線路閃絡故障檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種線路閃絡故障檢測裝置，其包括：數據采集單元，與數據采集單元連接的數據處理單元，與數據處理單元連接的數據傳輸單元，與數據傳輸單元連接的數據分析單元，和與數據分析單元連接的數據輸出單元。通過本實用新型，可同時測量風偏閃絡和絕緣子閃絡，相對尋常的測量方式減少了一半的工作設備，而且基于噪聲信號的檢測系統結構比較簡單，設備的運行和維護成本比較低，可以大大提高維護工人的工作效率。
【專利說明】線路閃絡故障檢測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種線路檢測技術，尤其涉及一種線路閃絡故障檢測裝置。
【背景技術】
[0002]在高壓線路上，由于各種原因，如野外環境惡劣，特別是大風、雨雪、灰塵、鳥類等自然災害的存在，容易對電線和桿塔造成損傷，繼而引起各種線路故障。
[0003]比較常見的線路故障有風偏閃絡、絕緣子閃絡。
[0004]風偏閃絡主要是強風狀態下，絕緣子串相對于桿塔出現一定的位移和偏轉，減小了導線與桿塔之間空氣的放電間隙，增大了風偏角，當距離不能滿足絕緣強度要求時，加上大風伴隨的強降雨或者冰雹降低了導線與桿塔之間的工頻放電電壓，就會導致絕緣體表面放電，稍不注意，就會造成經濟損失。
[0005]絕緣子閃絡是由于絕緣子長期暴露在空氣當中，大氣中懸浮的顆粒會吸附在絕緣子表面，長時間不清洗會在表面形成污穢層。如遇到霧、露、細雨等潮濕天氣時，污穢層中的電解質就會發生電離，絕緣子表面的電導將會增大，絕緣水平下降，表面的泄露電流會隨著電導的增大而逐漸增加，引起導線發熱，形成一個干燥帶，從而使得沿絕緣子表面電壓分布不均勻，產生局部電弧，嚴重情況下就會發生閃絡。絕緣子閃絡會導致線路短路接地，不僅會燒壞絕緣子，還會引起線路跳閘，導致大面積的短路停電，造成巨大的經濟損失。
[0006]常見的風偏閃絡監控系統大多數是通過監測風偏角來達到故障預警的目的。常見的監測絕緣子閃絡的方法為:以激光多普勒振動法及紅外熱像儀法為代表的非電量測量法和以電壓分布檢測法、絕緣電阻法及脈沖電流法為代表的電量測量法。上述方法都是針對風偏和絕緣閃絡分別測量，監測方法比較單一，無法統一。
實用新型內容
[0007]為解決上述現有技術中存在的問題與缺陷，本實用新型提供一種線路閃絡故障檢測裝置，其基于閃絡放電原理，利用線路在不同放電情況下出現音頻信號發射波的不同特征，判斷線路閃絡故障，從而能夠實現同時檢測風偏閃絡和絕緣子閃絡線路故障的目的。
[0008]本實用新型的技術方案如下:
[0009]本實用新型提供一種線路閃絡故障檢測裝置，其特征在于，所述線路閃絡故障檢測裝置包括:
[0010]數據采集單元，與數據采集單元連接的數據處理單元，與數據處理單元連接的數據傳輸單元，與數據傳輸單元連接的數據分析單元，和與數據分析單元連接的數據輸出單元，
[0011 ] 所述數據采集單元安裝在桿塔周圍輸電線路上并用于采集桿塔周圍不同線路的噪聲信號；所述數據處理單元包括濾波器、放大器以及A/D轉換器，其中濾波器用于將從數據采集單元輸出的信號進行降低噪聲和濾除信號干擾處理，放大電路用于將濾波后的微弱信號進行放大，A/D轉換器用于將模擬信號轉換為數字信號；所述數據傳輸單元對從數據處理單元輸出的數字信號進行解析后將其重新封裝，然后傳輸給數據分析單元；該數據分析單元用于提取單位時間內接收到的噪聲信號中的頻率特征、檢索到連續噪聲信號中頻率大小達到設定閾值時確定輸電線路發生閃絡故障、和將結果數據發送給數據輸出單元；所述數據輸出單元用于將從該數據分析單元輸出的結果數據呈現給用戶。
[0012]進一步地，所述數據輸出單元是顯示器。
[0013]由本實用新型上述方案可以看出，其基于閃絡放電原理，利用設置在桿塔周圍輸電線路上的數據采集單元采集在不同放電情況下出現噪聲信號發射波，并通過數據分析單元提取出噪聲信號的特征來判斷線路閃絡故障，因此本實用新型可以同時測量風偏閃絡和絕緣子閃絡，相對于尋常的測量方式減少了一半的工作設備，而且基于噪聲信號的檢測系統結構比較簡單，設備的運行和維護成本都比較低，可以大大提高維護工人的工作效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的一種線路閃絡故障檢測裝置的結構示意圖；
[0015]圖2是本實用新型的一種線路閃絡故障檢測裝置中的數據處理單元的電路圖；
[0016]圖3是本實用新型的一種線路閃絡故障檢測裝置的工作流程圖；
[0017]圖4是本實用新型的一種線路閃絡故障檢測裝置中的數據分析單元的第一種分析過程流程圖；
[0018]圖5是是本實用新型的一種線路閃絡故障檢測裝置中的數據分析單元的第二種分析過程流程圖；
[0019]圖6是本實用新型的本實用新型的一種線路閃絡故障檢測裝置中的數據分析單元的第三種分析過程流程圖；
[0020]圖7是本實用新型的一種線路閃絡故障檢測裝置中的數據分析單元的第四種分析過程流程圖。
【具體實施方式】
[0021]為使本實用新型專利的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型專利作進一步地詳細描述。
[0022]由于輸電線路發生閃絡時會發生放電現象，這樣就會產生各種各樣的噪聲和脈沖信號，本實用新型則通過采集這些噪聲信號和脈沖信號并且加以分析來確定輸電線路是否發生閃絡故障。
[0023]本實用新型提供了一種線路閃絡故障檢測裝置，其結構如圖1所示，包括:數據采集單元10、數據處理單元20、數據傳輸單元30、數據分析單元40和數據輸出單元50。
[0024]上述數據采集單元10包括多個采集器，分別設置在桿塔周圍輸電線路上，用來采集桿塔周圍不同線路的噪聲信號。該數據采集單元上設置有輸出端，其通過該數據接口將采集到的信息傳輸給數據處理單元20。
[0025]數據處理單元20的電路圖如圖2所示，其設置有濾波器、放大器以及A/D轉換器。其中濾波器的輸出端連接放大器的正輸入端，放大器的負輸入端接地，放大器的輸出端連接A/D轉換器的輸入端。濾波器用于將數據采集單元10采集到的信號進行降低噪聲、濾除信號干擾處理；放大電路用于將濾波后的微弱信號進行放大，便于后續的處理和分析；A/D轉換器用于將模擬信號轉換為數字信號。
[0026]數據傳輸單元30中設置有連接有上述數據處理單元20和數據分析單元40的數據接口、解析和封裝模塊，其通過數據接口接收上述數據處理單元20輸送給的數字信號，并通過解析和封裝模塊對數字信號進行解析后將其重新封裝為數據分析單元能夠識別的數字信號，而后傳輸給數據分析單元40。
[0027]數據分析單元40可以由一個或者多個芯片而成，并且設置有接收噪聲信號的數據接口 ；通過該數據接口可以與數據傳輸單元30和數據輸出單元50通信。上述芯片中集成有數據提取子單元4001、數據分析子單元4002。上述芯片可以是ARM9系列中S3C2440芯片等。數據分析單元40通過數據接口接收到噪聲信號后，通過數據提取子單元4001將噪聲信號中的頻率、聲壓強度、聲波振幅以及脈沖等噪聲特征提取出來；數據分析子單元4002根據所述數據提取子單元輸出的噪聲特征確定線路是否發生閃絡故障。
[0028]上述數據提取子單元4001包括:
[0029]頻率特征提取模塊，適于提取單位時間內噪聲信號中的頻率特征；
[0030]聲波特征提取模塊，適于提取連續噪聲信號中的聲波振幅特征；
[0031]聲壓特征提取模塊，適于提取連續噪聲信號中的聲壓特征；
[0032]脈沖特征提取模塊，適于提取連續噪聲信號中的脈沖特征。
[0033]上述數據分析子單元包括:
[0034]連續分析模塊，適于根據所述頻率特征確定單位時間內的噪聲信號連續的；
[0035]第一檢測模塊，適于檢測所述連續分析模塊提供的連續噪聲信號的頻率大小是否達到設定閾值，并當確認所述噪聲信號的頻率大小達到設定閾值時輸出確認信息；
[0036]第二檢測模塊，適于檢測所述聲波特征提取模塊所提取的聲波振幅的大小是否呈逐漸增大趨勢并當確認是時輸出確認信息；
[0037]第三檢測模塊，適于檢測所述聲壓特征提取模塊所提取的聲壓大小是否呈逐漸增大趨勢并當確認是時輸出確認信息；
[0038]第四檢測模塊，適于檢測所述脈沖特征提取模塊所提取的脈沖是否由稀疏變得逐漸密集并當確認是時輸出確認信息。
[0039]故障確認模塊，用于根據確認信息確定輸電線路發生閃絡故障。
[0040]上述實用新型的處理流程如圖3所示，包括:
[0041]步驟S101，采集桿塔周圍線路上的噪聲信號；
[0042]步驟S102，提取單位時間內的噪聲信號中的噪聲特征，并根據所述噪聲特征檢測輸電線路是否發生閃絡故障。
[0043]上述數據分析單元40的工作流程，即步驟S102的具體執行情況，詳細如圖4所示，包括:
[0044]步驟S201，提取單位時間內接收到的噪聲信號中的噪聲特征；包括噪聲頻率、聲壓強度、聲波振幅以及脈沖特征等。
[0045]步驟S202，檢測噪聲頻率在單位時間內是不是連續，若不連續，則說明該噪聲信號不穩定，于是執行步驟S203 ;若連續，則執行步驟S204 ;根據所述頻率特征確定單位時間內的噪聲信號連續；
[0046]步驟S203，刪除該單位時間內的數據信息；[0047]步驟S204，判斷連續噪聲頻率大小是否達到設定閾值(50HZ)，若未達到，則轉入步驟S203 ;若達到，則執行步驟S205 ；
[0048]步驟S205，判斷單位時間內的聲波的振幅大小是否呈逐漸增大的趨勢；若否，則轉入步驟S203 ;若呈逐漸增大的趨勢，則轉入步驟S206 ；
[0049]步驟S206，判斷聲壓振幅大小是否呈逐漸增大的趨勢，若否，則轉入步驟S203 ;若呈逐漸增大的趨勢，則執行步驟S207 ；
[0050]步驟S207，判斷脈沖特征是否由稀疏變得逐漸密集，若否，則轉入步驟S203 ;若是，則執行步驟S208 ；
[0051]步驟S208，確定輸電線路發生閃絡故障。
[0052]數據輸出單元50，利用顯示器等設備輸出分析結果。分析結果以直觀的方式呈現給工作人員，這樣便于工作人員及時了解輸電線路的工作狀況，并當發現線路發生閃絡時，及時趕到現場排除故障，從而有效預防重大災害發生。
[0053]上述一種線路閃絡故障檢測裝置的實施例中，數據分析單元40，也可以僅僅根據提取單位時間內接收到的噪聲信號中的噪聲頻率特征確定線路閃絡故障。此時上述數據提取子單元包括頻率特征提取模塊；上述數據分析子單元中僅僅包括:連續分析模塊和第一檢測模塊。具體流程如圖5所示，包括如下步驟:
[0054]步驟S301，提取單位時間內接收到的噪聲信號中的噪聲頻率特征；
[0055]步驟S302，檢測噪聲頻率在單位時間內是不是連續，若不連續，則說明該噪聲信號不穩定，于是執行步驟S303 ;若連續，則執行步驟S304 ；
[0056]步驟S303，刪除該單位時間內的數據信息；
[0057]步驟S304，確定輸電線路發生閃絡故障。
[0058]上述實施例中，數據分析單元40，也可以僅僅根據提取單位時間內接收到的噪聲信號中的噪聲頻率特征和聲波振幅特征確定線路閃絡故障。此時上述數據提取子單元包括頻率特征提取模塊和聲波振幅特征提取模塊；上述數據分析子單元中僅僅包括:連續分析模塊、第一檢測模塊和第二檢測模塊。其可以根據噪聲信號中的頻率特征和聲波振幅特征，確定輸電線路是否發生閃絡故障，具體實現過程如圖6所示，包括如下步驟:
[0059]步驟S401，提取單位時間內接收到的噪聲信號中的噪聲頻率、聲波振幅特征；
[0060]步驟S402，檢測噪聲頻率在單位時間內是不是連續，若不連續，則說明該噪聲信號不穩定，于是執行步驟S403 ;若連續，則執行步驟S404 ；
[0061]步驟S403，刪除該單位時間內的數據信息；
[0062]步驟S404，判斷連續噪聲頻率大小是否達到設定閾值(如50HZ)，若未達到，則轉入步驟S403 ;若達到，則執行步驟S405 ；
[0063]步驟S405，判斷單位時間內的聲波振幅的大小是否呈逐漸增大的趨勢；若否，則轉入步驟S403 ;若呈逐漸增大的趨勢，則轉入步驟S406 ；
[0064]步驟S406，確定輸電線路發生閃絡故障。
[0065]上述實施例中，數據分析單元40，也可以僅僅根據提取單位時間內接收到的噪聲信號中的噪聲頻率特征、聲波振幅特征和聲壓特征來確定線路閃絡故障。此時上述數據提取子單元包括頻率特征提取模塊、聲波振幅特征提取模塊和聲壓特征提取模塊；上述數據分析子單元中僅僅包括:連續分析模塊、第一檢測模塊、第二檢測模塊和第三檢測模塊。其可以根據噪聲信號中的頻率特征、聲波振幅特征和聲壓特征，確定輸電線路是否發生閃絡故障。具體流程如圖7所示，包括如下步驟:
[0066]步驟S501，提取單位時間內接收到的噪聲信號中的頻率特征、聲壓特征、聲波振幅特征；
[0067]步驟S502，根據頻率特征檢測噪聲頻率在單位時間內是不是連續，若不連續，則說明該噪聲信號不穩定，于是執行步驟S503 ;若連續，則執行步驟S504 ；
[0068]步驟S503，刪除該單位時間內的數據信息；
[0069]步驟S504，判斷連續噪聲頻率大小是否達到設定閾值(如50HZ)，若未達到，則轉入步驟S503 ;若達到，則執行步驟S505 ；
[0070]步驟S505，判斷單位時間內的聲波振幅的大小是否呈逐漸增大的趨勢；若否，則轉入步驟S503 ;若呈逐漸增大的趨勢，則轉入步驟S506 ；
[0071]步驟S506，判斷聲壓大小是否呈逐漸增大的趨勢，若否，則轉入步驟S503 ;若呈逐漸增大的趨勢，則執行步驟S508 ；
[0072]步驟S508，確定輸電線路發生閃絡故障。
[0073]上述實施例中，數據分析單元40，也可以僅僅根據提取單位時間內接收到的噪聲信號中的噪聲頻率特征、脈沖特征來確定線路閃絡故障。此時上述數據提取子單元包括頻率特征提取模塊和脈沖特征提取模塊；上述數據分析子單元中僅僅包括:連續分析模塊、第一檢測模塊和第四檢測模塊。具體實現過程與上述相關描述類似，這里不再詳細描述。
[0074]上述實施例中，數據分析單元40，也可以僅僅根據提取單位時間內接收到的噪聲信號中的噪聲頻率特征和聲壓特征來確定線路閃絡故障。此時上述數據提取子單元包括頻率特征提取模塊和聲壓特征提取模塊；上述數據分析子單元中僅僅包括:連續分析模塊、第一檢測模塊和第三檢測模塊。
[0075]上述一種線路閃絡故障檢測裝置實施例中，也可以僅僅數據采集單元10、和數據分析單元40。此時數據分析單元40直接接收上述數據采集單元10提供給的噪聲信號后，提取噪聲信號中的特征信息，并根據這些噪聲特征信息進行分析處理，具體分析處理過程與上述相關描述相同，這里不再詳細描述。
[0076]由本實用新型上述方案可以看出，其基于閃絡放電原理，利用線路在不同放電情況下出現噪聲信號發射波的不同特征判斷線路閃絡故障，因此本實用新型可以同時測量風偏閃絡和絕緣子閃絡，相對于尋常的測量方式減少了一半的工作設備，而且基于噪聲信號的檢測系統結構比較簡單，設備的運行和維護成本都比較低，可以大大提高維護工人的工作效率。
[0077]雖然本實用新型已以較佳實施例公開如上，但實施例并不是用來限定本實用新型的。在不脫離本實用新型之精神和范圍內，所做的任何等效變化或潤飾，同樣屬于本實用新型之保護范圍。因此本實用新型的保護范圍應當以本申請的權利要求所界定的內容為標準。
【權利要求】
1.一種線路閃絡故障檢測裝置，其特征在于，所述線路閃絡故障檢測裝置包括: 數據采集單元，與數據采集單元連接的數據處理單元，與數據處理單元連接的數據傳輸單元，與數據傳輸單元連接的數據分析單元，和與數據分析單元連接的數據輸出單元， 所述數據采集單元安裝在桿塔周圍輸電線路上并用于采集桿塔周圍不同線路的噪聲信號；所述數據處理單元包括濾波器、放大器以及A/D轉換器，其中濾波器用于將從數據采集單元輸出的信號進行降低噪聲和濾除信號干擾處理，放大電路用于將濾波后的微弱信號進行放大，A/D轉換器用于將模擬信號轉換為數字信號；所述數據傳輸單元對從數據處理單元輸出的數字信號進行解析后將其重新封裝，然后傳輸給數據分析單元；該數據分析單元用于提取單位時間內接收到的噪聲信號中的頻率特征、檢索到連續噪聲信號中頻率大小達到設定閾值時確定輸電線路發生閃絡故障、和將結果數據發送給數據輸出單元；所述數據輸出單元用于將從數據分析單元輸出的結果數據呈現給用戶。
2.根據權利要求1所述的線路閃絡故障檢測裝置，其特征在于，所述數據輸出單元是顯示器。
【文檔編號】G01R31/12GK203811744SQ201320657036
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2013年10月23日 優先權日:2013年10月23日
【發明者】侯志文, 王啟銀, 王鵬, 孟智東, 馬小源, 趙銳, 王旭, 李學勤 申請人:國家電網公司, 山西省電力公司大同供電分公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
