本發(fā)明適用于絕緣子帶電檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高壓絕緣子內(nèi)缺陷三維電場帶電檢測裝置。

背景技術(shù)：

復(fù)合絕緣子以其優(yōu)異的防污閃性能在全國范圍為得到廣泛使用，但在運行過程中如何檢測其性能狀況是國內(nèi)乃至世界范圍的難題，這個問題甚至影響到了復(fù)合絕緣子大量推廣使用的技術(shù)政策。目前大多供電局采用的是目測方法檢測，這種方法不能保證檢測出復(fù)合絕緣子內(nèi)部的缺陷。隨著合成絕緣子掛網(wǎng)運行周期越來越長，不可避免的會發(fā)生合成絕緣子劣化事故。伴隨著合成絕緣子的劣化，有部分運行中的合成絕緣子有脆斷、擊穿的趨勢。采用目測對合成絕緣子進行帶電檢測，并不能找到隱藏在硅橡膠下面的、玻璃纖維芯棒內(nèi)部的缺陷。用電場法對復(fù)合絕緣子進行帶電檢測很有必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高壓絕緣子內(nèi)缺陷三維電場帶電檢測裝置，采用高靈敏度的電場傳感器和場強分布測量分析技術(shù)可以有效的發(fā)現(xiàn)復(fù)合絕緣子的絕緣劣化現(xiàn)象。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種高壓絕緣子內(nèi)缺陷三維電場帶電檢測裝置，其特征在于：該裝置呈多面拼接球形，球心部分為絕緣屏蔽盒，圍繞絕緣屏蔽盒設(shè)置有6個相互絕緣的“回”字形測量電極，測量電極按照球心線兩兩相對安裝在絕緣屏蔽盒上，每個測量電極外側(cè)中心安裝有參考電極，參考電極和測量電極之間設(shè)置有絕緣墊；在所述絕緣屏蔽盒內(nèi)安裝有電路板和電源，所述的電路板包括電源電路、程序下載電路、檢測電路、CPU主控電路、復(fù)位電路以及無線通信模塊，電源電路為整套電路系統(tǒng)提供穩(wěn)定的直流電源，檢測電路負(fù)責(zé)外部6個測量電極的數(shù)據(jù)檢測并提供給CPU主控電路，程序下載電路用于系統(tǒng)的固件升級，CPU主控電路作為核心處理單元處理各種邏輯，并將檢測結(jié)果通過無線通信模塊輸出，復(fù)位電路則為CPU主控電路開機時提供完整可靠的復(fù)位信號。

更進一步的，所述絕緣屏蔽盒有內(nèi)外兩層，內(nèi)層為屏蔽盒，外層為絕緣盒，屏蔽盒嵌套在絕緣盒內(nèi)；屏蔽盒采用純鐵金屬材質(zhì)，具有屏蔽信號的作用；絕緣盒采用塑料材質(zhì)，保證屏蔽盒與測量電極和參考電極之間相互絕緣；絕緣盒的外表面設(shè)置有凸臺，凸臺用于安裝和定位測量電極，絕緣盒表面設(shè)置穿線孔，方便測量電極的信號線與內(nèi)部電路板連接。

更進一步的，所述的測量電極采用表面陽極氧化處理的硬鋁制作，其底面為平面，在平面上設(shè)置與絕緣盒上的凸臺相互配合的方形沉槽，保證測量電極安裝準(zhǔn)確，不易脫落；測量電極外側(cè)為球面并設(shè)置有方形沉槽，用于安裝參考電極。

更進一步的，所述的參考電極采用表面陽極氧化處理的硬鋁制作，其底面為平面，安裝在測量電極外側(cè)方形沉槽內(nèi)，參考電極的外側(cè)面為球面，在頂部設(shè)置固定孔，內(nèi)六角螺釘穿過該固定孔與絕緣屏蔽盒連接，同時固定參考電極和測量電極。

更進一步的，所述的參考電極為方形，四角做圓角處理，防止尖端放電現(xiàn)象出現(xiàn)；在其中一個參考電極設(shè)置充電孔和天線孔，無線通信模塊的天線通過饋線引出到球體表面，貼附在球體表面。

更進一步的，所述的6個測量電極之間以及參考電極與檢測電極之間縫隙距離相等，在縫隙內(nèi)添加固體凝膠，密閉處理，防止水等液體進入探頭內(nèi)部。

更進一步的，所述的檢測電路包括并聯(lián)的入口電容C1、電阻R1、過壓保護TVS管D，所述入口電容C1、電阻R1、過壓保護TVS管D的一端連接輸入信號AD_IN，另一端連接至信號地SGND；該控制電路還包括濾波電容C2，所述濾波電容C2的一端串接輸入信號AD_IN，另一端連接限制電阻一R2和限制電阻二R3，限制電阻一R2的另一端連接電源，限制電阻二R3的另一端連接至信號地SGND；所述限制電阻一R2和限制電阻二R3為輸入信號輸入抬升，能夠?qū)⑤斎胄盘朅D_IN1抬升到CPU能夠識別的電壓范圍，從AD_TEST輸出進行比較。

更進一步的，所述的CPU型號為STM32F103RET6。

更進一步的，所述的電源電路采用3.7V鋰電池作為電源，電路中采用2片SP6205EM5-3.3LDO芯片作為穩(wěn)壓單元，其中一片SP6205EM5-3.3LDO芯片負(fù)責(zé)給CPU提供穩(wěn)定的3.3V供電電壓，同時為檢測電路提供穩(wěn)定的3.3VA供電電壓；另一片SP6205EM5-3.3LDO芯片專門負(fù)責(zé)為無線通信模塊提供穩(wěn)定的WL_3.3V供電電壓。

更進一步的，所述的復(fù)位電路由RC回路組成，為低電平復(fù)位電路。

本發(fā)明一種高壓絕緣子內(nèi)缺陷三維電場帶電檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，在檢測時，本裝置貼緊絕緣子沿一方向勻速滑動，通過三維檢測電極檢測絕緣子周圍電場分布情況，檢測信號通過整形，放大、濾波、信號抬升，達到能夠被CPU識別的范圍，內(nèi)部微控制器對信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換、分析，形成電場數(shù)據(jù)包，通過無線傳輸單元發(fā)送至pc端分析軟件，同時通過存儲單元對當(dāng)前電場數(shù)據(jù)進行存儲。本發(fā)明在對復(fù)合絕緣子進行帶電檢測，通過電場強度的變化檢測絕緣子內(nèi)部缺陷，檢測精度高，檢測過程安全方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明檢測裝置分解示意圖。

圖2為本發(fā)明檢測裝置安裝后結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖1中絕緣屏蔽盒的分解示意圖。

圖4為本發(fā)明檢測裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明檢測裝置的檢測電路圖。

其中，1、天線，2、參考電極，3、絕緣墊，4、測量電極，5、絕緣屏蔽盒，51、屏蔽盒，52、絕緣盒，6、內(nèi)六角螺釘

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。

本發(fā)明提供一種高壓絕緣子內(nèi)缺陷三維電場帶電檢測裝置，如圖1、圖2所示，該裝置呈多面拼接球形，球心部分為絕緣屏蔽盒5，圍繞絕緣屏蔽盒5設(shè)置有6個相互絕緣的“回”字形測量電極4，測量電極4按照球心線兩兩相對安裝在絕緣屏蔽盒5上，每個測量電極4外側(cè)中心安裝有參考電極2，參考電極2和測量電極4之間設(shè)置有絕緣墊3，絕緣墊3一方面可以保證參考電極2和測量電極4之間絕緣，同時還能保證參考電極2定位準(zhǔn)確。在所述絕緣屏蔽盒5內(nèi)安裝有電路板和電源，如圖4所示，所述的電路板包括電源電路、程序下載電路、檢測電路、CPU主控電路、復(fù)位電路以及無線通信模塊，電源電路為整套電路系統(tǒng)提供穩(wěn)定的直流電源，檢測電路負(fù)責(zé)外部6個測量電極4的數(shù)據(jù)檢測并提供給CPU主控電路，程序下載電路用于系統(tǒng)的固件升級，CPU主控電路作為核心處理單元處理各種邏輯，并將檢測結(jié)果通過無線通信模塊輸出，復(fù)位電路則為CPU主控電路開機時提供完整可靠的復(fù)位信號。

如圖3所示，所述絕緣屏蔽盒5有內(nèi)外兩層，內(nèi)層為屏蔽盒51，外層為絕緣盒52，屏蔽盒51嵌套在絕緣盒52內(nèi)；屏蔽盒51采用純鐵金屬材質(zhì)，具有屏蔽信號的作用；絕緣盒52采用塑料材質(zhì)，保證屏蔽盒51與測量電極4和參考電極2之間相互絕緣；絕緣盒52的外表面設(shè)置有凸臺，凸臺用于安裝和定位測量電極4，絕緣盒52表面設(shè)置穿線孔，方便測量電極4的信號線與內(nèi)部電路板連接。

所述的測量電極4采用表面陽極氧化處理的硬鋁制作，其底面為平面，在平面上設(shè)置與絕緣盒52上的凸臺相互配合的方形沉槽，保證測量電極4安裝準(zhǔn)確，不易脫落；測量電極4外側(cè)為球面并設(shè)置有方形沉槽，用于安裝參考電極2。

所述的參考電極2采用表面陽極氧化處理的硬鋁制作，其底面為平面，安裝在測量電極4外側(cè)方形沉槽內(nèi)，參考電極2的外側(cè)面為球面，在頂部設(shè)置固定孔，內(nèi)六角螺釘6穿過該固定孔與絕緣屏蔽盒5連接，同時固定參考電極2和測量電極4。內(nèi)六角螺釘6作用是固定整個球形探頭，塑料絕緣殼作為骨架，外部安裝測量電極4和參考電極2，螺釘擰緊牢固，可有效防止球形探頭因外力造成變形或分解。

所述的參考電極2為方形，四角做圓角處理，防止尖端放電現(xiàn)象出現(xiàn)；在其中一個參考電極2設(shè)置充電孔和天線1孔，無線通信模塊的天線1通過饋線引出到球體表面，貼附在球體表面。所述的充電孔為USB接口方形，供電路板上連接的USB接口與外界連接，不但可以充電使用，還可作為程序下載電路的數(shù)據(jù)接口。

在整體部件裝配完畢后，檢查無螺釘松動，電極安裝位置準(zhǔn)確后，所述的6個測量電極4之間以及參考電極2與檢測電極之間縫隙距離應(yīng)當(dāng)相等。為防止水、灰塵等進入探頭內(nèi)部，在縫隙內(nèi)添加固體凝膠，密閉處理，提高測量的精度及使用壽命。

所述的檢測電路包括6路，分別連接6個測量電極4對絕緣子周圍電場進行檢測，如圖5所示，該檢測電路包括并聯(lián)的入口電容C1、電阻R1、過壓保護TVS管D，所述入口電容C1、電阻R1、過壓保護TVS管D的一端連接輸入信號AD_IN，另一端連接至信號地SGND；該控制電路還包括濾波電容C2，所述濾波電容C2的一端串接輸入信號AD_IN，另一端連接限制電阻一R2和限制電阻二R3，限制電阻一R2的另一端連接電源，限制電阻二R3的另一端連接至信號地SGND；所述限制電阻一R2和限制電阻二R3為輸入信號輸入抬升，能夠?qū)⑤斎胄盘朅D_IN1抬升到CPU能夠識別的電壓范圍，從AD_TEST輸出進行比較。所述的CPU型號為STM32F103RET6；所述的電源電路采用3.7V鋰電池作為電源，電路中采用2片SP6205EM5-3.3LDO芯片作為穩(wěn)壓單元，其中一片SP6205EM5-3.3LDO芯片負(fù)責(zé)給CPU提供穩(wěn)定的3.3V供電電壓，同時為檢測電路提供穩(wěn)定的3.3VA供電電壓；另一片SP6205EM5-3.3LDO芯片專門負(fù)責(zé)為無線通信模塊提供穩(wěn)定的WL_3.3V供電電壓。

所述的復(fù)位電路由RC回路組成，為低電平復(fù)位電路。上電前電容里的電荷放光，上電瞬間，電源通過電阻向電容充電，在充電過程中，RESET的電壓慢慢上升，對外部電路進行復(fù)位，當(dāng)RESET上升到復(fù)位高電平時，外部系統(tǒng)開始工作。

程序下載電路由下載短接電路和下載電路組成，作為固件升級功能使用，更新固件程序時，短接下載短接接口J4，即可通過下載口進行固件升級。下載口為三線串口(串口發(fā)送TX，串口接收RX，地線GND)，直接連接至CPU的串口接收RX，串口發(fā)送TX，地線GND。

本發(fā)明一種高壓絕緣子內(nèi)缺陷三維電場帶電檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，在檢測時，本裝置貼緊絕緣子沿一方向勻速滑動，通過三維檢測電極檢測絕緣子周圍電場分布情況，檢測信號通過整形，放大、濾波、信號抬升，達到能夠被CPU識別的范圍，內(nèi)部微控制器對信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換、分析，形成電場數(shù)據(jù)包，通過無線傳輸單元發(fā)送至pc端分析軟件，同時通過存儲單元對當(dāng)前電場數(shù)據(jù)進行存儲。本發(fā)明在對復(fù)合絕緣子進行帶電檢測，通過電場強度的變化檢測絕緣子內(nèi)部缺陷，檢測精度高，檢測過程安全方便。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，任何對本技術(shù)方案的同等修改和替代都是在本發(fā)明的范圍之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。