一种检测输电线路中混合行波的装置的制作方法

本申请涉及行波检测的技术领域，特别涉及一种检测输电线路中混合行波的装置。

背景技术：

在经济快速发展的今天，输电线路的数量也在逐年攀升，实际的输电线路除了具有建设距离远的特点外，还可能经过地形地貌较为复杂的区段，当输电线路在运行的过程中，不仅可能遭受雷击、漂浮物、风偏等突发故障，还可能存在一些可预防的潜在异常，如绝缘子裂化、金具断裂脱落，或者是污秽、植被、覆冰等附着在输电线路上这些潜在隐患。

若想要输电线路安全稳定运行，还需要监测更为全面的故障，相关技术中，各种智能终端应用在输电线路上监测异常状态，如在输电线路上安装采集行波信号的智能监测终端，该智能监测终端将采集到的信号波形上传至后台进行分析判断，来实现输电线路的异常状态告警。

在输电线路上，实际发生故障或故障隐患时产生的放电信号的幅值范围为10ua～10ka，频率范围为5khz-50mhz。传统的罗氏线圈在放电信号是小信号时不敏感，但是，带磁芯的线圈在采集放电信号是大信号极易出现波形失真，波形失真会导致智能监测终端采集到的行波信号无法真实地反映故障时刻波形，进而影响了输电线路的故障判定。

那么，研发一款能够有效分辨故障行波信号和隐患行波信号的技术是我们的核心思路。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种检测输电线路中混合行波的装置，以解决相关技术中输电线路上故障和隐患故障无法同时兼顾的问题。

第一方面，提供了一种检测输电线路中混合行波的装置，包括：

行波传感器，其用于采集混合行波信号；

信号分离电路，其包括积分器、低通滤波器、减法器、陷波器、高通滤波器、第一放大器和第二放大器，

所述积分器的输入端与所述行波传感器相连，

所述减法器的第一输入端与所述积分器的输出端相连，第二输入端通过所述低通滤波器与所述积分器的输出端相连，第一输出端与所述陷波器和第一放大器依次相连，第二输出端与所述高通滤波器和所述第二放大器依次相连，

同时，所述第一放大器被配置为输出故障行波信号，所述第二放大器被配置为输出隐患行波信号。

一些实施例中，所述减法器被配置为：

将第一输入端接收的混合行波信号减去第二输出端接收的混合行波信号，得到新的混合行波信号；

将新的混合行波信号发送至所述陷波器和所述高通滤波器。

一些实施例中，所述行波传感器包括绕线输出的第一磁芯和第二磁芯，且所述第一磁芯的绕线数大于所述第二磁芯。

一些实施例中，所述第一磁芯和所述第二磁芯为同心设置的磁环构造，且所述第一磁芯为内环。

一些实施例中，所述第一磁芯和所述第二磁芯均为自身可拆卸的磁环。

一些实施例中，所述第二磁芯包括由纳米晶材料制成的上半环和由阻燃工程塑料制成的下半环。

一些实施例中，所述第一磁芯由纳米晶材料制成，所述第二磁芯至少由阻燃工程塑料制成。

一些实施例中，所述第一磁芯和所述第二磁芯上的绕线数比为5：1。

一些实施例中，所述第一放大器的放大倍数为6～8，所述第二放大器的放大倍数为55～57。

一些实施例中，所述低通滤波器的频率为5khz，所述陷波器的频率为50hz，所述高通滤波器的频率为5khz。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：滤除干扰行波信号，有效监测故障行波信号和隐患行波信号，提高输电线路异常的预警准确可靠性。

本申请实施例提供了一种检测输电线路中混合行波的装置，对采集到的混合行波信号进行低通滤波处理后，将采集到的混合行波信号和低通滤波后的混合行波信号经由减法器处理后，能够在保持混合行波信号的频谱特征情况下，过滤掉环境中的干扰行波信号，且在本申请中，对滤波器的抑制比也没有特别的要求，能够滤除干扰行波信号，有效监测出故障行波信号和隐患行波信号，提高输电线路异常的预警准确可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种检测输电线路中混合行波的装置的电路结构图；

图2为本申请实施例提供的行波传感器中第一磁芯和第二磁芯的分布示意图；

图3为第一放大器输出的波形图；

图4为第二放大器输出的波形图；

图中：1、第一磁芯；2、第二磁芯；21、上半环；22、下半环。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种检测输电线路中混合行波的装置，其对采集到的混合行波信号进行低通滤波处理后，将采集到的混合行波信号和低通滤波后的混合行波信号经由减法器处理后，能够在保持混合行波信号的频谱特征情况下，过滤掉环境中的干扰行波信号，且在本申请中，对滤波器的抑制比也没有特别的要求，能够滤除干扰行波信号，有效监测出故障行波信号和隐患行波信号，提高输电线路异常的预警准确可靠性。

如图1所示，一种检测输电线路中混合行波的装置，包括：

行波传感器，其用于采集混合行波信号；

信号分离电路，其包括积分器、低通滤波器、减法器、陷波器、高通滤波器、第一放大器和第二放大器，

所述积分器的输入端与所述行波传感器相连，

所述减法器的第一输入端与所述积分器的输出端相连，第二输入端通过所述低通滤波器与所述积分器的输出端相连，第一输出端与所述陷波器和第一放大器依次相连，第二输出端与所述高通滤波器和所述第二放大器依次相连，

同时，所述第一放大器被配置为输出故障行波信号，所述第二放大器被配置为输出隐患行波信号。

本申请实施例提供的一种检测输电线路中混合行波的装置的工作原理为：

预先安装所述装置在输电线路上，行波传感器采集输电线路上的混合行波信号，并由积分器对采集的混合行波信号进行积分还原，在积分还原后分为两路信号输出，一路信号输出至减法器的第一输入端，另一路信号通过低通滤波器进行滤波后输出至减法器的第二输入端，两路信号在减法器中进行低通相减运算处理后通过减法器的第一输出端和减法器的第二输出端分别输出至陷波器和高通滤波器，其中的一路信号经由所述陷波器过滤掉与该陷波器同频的工频信号，再经过第一放大器放大适宜的倍数，分离输出故障行波信号，即雷击信号，其中的另一路信号经过所述高频滤波器过滤掉工频信号和雷击信号，如图3所示，在经过第二放大器放大适宜的倍数，分离输出隐患行波信号，如图4所示。

从图3和图4中，我们不难看出，在同样的采样周期内，隐患行波信号有多个小波形，雷电行波是个大波形，两者的区别显著，这也是由于隐患行波信号的产生可能是一个持续放电的过程，故而会连续产生多个波形，那么，在一段时长内会显示出波形叠加的结果。

优选地，所述减法器被配置为：

将第一输入端接收的混合行波信号减去第二输出端接收的混合行波信号，得到新的混合行波信号；

将新的混合行波信号发送至所述陷波器和所述高通滤波器。

在本申请实施例中，对采集到的混合行波信号进行低通滤波处理后，将采集到的混合行波信号减去低通滤波后的混合行波信号，能够在保持混合行波信号的频谱特征情况下，过滤掉环境中的干扰信号。

如图2所示，作为本申请实施例的一种优选方案，所述行波传感器包括绕线输出的第一磁芯1和第二磁芯2，且所述第一磁芯1的绕线数大于所述第二磁芯2。

进一步地，所述第一磁芯1和所述第二磁芯2为同心设置的磁环构造，且所述第一磁芯1为内环。

再进一步地，所述第一磁芯1和所述第二磁芯2均为自身可拆卸的磁环。

更进一步地，所述第二磁芯2包括由纳米晶材料制成的上半环21和由阻燃工程塑料制成的下半环22。

在本实施例中，所述第一磁芯1用于采集小幅值的隐患行波信号，所述第二磁芯2用于采集大幅值的故障行波信号，且第一磁芯1与第二磁芯2的磁芯骨架的材料不同，纳米晶磁导率较高，阻燃工程塑料磁导率较低，且第一磁芯1由纳米晶材料制成，并与第二磁芯2采用内外双层排列的结构，利用混合材质制成的两个磁芯的物理特征，实现适用于输电线路上测量宽幅放电信号。

以及，第一磁芯1和第二磁芯2都是套设在输电线上的，那么设置为自身结构可拆的，方便第一磁芯1和第二磁芯2的安装。

作为本申请实施例的另一种优选方案，所述第一磁芯1由纳米晶材料制成，所述第二磁芯2至少由阻燃工程塑料制成。若第二磁芯2的磁导率过低至无法正常检测到宽频的大信号时，可以采用阻燃工程塑料与纳米晶材料的组成。

优选地，所述第一磁芯1和所述第二磁芯2上的绕线数比为5：1。在本实施例中，内环的第一磁芯1上的绕线线圈匝数为625匝，外环的第二磁芯2上的绕线线圈匝数为125砸。

优选地，所述第一放大器的放大倍数为6～8，所述第二放大器的放大倍数为55～57。在本实施例中，所述第一放大器的放大倍数为7，且第二放大器的放大倍数为56时，分离效果更明显，雷击信号和隐患行波信号的特征也更为突出。

具体地，所述低通滤波器的频率为5khz，所述陷波器的频率为50hz，所述高通滤波器的频率为5khz。在实际应用中，当所述低通滤波器的频率为5khz，所述陷波器的频率为50hz，所述高通滤波器的频率为5khz时，分离效果更明显，如图3和图4所示，在同样的采样周期内，隐患行波信号有多个小波形，雷电行波是个大波形，两者的区别显著，这也是由于隐患行波信号的产生可能是一个持续放电的过程，故而会连续产生多个波形，那么，在一段时长内会显示出波形叠加的结果，既能够有效区分出两种信号，也能够可靠地监测到波形以供后续的分析处理更为准确。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。