路板9设置在信号处理装置外壳8内，信号 处理电路板9对信号进行信号处理和光电转换;转换后的数字信号通过信号处理装置外壳8 上的光纤输出接口 11输出，经光纤连接至局放检测设备进行显示定位； 电脉冲接收线圈2、金属屏蔽聚焦罩3和脉冲超声接收器4外部由硅橡胶包覆材料1整体 包覆，信号处理装置外壳8的内外整体设有信号处理装置外绝缘层7,避免与被检测设备高 压部位直接接触，保证整体的绝缘强度； 1?信号处理装置外壳8上设有绝缘杆连接座12,根据操作距离在绝缘杆连接座12上安 装绝缘杆;传感器与外部设备只有光纤连接无电气连接，配合足够长度的绝缘杆，可确保检 测过程中人员及设备的安全； if)金属屏蔽聚焦罩对准被检测设备，使用金属屏蔽聚焦罩3，在xy平面上对被检测设备 发出的电脉冲信号进行精确定位;通过信号的幅值来判断设备的放电严重程度，通过电声 时差定位的方法确定故障点位置，通过电磁波和超声信号的时差，实现z方向的定位；电磁 波的接收范围：l〇〇k-1.5GHz，超声的接收范围：10k-150k;信号处理装置对接收到的电磁 波和超声信号进行信号处理，通过光电转换电路，将信号转换成数字信号，由光纤输出至局 放检测设备进行显示定位，完成X、y、z三维定位。
[0019] 传感器使用时根据不同被测设备及用途，选择合适的金属屏蔽聚焦罩：当用于局 部放电检测或一般定位时，例如对电缆、干式变压器进行局部放电检测时，采用喇叭形聚焦 的金属屏蔽聚焦罩；当需要实现更精确的近距离定位，例如对发电机绕组匝间放电进行精 确定位时，采用筒形聚焦的金属屏蔽聚焦罩。
[0020] 更具体的实施方式:金属屏蔽聚焦罩3前端的开口呈筒形或喇叭形，在开口内安装 电脉冲接收线圈2，电脉冲接收线圈2由线径0.3-0.5的铜线绕制而成，E数为3-5匝；电脉冲 接收线圈2与金属屏蔽聚焦罩3内壁之间留有1mm的距离，该距离既能屏蔽侧方的干扰信号， 使电脉冲接收线圈2定向接收正前方的信号，还可避免因电脉冲接收线圈2与金属屏蔽聚焦 罩3距离过近影响信号接收，保证传感器对电脉冲信号具有较高的灵敏度;金属屏蔽聚焦罩 3后侧开有直径10mm圆孔，在圆孔内嵌入式安装脉冲超声接收器4;安装时保证脉冲超声接 收器4接收端面指向正前方； 信号处理装置外壳8内设有9V的内置电池10供电，无需外接电源； 实施例一，参照附图3、4: 金属屏蔽聚焦罩开口采用锥筒形开口结构，采用电磁波和超声波联合检测，实现对发 电机和电动机的局部放电信号的检测和故障点的三维空间精确定位。
[0021] 金属屏蔽聚焦罩3开口采用锥筒形开口结构，定位精度高达20mm，可精确定位发电 机、电动机定子高压绕组等设备缺陷的具体位置。传感器整体外形为筒形，金属屏蔽聚焦罩 3前端的开口为锥筒形，内安装电脉冲接收线圈2,匝数为3-5匝，电脉冲接收线圈2由线径 0.3-0.5的铜线绕制而成，匝数为3-5匝。电脉冲接收线圈2与金属屏蔽聚焦罩3内壁之间留 有1mm的距离，该距离既能屏蔽侧方的干扰信号，使电脉冲接收线圈2定向接收正前方的信 号，还能避免因电脉冲接收线圈2与金属屏蔽聚焦罩3距离过近影响信号接收，保证传感器 对电脉冲信号具有较高的灵敏度。
[0022] 实施例二，参照附图5、6: 金属屏蔽聚焦罩3前端的开口呈喇叭形结构，用于高压电缆及附件的局部放电检测、带 电检测、故障定位，采用电磁波和超声波联合检测，实现对高压电缆及附件的局部放电信号 的检测和故障点的三维空间定位 传感器整体外形为喇叭形，金属屏蔽聚焦罩3前端的开口为锥筒形，内安装电脉冲接收 线圈2,匝数为3-5匝，电脉冲接收线圈2由线径0.3-0.5的铜线绕制而成，匝数为3-5匝。电脉 冲接收线圈2与金属屏蔽聚焦罩3内壁之间留有1mm的距离，该距离既能屏蔽侧方的干扰信 号，使电脉冲接收线圈2定向接收正前方的信号，还能避免因电脉冲接收线圈2与金属屏蔽 聚焦罩3距离过近影响信号接收，保证传感器对电脉冲信号具有较高的灵敏度。
【主权项】
1. 一种局放三维空间定位传感器，其特征在于:包含娃橡胶包覆材料（1)、电脉冲接收 线圈（2)、金属屏蔽聚焦罩（3)、脉冲超声接收器(4)、接收器信号输出接口（5)、连接软管 (6)、信号处理装置外绝缘层(7)、信号处理装置外壳(8)、信号处理电路板(9)和光纤输出接 口（ 11);金属屏蔽聚焦罩(3)前端的开口呈筒形或喇叭形，在开口内安装电脉冲接收线圈 (2)和脉冲超声接收器(4);电脉冲接收线圈（2)与金属屏蔽聚焦罩(3)内壁之间留有缝隙， 该缝隙既能屏蔽侧方的干扰信号，使电脉冲接收线圈（2)定向接收正前方的信号，还可避免 因电脉冲接收线圈（2)与金属屏蔽聚焦罩(3)距离过近影响信号接收，保证传感器对电脉冲 信号具有较高的灵敏度;金属屏蔽聚焦罩(3)后侧内，嵌入式安装脉冲超声接收器(4);安装 时保证脉冲超声接收器(4)接收端面指向正前方； 电脉冲接收线圈（2)和脉冲超声接收器(4)接收到的局放信号通过接收器信号输出接 口（5)经连接软管(6)输入到信号处理电路板(9)，信号处理电路板(9)设置在信号处理装置 外壳(8)内，信号处理电路板(9)对信号进行信号处理和光电转换;转换后的光信号通过信 号处理装置外壳(8)上的光纤输出接口（11)输出，经光纤连接至局放检测设备进行显示定 位； 电脉冲接收线圈（2)、金属屏蔽聚焦罩(3)和脉冲超声接收器(4)外部由硅橡胶包覆材 料(1)整体包覆，信号处理装置外壳(8)的内外整体设有信号处理装置外绝缘层(7)，避免与 被检测设备高压部位直接接触。2. 根据权利要求1所述的一种局放三维空间定位传感器，其特征在于:信号处理装置外 壳(8)上设有绝缘杆连接座(12)，使用时根据操作距离在绝缘杆连接座(12)上安装绝缘杆。3. 根据权利要求1或2所述的一种局放三维空间定位传感器，其特征在于:信号处理装 置外壳(8)内设有内置电池(10)供电，无需外接电源。4. 根据权利要求1或2所述的一种局放三维空间定位传感器，其特征在于:信号处理装 置外壳(8)为铝合金或其它金属外壳。5. -种用局放三维空间定位传感器对高压电气设备故障进行定位的方法，其特征在于 包含如下工艺步骤： ①使用一种局放三维空间定位传感器进行定位，该传感器包含娃橡胶包覆材料（1 )、电 脉冲接收线圈（2)、金属屏蔽聚焦罩(3)、脉冲超声接收器(4)、接收器信号输出接口（5)、连 接软管(6)、信号处理装置外绝缘层(7)、信号处理装置外壳(8)、信号处理电路板(9)和光纤 输出接口（ 11);金属屏蔽聚焦罩(3)前端的开口呈筒形或喇叭形，在开口内安装电脉冲接收 线圈（2)和脉冲超声接收器(4);电脉冲接收线圈（2)与金属屏蔽聚焦罩(3)内壁之间留有缝 隙，该缝隙既能屏蔽侧方的干扰信号，使电脉冲接收线圈（2)定向接收正前方的信号，还可 避免因电脉冲接收线圈（2)与金属屏蔽聚焦罩(3)距离过近影响信号接收，保证传感器对电 脉冲信号具有较高的灵敏度;金属屏蔽聚焦罩(3)后侧内，嵌入式安装脉冲超声接收器(4); 安装时保证脉冲超声接收器(4)接收端面指向正前方； 电脉冲接收线圈（2)和脉冲超声接收器(4)接收到的局放信号通过接收器信号输出接 口（5)经连接软管(6)输入到信号处理电路板(9)，信号处理电路板(9)设置在信号处理装置 外壳(8)内，信号处理电路板(9)对信号进行信号处理和光电转换;转换后的数字信号通过 信号处理装置外壳(8)上的光纤输出接口（11)输出，经光纤连接至局放检测设备进行显示 定位； 电脉冲接收线圈（2)、金属屏蔽聚焦罩(3)和脉冲超声接收器(4)外部由硅橡胶包覆材 料(1)整体包覆，信号处理装置外壳(8)的内外整体设有信号处理装置外绝缘层(7)，避免与 被检测设备高压部位直接接触，保证整体的绝缘强度； ②信号处理装置外壳（8)上设有绝缘杆连接座（12)，根据操作距离在绝缘杆连接座 (12)上安装绝缘杆;传感器与外部设备只有光纤连接无电气连接，配合足够长度的绝缘杆， 可确保检测过程中人员及设备的安全； ?金属屏蔽聚焦罩对准被检测设备，使用金属屏蔽聚焦罩(3)，在xy平面上对被检测设 备发出的电脉冲信号进行精确定位;通过信号的幅值来判断设备的放电严重程度，通过电 声时差定位的方法确定故障点位置，通过电磁波和超声信号的时差，实现z方向的定位；电 磁波的接收范围：l〇〇k-1.5GHz，超声的接收范围：10k -150k;信号处理装置对接收到的电 磁波和超声信号进行信号处理，通过光电转换电路，将信号转换成数字信号，由光纤输出至 局放检测设备进行显示定位，完成X、y、z三维定位。6. 根据权利要求5所述的一种用局放三维空间定位传感器对高压电气设备故障进行定 位的方法，其特征在于：当用于电缆、干式变压器进行局部放电检测时，采用喇叭形聚焦的 金属屏蔽聚焦罩。7. 根据权利要求5所述的一种用局放三维空间定位传感器对高压电气设备故障进行定 位的方法，其特征在于：当对发电机绕组匝间放电进行精确定位时，采用筒形聚焦的金属屏 蔽聚焦罩。
【专利摘要】本发明涉及一种局放三维空间定位传感器及高压电气设备故障定位方法，属于高压电气设备故障定位技术领域。技术方案：金属屏蔽聚焦罩（3）前端的开口呈筒形或喇叭形，在开口内安装电脉冲接收线圈（2）；金属屏蔽聚焦罩后侧内，嵌入式安装脉冲超声接收器（4）；电脉冲接收线圈和脉冲超声接收器接收到的局放信号通过接收器信号输出接口（5）经连接软管（6）输入到信号处理电路板（9），经光纤连接至局放检测设备进行显示定位。本发明可同时接收被检测高压设备局部放电产生的脉冲电磁波和超声波信号，不但能够通过信号的幅值来判断设备的放电严重程度，而且可通过电声时差定位的方法确定故障点位置，具有很高的灵敏度和定位精度，指向性强。
【IPC分类】G01R31/34, G01R31/12, G01R31/08
【公开号】CN105467285
【申请号】CN201510950072
【发明人】何平, 徐丽媛, 金春雷, 路浩
【申请人】保定天威新域科技发展有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月18日