[发明专利]局部放电检测设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及局部放电检测技术。局部放电检测，尤其在诸如中压或高压电缆、电缆接头、架空线路绝缘子、中压和高压配电箱、使用 GIS(气体绝缘开关设备)的高压和超高压电缆等电部件和设备中，用于检测和测量局部放电。

背景技术

术语局部放电，意指当电学部件存在各种类型缺陷时，最终在电学部件的电介质(绝缘)材料中，导致电介质破坏，出现电荷不需要的再组合。这时，在电介质材料的诸部分中产生脉冲电流，并引起电磁波传播通过有关电学系统的电源或地下电缆，并辐射通过各种周围媒体(电介质材料、金属、空气、等等)。

文献WO-A-2009-150627尤其描述一种完全绝缘和自供电的小尺寸的局部放电检测装置，它允许以最高的安全性进行测量，无需直接连接到正在考察的系统。该装置包括适合起电场传感器作用的并包含与第二导体合作的第一平面形导体(即，接地平面)宽带天线，第二导体的外形向着第一平面形导体会聚在一个点或一条线上，所述第二导体比要检测的场波长小约两个数量级，因此该宽带天线在从约0.1 MHz到约100MHz的频带中是不谐振的。例如，第二导体有空心球的形状。电子宽带放大器能够被用于调整天线的阻抗并放大被拾取的信号，用于弱信号检测。宽带放大器有最小频带，落在从约0.5MHz 到60MHz的范围中。偏带滤波(off-band filtering)由具有数十MHz 的截止频率的第一级或第二级滤波器完成。

申请人已经注意到，通过实施无线和无接触检测，颇大量的环境噪声也被接收；这些噪声能够比电部件的局部放电产生的小脉冲信号更响，由此降低该感测方法的精度。

文献US7183774公开一种采用被放在电器的插座中的UHF天线检测在该电器中的局部放电的方法。该方法包含分析被该天线拾取的电磁信号的频谱，以及识别该频谱内一个或多个关心的频率。为识别关心的频率，由天线接收的信号的频谱被与参考频谱比较。该方法包含对两个可用频谱每一频率上的最大峰值和平均值，计算该两个频谱之间振幅差值的步骤。

文献JP-A-07-027814描述一种用于电源装备的绝缘监控装置，它通过监控电晕放电的产生，监控该电学装备的绝缘状态。该装置由电晕检测天线、噪声检测天线构成，该电晕检测天线检测当电源装备中出现电晕放电时产生的电磁波，该噪声检测天线检测外部噪声波。此外，该装置还装备有信号处理电路，用于移除包含在电晕检测信号中的噪声信号。该处理电路由两个放大器和差动放大器组成。

发明内容

申请人已经注意到，文献JP-A-07-027814描述的技术不确保满意的噪声消除。申请人已经处理了采用拾取局部放电信号的天线设计局部放电检测设备的问题，该设计允许检测具有与同一天线上接收的噪声信号的振幅相当的振幅的局部放电脉冲。

申请人发现，两个天线按如下方式放置(在远处或附近位置中)，以致对局部放电信号的假设入射方向，一个天线呈现比另一个天线的有效面积更小的相应有效面积，这样可以提供满意的信噪比S/N值。尤其是，向着假设的局部放电源取向的天线的信号，被减去第二天线的信号。

按照第一方面，本发明涉及局部放电检测设备，包括：

第一天线，被配置成接收至少部分地与电物体的局部放电相关联的电磁信号，并产生第一电信号；该第一天线对第一接收方向有第一接收有效面积；

第二天线，被配置成接收电磁噪声信号，并产生第二电信号；该第一天线和第二天线被安排成使第二天线对所述第一接收方向有小于所述第一接收有效面积的第二接收有效面积；和

第一处理模块，被配置成接收所述第一电信号和第二电信号，并产生代表第一电信号与第二电信号之间差值的差值电信号。

有利的是，第一天线和第二天线中的至少之一是定向天线。可取的是，第一天线和第二天线二者都是定向天线。

有利的是，第一天线和第二天线被放置在共用的支承结构上。该共用的支承结构能够是第一天线或第二天线之一的一部分。

可取的是，在本发明的设备中，第一天线对不同于所述第一接收方向的第二接收方向有第三有效面积；而第二天线对第二接收方向有第四有效面积，所述第四有效面积等于或大于第三有效面积。如此，第二天线比第一天线更噪声敏感。

可取的是，在本发明的设备中，第一天线例如被安排在支承结构上，以便在包含在第一半空间中的第一辐射图中有至少90％的接收功率；而第二天线例如被安排在相同的支承结构上，以便在包含在相对于把第一半空间和第二半空间分开的参考平面，与第一半空间相对着的第二半空间中的第二辐射图中有至少90％的接收功率。