖法與超聲波法與超高頻法等(鄭文棟.多傳感器聯(lián)合檢測技術(shù)在XLPE電纜附件局部放電定位中的試驗(yàn)研究[JL2011.李天杰.煤礦電纜的選擇技術(shù)探討[J].科技與企業(yè)，2013，(03):294.李海英，李玄，宋建成.基于雷達(dá)圖法的礦用高壓電纜安全預(yù)警模型[J].煤炭學(xué)報(bào)，2012，(11):1941-1946.馮德旺，劉文虎.礦用電纜護(hù)套對(duì)電快速瞬變脈沖群感應(yīng)耦合的影響[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，(02): 139-143張俊安.XLPE電纜附件局部放電UHF和VHF聯(lián)合檢測[J].2011.曹永軍.煤礦井下電纜故障的查找與處理[J].陜西煤炭，2011，(01):88-89+113.)。
[0006]但是，對(duì)礦用電纜的絕緣狀態(tài)進(jìn)行檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)絕緣有缺陷后，對(duì)缺陷位置進(jìn)行定位，卻鮮見有相關(guān)文獻(xiàn)公開報(bào)道。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型公開了礦用電纜局部放電在線定位同步脈沖耦合天線。該天線可將一定頻率的脈沖進(jìn)行放大后耦合到被測礦用電纜中，耦合的脈沖具有足夠的強(qiáng)度，可保證經(jīng)過一定距離后(不低于2.5km)，可被遠(yuǎn)端的檢測裝置檢測到。通過本實(shí)用新型所述天線耦合的同步脈沖，可解決電纜局部放電在線監(jiān)測中，脈沖信號(hào)的同步問題。再根據(jù)被測電纜的長度，可在現(xiàn)場方便的計(jì)算局部放電脈沖沿電纜中的準(zhǔn)確傳播速度，從而提高了局部放電點(diǎn)定位的準(zhǔn)確性。[0008]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:
[0009]一種礦用電纜局部放電在線定位同步脈沖耦合天線，包括鉗形絕緣的外殼、磁芯、線圈、高頻帶通濾波器、BNC接頭15，所述磁芯安裝在外殼內(nèi)部，所述線圈纏繞在磁芯外周，高頻帶通濾波器與線圈耦合連接，所述高頻帶通濾波器通過BNC接頭與被測電纜相連。
[0010]所述磁芯采用錳鋅高磁導(dǎo)率鐵氧體材料，初始磁導(dǎo)率為10000，最高頻率為40MHz ο
[0011]所述線圈采用線徑為0.6mm的漆包線,線圈阻數(shù)不低于100阻。
[0012]所述高頻帶通濾波器主要由輸入接口 J41、運(yùn)算放大器U41、第一電阻R41、第二電阻R42、第三電阻R43、第四電阻R44、第五電阻R45、第六電阻R46、第一電容C41、第二電容C42、第三電容C43、運(yùn)算放大器U42以及信號(hào)輸出接口 J42構(gòu)成；其中，輸入接口 J41與運(yùn)算放大器U41的正向輸入端連接；第一電阻R41的上端與運(yùn)算放大器U41的反向輸入端連接，第一電阻R41的下端接地；第一電阻R41的上端與第二電阻R42的左端連接，第二電阻R42的右端連接到運(yùn)算放大器U41的輸出端節(jié)點(diǎn)；第一電容C41與第二電阻R42并聯(lián)；運(yùn)算放大器U41的輸出端連接到第三電阻R43的左端，第三電阻R43的右端連接到第四電阻R44的左端，第四電阻R44的右端連接到運(yùn)算放大器U42的正向輸入端；第二電容C42的一端與電阻R43、R44的公共端相連，另一端與運(yùn)算放大器U42的輸出端相連接；第三電容C43的一端與運(yùn)算放大器U42的反相輸入端連接，另一端與地連接；電阻R45的一端與運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，另一端接地；電阻R46的一端與運(yùn)算放大器U42的反相輸入端相連，另一端與運(yùn)算放大器U42的輸出端相連；帶通濾波器由輸出接口 J42輸出；
[0013]所述帶通濾波器的模擬帶寬為IkHz到40MHz。
[0014]所述鉗形絕緣的外殼采用環(huán)氧樹脂材質(zhì)，絕緣電壓不低于35kV。
[0015]本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1、所述同步脈沖耦合天線具有礦井現(xiàn)場要求的絕緣水平和隔爆要求，保證了使用人員操作該儀器時(shí)的安全性；
[0017]2、進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測時(shí)，操作人員只需將同步脈沖耦合天線安裝在電纜接地線上，就可方便的將同步脈沖耦合到被測電纜中，從而可準(zhǔn)確的完成長電纜兩端的脈沖同步。從同步后的脈沖時(shí)間差以及電纜長度，便可計(jì)算局部放電脈沖在電纜中的傳播速度，為局部放電點(diǎn)的定位奠定基礎(chǔ)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為是本實(shí)用新型礦用電纜局部放電在線定位同步脈沖耦合天線的組成示意圖。
[0019]圖中:鉗形絕緣的外殼11、磁芯12、線圈13、高頻帶通濾波器14、BNC接頭15。
[0020]圖2為是本實(shí)用新型礦用電纜局部放電在線定位同步脈沖耦合天線高頻帶通濾波器示意圖。
[0021]圖中:輸入接口 J41、運(yùn)算放大器U41、第一電阻R41、第二電阻R42、第三電阻R43、第四電阻R44、第五電阻R45、第六電阻R46、第一電容C41、第二電容C42、第三電容C43、運(yùn)算放大器U42、信號(hào)輸出接口 J42?！揪唧w實(shí)施方式】
[0022]以上僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0023]本實(shí)用新型礦用電纜局部放電在線定位同步脈沖耦合天線結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由鉗形絕緣的外殼11、磁芯12、線圈13、高頻帶通濾波器14、BNC接頭15組成，所述磁芯12安裝在外殼11內(nèi)部，所述線圈13纏繞在磁芯12外周，高頻帶通濾波器14與線圈13耦合連接，所述高頻帶通濾波器14通過BNC接頭15與被測電纜相連。
[0024]如圖2所示，高頻帶通濾波器14主要由輸入接口 J41、運(yùn)算放大器U41、第一電阻R41、第二電阻R42、第三電阻R43、第四電阻R44、第五電阻R45、第六電阻R46、第一電容C41、第二電容C42、第三電容C43、運(yùn)算放大器U42以及信號(hào)輸出接口 J42構(gòu)成。其中，輸入接口 J41與運(yùn)算放大器U41的正向輸入端連接；第一電阻R41的上端與運(yùn)算放大器U41的反向輸入端連接；第一電阻R41的下端接地；第一電阻R41的上端與第二電阻R42的左端連接；第二電阻R42的右端連接到運(yùn)算放大器U41的輸出端節(jié)點(diǎn)；第一電容C41與第二電阻R42并聯(lián)；運(yùn)算放大器U41的輸出端連接到第三電阻R43的左端；第三電阻R43的右端連接到第四電阻R44的左端；第四電阻R44的右端連接到運(yùn)算放大器U42的正向輸入端；第二電容C42的一端與電阻R43、R44的公共端相連，另一端與運(yùn)算放大器U42的輸出端相連接；第三電容C43的一端與運(yùn)算放大器U42的反相輸入端連接，另一端與地連接；電阻R45的一端與運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，另一端接地；電阻R46的一端與運(yùn)算放大器U42的反相輸入端相連，另一端與運(yùn)算放大器U42的輸出端相連；帶通濾波器由輸出接口 J42輸出。帶通濾波器的模擬帶寬為IkHz到40MHz。
[0025]上述礦用電纜局部放電在線定位同步脈沖耦合天線的磁芯12采用錳鋅高磁導(dǎo)率鐵氧體材料，初始磁導(dǎo)率為10000，最高頻率為40MHz。
[0026]上述礦用電纜局部放電在線定位同步脈沖耦合天線的線圈13采用線徑為0.6mm的漆包線，線圈匝數(shù)不低于100匝。
[0027]鉗形絕緣外殼11采用環(huán)氧樹脂材質(zhì)，絕緣電壓不低于35kV。
[0028]裝置各部件的連接關(guān)系:裝置主機(jī)通過高頻信號(hào)電纜與高頻帶通濾波器14的輸入接口 J41連接，高頻帶通濾波器14的輸出接口 J42與線圈13相連，將同步脈沖耦合到被測礦用電纜中。
[0029]可見，由于采用了高頻帶通濾波器14，通過改變R41、R42、R45與R46的值可調(diào)節(jié)濾波器的放大倍數(shù)，從而可在現(xiàn)場方便的調(diào)節(jié)輸出脈沖幅值。由于耦合到被測電纜的脈沖幅值可方便的調(diào)節(jié)，因此在檢測現(xiàn)場，可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際背景噪聲情況調(diào)節(jié)耦合脈沖的幅值，可保證耦合脈沖經(jīng)過一定距離(不低于2.5km)的衰減后，在電纜兩端的裝置均接收到有效的同步脈沖信號(hào)。通過本實(shí)用新型所述天線耦合的同步脈沖，可解決電纜局部放電在線監(jiān)測中，脈沖信號(hào)的同步問題。再根據(jù)被測電纜的長度，以及同步脈沖的時(shí)間差，可在現(xiàn)場方便的計(jì)算局部放電脈沖沿電纜中的準(zhǔn)確傳播速度，從而提高了局部放電點(diǎn)定位的準(zhǔn)確性。
[0030]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型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，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.礦用電纜局部放電在線定位同步脈沖耦合天線，其特征在于:主要由鉗形絕緣的外殼(11)、磁芯(12)、線圈(13)、高頻帶通濾波器(14)、BNC接頭(15)組成，所述磁芯(12)安裝在外殼(11)內(nèi)部，所述線圈(13)纏繞在磁芯(12)外周，高頻帶通濾波器(14)與線圈(13)耦合連接，所述高頻帶通濾波器(14)通過BNC接頭(15)與被測電纜相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用電纜局部放電在線定位同步脈沖耦合天線，其特征在于:所述磁芯(12)采用錳鋅高磁導(dǎo)率鐵氧體材料，初始磁導(dǎo)率為10000，最高頻率為40MHz。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用電纜局部放電在線定位同步脈沖耦合天線，其特征在于:所述線圈(13)采用線徑為0.6mm的漆包線，線圈匝數(shù)不低于100匝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用電纜局部放電在線定位同步脈沖耦合天線，其特征在于:所述高頻帶通濾波器(14)主要由輸入接口 J41、運(yùn)算放大器U41、第一電阻R41、第二電阻R42、第三電阻R43、第四電阻R44、第五電阻R45、第六電阻R46、第一電容C41、第二電容C42、第三電容C43、運(yùn)算放大器U42以及信號(hào)輸出接口 J42構(gòu)成；其中，輸入接口 J41與運(yùn)算放大器U41的正向輸入端連接；第一電阻R41的上端與運(yùn)算放大器U41的反向輸入端連接；第一電阻R41的下端接地；第一電阻R41的上端與第二電阻R42的左端連接；第二電阻R42的右端連接到運(yùn)算放大器U41的輸出端節(jié)點(diǎn)；第一電容C41與第二電阻R42并聯(lián)；運(yùn)算放大器U41的輸出端連接到第三電阻R43的左端；第三電阻R43的右端連接到第四電阻R44的左端；第四電阻R44的右端連接到運(yùn)算放大器U42的正向輸入端；第二電容C42的一端與電阻R43、R44的公共端相連，另一端與運(yùn)算放大器U42的輸出端相連接；第三電容C43的一端與運(yùn)算放大器U42的反相輸入端連接，另一端與地連接；電阻R45的一端與運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，另一端接地；電阻R46的一端與運(yùn)算放大器U42的反相輸入端相連，另一端與運(yùn)算放大器U42的輸出端相連；帶通濾波器由輸出接口 J42輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的礦用電纜局部放電在線定位同步脈沖耦合天線，其特征在于:所述帶通濾波器的模擬帶寬為IkHz到40MHz。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用電纜局部放電在線定位同步脈沖耦合天線，其特征在于:所述鉗形絕緣外殼(11)采用環(huán)氧樹脂材質(zhì)。
【文檔編號(hào)】H01P1/203GK203631743SQ201320776248
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】梁得亮, 李洪杰, 唐明, 董躍進(jìn), 劉驤 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué), 山東容力達(dá)礦用電器設(shè)備有限公司