专利名称：绝缘子泄漏电流采集环以及绝缘子泄漏电流采集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力设备在线监测技术领域，尤其是涉及一种绝缘子泄漏电流采集环，以及一种绝缘子泄漏电流采集装置。
背景技术：
电力系统变电站绝缘子和高压线路绝缘子表面的泄漏电流是绝缘子表面污秽、电压和气候等要素综合作用下的反映。实时监测泄漏电流能反映运行中绝缘子的污秽状况及污秽的积聚过程，为电力系统防污监测工作提供基础数据。准确地获得泄漏电流是污秽监测的关键技术，传统的泄漏电流监测方法一般在变电站支柱绝缘子接地引线中串入取样电阻或微安表，或在接地线上加套电流传感器。而对于线路悬式绝缘子，一般采取增加一片绝缘子，然后从倒数第二片处将电流引入监测装置。 然而，通常情况下，设备的接地线不易拆开，线路绝缘子也不允许任意增加绝缘子片数，因此泄漏电流监测和收集装置的安装存在困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安装较方便的绝缘子泄漏电流采集环。一种绝缘子泄漏电流采集环，包括固定卡环、集流线圈、接触金属片、导电螺丝和定位螺丝。所述固定卡环的上表面设置有线圈安装槽，所述固定卡环的侧面设置有用于打开或者锁紧所述固定卡环的安装接口；所述集流线圈放置在所述固定卡环的线圈安装槽内；所述接触金属片设置在所述固定卡环的下方；所述导电螺丝从上到下贯穿所述固定卡环，连接所述集流线圈和所述接触金属片；所述定位螺丝从外到内贯穿所述固定卡环。与现有技术相比较，使用本发明的绝缘子泄漏电流采集环对供电线上的悬式绝缘子监测时，可以直接将所述绝缘子泄漏电流采集环套在所述悬式绝缘子的球头上，使所述接触金属片处于最下层并与绝缘子表面接触，并通过所述定位螺丝锁紧，可以很好地收集绝缘子表面的电流。对变电站的支柱绝缘子监测时，可以将所述固定卡环的安装接口打开， 将所述固定卡环卡合在所述支柱绝缘子上，并接上所述安装接口以锁紧所述固定卡环，再通过所述定位螺丝锁紧，同样可以很好地收集绝缘子表面的电流，并且无论是悬式绝缘子或是支柱绝缘子，安装都非常方便。所述绝缘子泄漏电流采集环采用开环设计，可以在带电状态下安装且安装不会改变绝缘子原有结构；采用不同长短但粗细相同的定位螺丝，适合不同大小的悬式绝缘子球头；内嵌的线圈安装槽，方便地安装完成所述集流线圈，并可用涂料将所述集流线圈密封在所述线圈安装槽内，防止集流线圈生锈腐蚀。优选地，所述绝缘子泄漏电流采集环进一步包括设置在所述固定卡环的内侧、可拆卸的金属弹簧片组，所述金属弹簧片组包括多个互相连接的金属弹簧片，其中一个或多个所述金属弹簧片连接所述导电螺丝。通过内嵌的所述金属弹簧片组，可以贴合不同直径的支柱绝缘子的表面，更加方便地采集支柱绝缘子表面的泄露电流。
本发明的目的还在于提供一种安装较方便的绝缘子泄漏电流采集装置。一种绝缘子泄漏电流采集装置，包括绝缘子泄漏电流采集环、与所述绝缘子泄漏电流采集环电连接的电流转换单元，以及与所述电流转换单元电连接的信号调理及保护单元。所述绝缘子泄漏电流采集环包括固定卡环、集流线圈、接触金属片、导电螺丝和定位螺丝。所述固定卡环的上表面设置有线圈安装槽，所述固定卡环的侧面设置有用于打开或者锁紧所述固定卡环的安装接口 ；所述集流线圈放置在所述固定卡环的线圈安装槽内；所述接触金属片设置在所述固定卡环的下方；所述导电螺丝从上到下贯穿所述固定卡环，连接所述集流线圈和所述接触金属片；所述定位螺丝从外到内贯穿所述固定卡环。 与现有技术相比较，本发明的绝缘子泄漏电流采集装置因为采用了本发明的绝缘子泄漏电流采集环，所以可以方便地安装在悬式绝缘子和支支柱绝缘子上，采集绝缘子表面的泄露电流。同时所述电流转换单元和所述信号调理及保护单元采集的泄露电流执行电流转电压处理和信号调理及过压保护，防止泄露电流过大导致采集装置的电路受损。同时还可以避免采集的数据受其他噪声电流电压的干扰。通常，泄漏电流监测装置的安装现场会存在以下问题(1)电力系统变电站和高压线路电晕噪声大，对信号有较大的干扰；(2)泄漏电流幅值变化范围大，从几十微安到几个安培；(3)绝缘子有闪络的风险，针对瞬时高幅度的短路电流，泄漏电流测量装置须具有有效保护；(4)泄漏电流含有高频的脉冲成份，要求泄漏电流传感器具有足够宽频带和良好的线性度。而通过本发明的绝缘子泄漏电流采集装置，则可以解决上述问题，比较适用于电力系统变电站的支柱绝缘子和线路悬式绝缘子泄漏电流的收集。
图1是本发明绝缘子泄漏电流采集环的结构示意图；图2是使用本发明的绝缘子泄漏电流采集环的绝缘子泄漏电流采集装置的结构示意图；图3是本发明中所述电流转换单元一种优选实施方式的结构示意图；图4是本发明中所述信号调理及保护单元一种优选实施方式的结构示意图。
具体实施例方式请参阅图1，图1是本发明绝缘子泄漏电流采集环的结构示意图。所述绝缘子泄漏电流采集环包括固定卡环11、集流线圈12、接触金属片13、导电螺丝14和定位螺丝15。所述固定卡环11的上表面设置有线圈安装槽16，所述固定卡环11 的侧面设置有用于打开或者锁紧所述固定卡环11的安装接口 17 ；所述集流线圈12放置在所述固定卡环11的线圈安装槽16内；所述接触金属片13设置在所述固定卡环11的下方； 所述导电螺丝14从上到下贯穿所述固定卡环11，连接所述集流线圈12和所述接触金属片 13 ；所述定位螺丝15从外到内贯穿所述固定卡环11。其中，所述固定卡环11优选为圆环形，采用绝缘材料制作，可以直接套在悬式绝缘子的球头上，也可通过打开所述安装接口 17，从而卡合在支柱绝缘子上，并可通过上紧所述定位螺丝15，将所述固定卡环11的位置固定，安装非常方便。所述集流线圈12、所述接触金属片13以及所述导电螺丝14优选采用耐腐蚀的金属材料制作，防止生锈。所述集流线圈12安装在所述线圈安装槽16之内后，还可以使用涂料将所述集流线圈12密封在所述线圈安装槽16内，防止所述集流线圈12生锈。所述接触金属片13接触绝缘子表面，将绝缘子表面的泄露电流通过所述导电螺丝14传导到所述集流线圈12上，并可从所述导电螺丝14输出所述集流线圈12上汇集的电流。所述导电螺丝14和所述定位螺丝15都可以采用螺丝或螺栓的设计，采用螺丝时， 可使用匹配的螺帽固定或者在所述接触金属片13和所述固定卡环11上设置对应螺孔。所述定位螺丝15优选采用绝缘材料制作。优选地，所述绝缘子泄漏电流采集环还进一步包括设置在所述固定卡环11的内侧、可拆卸的金属弹簧片组18，所述金属弹簧片组18包括多个互相连接的金属弹簧片，其中一个或多个所述金属弹簧片连接所述导电螺丝14。通过所述金属弹簧片组18，可以更好地接触支柱绝缘子的表面，从所述支柱绝缘子的表面采集泄露电流。与现有技术相比较，使用本发明的绝缘子泄漏电流采集环对供电线上的悬式绝缘子监测时，可以直接将所述绝缘子泄漏电流采集环套在所述悬式绝缘子的球头上，使所述接触金属片处于最下层并与绝缘子表面接触，并通过所述定位螺丝锁紧，可以很好地收集绝缘子表面的电流。对变电站的支柱绝缘子监测时，可以将所述固定卡环的安装接口打开， 将所述固定卡环卡合在所述支柱绝缘子上，并接上所述安装接口以锁紧所述固定卡环，再通过所述定位螺丝锁紧，同样可以很好地收集绝缘子表面的电流，并且无论是悬式绝缘子或是支柱绝缘子，安装都非常方便。因为采用可拆卸的金属弹簧片组，适合于不同粗细的支柱绝缘子和多种型号的线路悬式绝缘子，独特的开环设计安装方便，无需变动原有设备结构。请一并参阅图2，图2是使用本发明的绝缘子泄漏电流采集环的绝缘子泄漏电流采集装置的结构示意图。所述绝缘子泄漏电流采集装置包括绝缘子泄漏电流采集环1、电连接所述绝缘子泄漏电流采集环1的电流转换单元3，以及连接所述电流转换单元3的信号调理及保护单元 4。其中，所述绝缘子泄漏电流采集环1可以针对不同绝缘子采用不同的设计，对于支柱绝缘子，可增设所述金属弹簧片组18，而对于悬式绝缘子，则无需增设所述金属弹簧片组18。所述金属弹簧片组18有很好的收缩性，可以安装在直径不同的支柱绝缘子上，而且所述金属弹簧片组18能与支柱绝缘子表面充分接触，通过所述导电螺丝14将收集到的电流引入导线中。所述绝缘子泄漏电流采集环1与所述电流转换单元3之间优选通过同轴电缆相连接，所述电流转换单元3与所述信号调理及保护单元4之间优选通过双屏蔽线连接。请参阅图3，图3是本发明中所述电流转换单元一种优选实施方式的结构示意图。其中，所述电流转换单元3包括依次连接的电流电压转换电路31、档位切换电路 32和过压保护电路33。所述电流电压转换电路31将从所述绝缘子泄漏电流采集环1接收的泄露电流转换为感测电压；所述档位切换电路32比较所述感测电压与预设的档位切换电压的大�。荼冉辖峁涑龆杂Φ牡滴磺谢恍藕牛凰龉贡；さ缏�33根据所述感测电压的大小执行过压保护，并输出所述感测电压至所述信号调理及保护单元4。
所述电流转换单元3中的电流电压转换电路31具有两个电流输入端，所述电流电压转换电路31由高精度大功率的特制无感电阻R1-R6组成，分别将两路输入电流信号线性无失真地转换为两路电压信号。所述档位切换电路32由两个电压感测元件组成，针对户外泄漏电流动态变化范围大，所述两个电压感测元件分别比较所述电流电压转换电路31输出的两路电压信号，当电流值达到一定值时，所述电压信号达到预定值时，所述档位切换电路32自动起动，提高了测量的准确性。优选地，所述电流电压转换电路31与所述档位切换电路32之间通过手动开关K1、 K2连接，操作人员可以手动打开或者关闭所述手动开关K1、K2，选择连接所述电流电压转换电路31的其中一路输出，或者在有紧急情况时全部断开所述手动开关Κ1、Κ2。所述过压保护电路33为由压敏电阻(M0V1和M0V2)以及放电管(FD)组成的双重保护电路，由于户外绝缘子临近闪络时会出现持续时间很短，幅值很高的电流脉冲，为防止脉冲进入采集系统，所述过压保护电路33通过两级保护，能有效保护系统免受浪涌的影响。请参阅图4，图4是本发明中所述信号调理及保护单元一种优选实施方式的结构示意图。所述信号调理及保护单元4包括双电源供电电路41，以及依次连接的多级过压保护电路42、衰减电路43、电压跟随电路44和放大电路45。泄漏电流经过所述电流转换单元3转换为电压信号后，进入所述信号调理及保护单元4。所述信号调理及保护单元4中的多级过压保护电路42为由自恢复保险(FU)、放电管(FD)、TVS管构成三级保护电路，能有效保护系统的安全。所述衰减电路43将转换后的电压信号振幅降低，避免后续电路发生电压过高的损坏。所述电压跟随电路44匹配采集电路的输入阻抗；所述放大电路45可对弱信号进行信号放大，有效提高信噪比。所述双电源供电电路41为所述电压跟随电路44提供电源，支持该信号调理及保护单元4的工作电源。作为本发明的一种优选实施方式，所述绝缘子泄漏电流采集装置还包括全金属外壳，各个所述电流转换单元3和所述信号调理及保护单元4只通过双屏蔽电缆与外界连接， 有效地保护内部系统免受外界干扰。本发明的绝缘子泄漏电流采集装置的工作原理如下所述绝缘子泄漏电流采集环1可分别安装在支柱绝缘子或者悬式绝缘子的表面， 收集绝缘子表面的泄漏电流，所述泄漏电流由双屏蔽电缆送入所述电流转换单元3，所述电流转换单元3将电流无失真地转换为电压信号，电压信号最后被送入所述信号调理及保护单元4，进行信号调理及保护。所述信号调理及保护单元4的多重保护电路设计能有效保护测量系统的安全。在电路前端出现过电压或过电流时放电管在微秒内被击穿，有效泄放大量能量，剩余能量通过电缆进入后电路后端，自恢复保险过压动作。如若自恢复保险被击穿，后端电路中放电管会继续释放能量，若分压电路内电阻两端的电压超过数据采集卡的输入范围时，TVS动作， 使得电压保持在电路后端输入范围内。并且，为提高信号的信噪比，对小信号要通过所述放大电路45放大，大信号要通过所述衰减电路43衰减，在电压衰减电路43后增设电压跟随电路44，有效保证信号能不失真地衰减。
与现有技术相比较，本发明的绝缘子泄漏电流采集装置具有独特开环设计的绝缘子泄漏电流采集环，可以方便地安装在各种不同型号的支柱绝缘子和悬式绝缘子表面，采集绝缘子表面的泄露电流。所述电流转换单元测量频段宽、线性度好，抗干扰性能力强，可以无失真地将电流信号转换为电压信号，并具有自动切换功能，有效保证电流转换单元工作在高信噪比状态。信号调理及保护单元具有三级保护电路及自恢复功能，可有效保护后端采集系统的安全。本发明的绝缘子泄漏电流采集装置适合电力系统的要求，测量准确、安装方便、快捷、抗干扰能力强。以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
权利要求
1.一种绝缘子泄漏电流采集环，其特征在于包括固定卡环，所述固定卡环的上表面设置有线圈安装槽，所述固定卡环的侧面设置有用于打开或者锁紧所述固定卡环的安装接口；集流线圈，所述集流线圈放置在所述固定卡环的线圈安装槽内；接触金属片，所述接触金属片设置在所述固定卡环的下方；导电螺丝，所述导电螺丝从上到下贯穿所述固定卡环，连接所述集流线圈和所述接触金属片；以及，定位螺丝，所述定位螺丝从外到内贯穿所述固定卡环。
2.如权利要求1所述的绝缘子泄漏电流采集环，其特征在于所述绝缘子泄漏电流采集环还进一步包括设置在所述固定卡环的内侧、可拆卸的金属弹簧片组，所述金属弹簧片组包括多个互相连接的金属弹簧片，其中一个或多个所述金属弹簧片连接所述导电螺丝。
3.如权利要求1所述的绝缘子泄漏电流采集环，其特征在于所述固定卡环采用绝缘材料制作，所述集流线圈和所述接触金属片采用耐腐蚀的金属材料制作。
4.如权利要求1所述的绝缘子泄漏电流采集环，其特征在于所述集流线圈用涂料密封在所述线圈安装槽内。
5.一种绝缘子泄漏电流采集装置，其特征在于，包括绝缘子泄漏电流采集环、与所述绝缘子泄漏电流采集环电连接的电流转换单元，以及与所述电流转换单元电连接的信号调理及保护单元；所述绝缘子泄漏电流采集环包括固定卡环、集流线圈、接触金属片、导电螺丝和定位螺丝；所述固定卡环的上表面设置有线圈安装槽，所述固定卡环的侧面设置有用于打开或者锁紧所述固定卡环的安装接口 ；所述集流线圈放置在所述固定卡环的线圈安装槽内；所述接触金属片设置在所述固定卡环的下方；所述导电螺丝从上到下贯穿所述固定卡环，连接所述集流线圈和所述接触金属片；所述定位螺丝从外到内贯穿所述固定卡环。
6.如权利要求5所述的绝缘子泄漏电流采集装置，其特征在于所述绝缘子泄漏电流采集环还进一步包括设置在所述固定卡环的内侧、可拆卸的金属弹簧片组，所述金属弹簧片组包括多个互相连接的金属弹簧片，其中一个或多个所述金属弹簧片连接所述导电螺丝。
7.如权利要求5或者6所述的绝缘子泄漏电流采集装置，其特征在于所述电流转换单元包括依次连接的电流电压转换电路、档位切换电路和过压保护电路；所述电流电压转换电路将从所述绝缘子泄漏电流采集环接收的泄露电流转换为感测电压；所述档位切换电路比较所述感测电压与预设的档位切换电压的大�。荼冉辖峁涑龆杂Φ牡滴磺谢恍藕牛凰龉贡；さ缏犯菟龈胁獾缪沟拇笮≈葱泄贡；ぃ⑹涑鏊龈胁獾缪怪了鲂藕诺骼砑氨；さピ�。
8.如权利要求7所述的绝缘子泄漏电流采集装置，其特征在于所述电流电压转换电路与所述档位切换电路之间通过手动开关连接。
9.如权利要求5或者6所述的绝缘子泄漏电流采集装置，其特征在于所述信号调理及保护单元包括依次连接的多级过压保护电路、衰减电路、电压跟随电路和放大电路。
全文摘要
本发明提供一种绝缘子泄漏电流采集环，包括固定卡环、集流线圈、接触金属片、导电螺丝和定位螺丝。所述固定卡环的上表面设置有线圈安装槽，侧面设置有用于打开或锁紧所述固定卡环的安装接口；所述集流线圈放置在所述固定卡环的线圈安装槽内；所述接触金属片设置在所述固定卡环的下方；所述导电螺丝从上到下贯穿所述固定卡环，连接所述集流线圈和所述接触金属片；所述定位螺丝从外到内贯穿所述固定卡环。本发明提供的绝缘子泄漏电流采集环具有独特开环设计，可以方便地安装在各种不同型号的支柱绝缘子和悬式绝缘子表面，采集绝缘子表面的泄露电流。本发明还提供一种绝缘子泄漏电流采集装置，具有测量准确、安装方便、快捷、抗干扰能力强的优点。
文档编号G01R19/00GK102435812SQ201110283260
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者方春华, 江健武, 王伟坚, 王建国, 王建平, 薛健, 赵灵 申请人:广东电网公司深圳供电局, 武汉大学
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