智能绝缘塞.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911283630.3 (22)申请日 2019.12.13 (71)申请人 广东电网有限责任公司 地址 510000 广东省广州市越秀区东风东 路757号 申请人 广东电网有限责任公司珠海供电局 (72)发明人 郭宗宝陈计万吴熳红马健强 陈芳洪成佳邓刚柏林 邓爱娇黄建辉傅国强李战友 雷明雄邹刚邹晓文马智雄 杨志强雷家容于涛伍世业 (74)专利代理机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 代理人 林丽明 (51)Int.Cl. G01R 31/12(2006.01)。

2、 G01R 1/04(2006.01) (54)发明名称 一种智能绝缘塞 (57)摘要 本发明提供一种智能绝缘塞。 一种智能绝缘 塞， 包括固定铜件和外包件， 所述固定铜件塞入 所述外包件一头设有的开口槽中， 所述开口槽的 槽底处设有放电检测单元， 所述放电检测单元位 于所述开口槽的内壁和所述固定铜件之间。 与普 通绝缘塞相比， 本发明增加了放电检测单元， 放 电检测单元能够检测到放电信号， 放电信号的检 测具有即时性， 比温度监控效果更好， 能够实时 监测到绝缘塞的放电情况， 便于对环网柜中进行 安全维护， 及时防止绝缘塞被烧蚀或者设备被烧 坏。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 。

3、111090025 A 2020.05.01 CN 111090025 A 1.一种智能绝缘塞， 包括固定铜件和外包件， 所述固定铜件塞入所述外包件一头设有 的开口槽中， 其特征在于， 所述开口槽的槽底处设有放电检测单元， 所述放电检测单元位于 所述开口槽的内壁和所述固定铜件之间。 2.根据权利要求1所述的智能绝缘塞， 其特征在于： 所述放电检测单元包括环形槽、 盖 体、 弹簧和PCB， 所述环形槽套设在所述固定铜件凸头的周向外壁上， 所述环形槽的槽口一 端朝向所述开口槽的底壁， 所述环形槽的槽内设有弹簧天线， 所述盖体罩设在所述环形槽 上， 所述盖体内底壁的中部设有一凸起的U型槽， 所述弹簧。

4、设在所述U型槽中， 所述弹簧与所 述PCB的一端面接触， 所述PCB的另一端面与所述固定铜件的凸头接触； 所述PCB中集成了取 电供电模块、 超声信号接收处理模块、 主控单元和无线传输模块， 所述取电供电模块在所述 PCB外部与所述盖体接触， 所述取电供电模块在所述PCB中与所述主控单元模块连接并给所 述主控单元提供电能， 所述超声接收处理模块与所述主控单元的数据输入端连接， 所述超 声接收处理模块的数据输出端与所述无线传输模块连接， 所述无线传输模块在所述PCB中 与所述弹簧天线连接。 3.根据权利要求2所述的智能绝缘塞， 其特征在于， 所述PCB中还集成了温控探头， 所述 固定铜件靠近所述。

5、开口槽底壁一端的端面中部设有凹槽， 所述凹槽内壁上涂抹有导热材 料， 所述温控探头位于所述PCB上与所述凹槽相对的位置处， 所述温控探头在PCB中分别与 所述取电供电模块连接和主控单元的数据输入端连接。 4.根据权利要求2或3所述的智能绝缘塞， 其特征在于， 所述取电供电模块包括取电模 块、 门限管理模块和稳压管理模块， 所述取电模块的输出端与所述门限管理模块的一端连 接， 所述门限管理模块的另一端与所述稳压管理模块的一端连接， 所述稳压管理模块的另 一端与所述主控单元的能量接口连接。 5.根据权利要求2或3所述的智能绝缘塞， 其特征在于， 所述超声信号接收处理模块包 括依次连接的局部放电超声。

6、拾取探头、 放大器和滤波器， 所述滤波器的输出端通过ADC采集 电路与所述主控单元的数据接头连接。 6.根据权利要求2或3所述的智能绝缘塞， 其特征在于， 所述超声信号接收处理模块为 MEMS传感器。 7.根据权利要求2或3所述的智能绝缘塞， 其特征在于， 所述弹簧天线为环形弹簧天线， 所述环形弹簧天线平行置于所述环形槽的槽内。 8.根据权利要求2或3所述的智能绝缘塞， 其特征在于， 所述盖体为一端开口一端封口 的圆管型结构， 所述U型槽设于所述盖体封口一端面的内壁上， 所述盖体的开口与所述环形 槽的槽口相对。 9.根据权利要求1至3任一所述的智能绝缘塞， 其特征在于， 所述固定铜件包括连接头。

7、 和所述凸头， 所述连接头和所述凸头均呈圆柱状， 所述连接头的直径大于所述凸头的直径， 所述连接头部分露出在所述外包件的开口槽外。 10.根据权利要求1至3任一所述的智能绝缘塞， 其特征在于， 所述外包件由环氧树脂材 质制成。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111090025 A 2 一种智能绝缘塞 技术领域 0001 本发明涉及环网柜维护设备领域， 更具体地， 涉及一种智能绝缘塞。 背景技术 0002 环网柜的电缆后封堵绝缘塞的作用是密封住电缆接头防止人员触电和潮气进入 引起绝缘问题， 还有一些具备验电功能， 用专用的验电设备通过绝缘塞来感应环网柜各相 是否带电。 而在现场运行时由于安装。

8、的问题内部湿气无法排除， 特别是在沿海一带， 运行一 段时间就会出现沿面放电的问题， 经过长时间的局部放电绝缘塞的表面环氧树脂都被烧蚀 引起绝缘耐压不够， 严重时会跳闸使用电用户供电受到影响， 更有甚者保护不及时的出现 烧毁设备。 0003 沿面放电会产生热效应和超高频声音信号， 现有的测温绝缘塞能够检测绝缘塞处 的温度信号， 但由于热量传输具有滞后性， 在表面产生的热效应监控困难， 而且放电是一个 长期的过程一般不会造成温度急剧上升很难监测和判断沿面放电带来的热效应。 发明内容 0004 本发明为克服上述背景技术所述的放电是一个长期的过程一般不会造成温度急 剧上升很难监测和判断沿面放电带来的。

9、热效应的问题， 提供一种智能绝缘塞。 本发明增加 了放电检测单元， 放电检测单元能够立刻检测到放电信号， 放电信号的检测具有即时性， 比 温度监控效果更好， 能够实时监测到绝缘塞的放电情况， 便于对环网柜中进行安全维护， 及 时防止绝缘塞被烧蚀或者设备被烧坏。 0005 为解决上述技术问题， 本发明采用的技术方案是： 一种智能绝缘塞， 包括固定铜件 和外包件， 所述固定铜件塞入所述外包件一头设有的开口槽中， 所述开口槽的槽底处设有 放电检测单元， 所述放电检测单元位于所述开口槽的内壁和所述固定铜件之间。 这样， 与普 通绝缘塞相比， 本发明增加了放电检测单元， 放电检测单元位于固定铜件与外包件。

10、之间， 由 于固定铜件是塞在外包件中的， 固定铜件稳固地设置在外包件的开口槽中， 在固定铜件的 一头位置处设置了放电检测单元， 当绝缘塞用于电缆接头上时， 电缆接头插入铜件中， 如果 电缆接头产生爬电或者漏电， 放电检测单元能够立刻检测到放电信号， 放电信号的检测具 有即时性， 比温度监控效果更好， 能够实时监测到绝缘塞的放电情况， 便于对环网柜中进行 安全维护， 及时防止绝缘塞被烧蚀或者设备被烧坏。 0006 进一步的， 所述放电检测单元包括环形槽、 盖体、 弹簧和PCB， 所述环形槽套设在所 述固定铜件凸头的周向外壁， 所述环形槽的槽口一端朝向所述开口槽的底壁， 所述环形槽 的槽内设有弹簧。

11、天线， 所述盖体罩设在所述环形槽上， 所述盖体底壁的中部设有一凸起的U 型槽， 所述弹簧设在所述U型槽中， 所述弹簧与所述PCB的一端面接触， 所述PCB的另一端面 与所述固定铜件的凸头接触； 所述PCB中集成了取电供电模块、 超声信号接收处理模块、 主 控单元和无线传输模块， 所述取电供电模块在所述PCB外部与所述盖体接触， 所述取电供电 模块在所述PCB中与所述主控单元模块连接并给所述主控单元提供电能， 所述超声接收处 说明书 1/5 页 3 CN 111090025 A 3 理模块与所述主控单元的数据输入端连接， 所述超声接收处理模块的数据输出端与所述无 线传输模块连接， 所述无线传输模。

12、块在所述PCB中与所述弹簧天线连接。 PCB放在上下2个壳 体中间， 下壳体为盖体， 采用耐高温的高强度材料， 盖体除了耐高温强度高外还具有半导电 功能， 作为电场取电的极板， 盖体的中间高出一个U型槽， U型槽内放一根弹簧， 弹簧与PCB上 的铜箔接触， 铜件直接接触高压部分， PCB与铜件接触的地方留有一圈铜箔将高压接入取电 电路中， 弹簧将PCB压住使PCB与铜件紧密接触， 无需使用螺丝固定， 简化安装， 固定铜件凸 头的根部留了一个小凹槽， 凹槽对应上方的PCB中间焊有温度传感器， 凹槽内涂抹导热材料 将铜件上的温度导到温度传感器上； 下壳体是一个环形U型槽， U型槽内放弹簧天线。 整。

13、个结 构的设置， 使得PCB中的取电供电模块能够通过半导体盖体从高压设备上获取电场能量， 获 取的能量通过处理成低压再经过门限管理和稳压管理给后级电路提供能量源； 超声信号接 收处理模块拾取局部放电信号， 通常放电信号幅度比较低， 经过放大电路将局部放电信号 放大， 滤波电路滤掉非杂波； 主控单元采集和处理数据， 控制各个模块工作； 无线传输模块 将监测的数据通过弹簧天线传输出去。 0007 进一步的， 所述PCB中还集成了温控探头， 所述固定铜件靠近所述开口槽底壁一端 的端面中部设有凹槽， 所述凹槽内壁上涂抹有导热材料， 所述温控探头位于所述PCB上与所 述凹槽相对的位置处， 所述温控探头在。

14、PCB中分别与所述取电供电模块连接和主控单元的 数据输入端连接。 这样， 温控探头能够测试到被测点的温度数据， 使得整个智能绝缘塞既能 监测放电信号， 又能监测温度信号。 0008 进一步的， 所述取电供电模块包括取电模块、 门限管理模块和稳压管理模块， 所述 取电模块的输出端与所述门限管理模块的一端连接， 所述门限管理模块的另一端与所述稳 压管理模块的一端连接， 所述稳压管理模块的另一端与所述主控单元的能量接口连接。 0009 进一步的， 所述超声信号接收处理模块包括依次连接的局部放电超声拾取探头、 放大器和滤波器， 所述滤波器的输出端通过ADC采集电路与所述主控单元的数据接头连接。 这样，。

15、 一般放大器还可以包括第一级放大电路和第二级放大电路， 局部放电超声拾取探头 与第一级放大电路连接， 第一级放大电路主要完成阻抗匹配， 滤波器连接在第一级放大电 路后， 放大的信号经过滤波器将信号限定在特定的频率范围内， 第二级放电电路连接在滤 波器后， 作为输出放大级， 输出的模拟信号满足AD转换器的输入要求。 0010 进一步的， 所述超声信号接收处理模块为MEMS传感器。 这样， 由于电场取电的能量 有限， 而外设电路全功能运行时的功耗较大， MEMS探测器的功耗就达到mA级， 通过MEMS传感 器， 本发明中所采用的是频繁采集， 有超过阈值及时响应的策略， 定时较短的时间如1秒进 行超。

16、声局放检测， 当定时时间到后对探头进行上电， 上电后采集信号， 采集到的放电幅度小 于设定的值时进入低功耗模式， 整个装置耗电约1uA。 0011 进一步的， 所述弹簧天线为环形弹簧天线， 所述环形弹簧天线平行置于所述环形 槽的槽内。 环形直径大的天线可以减小高度， 不占用其他结构高度， 使应用更加广泛。 所述 盖体为一端开口一端封口的圆管型结构， 所述U型槽设于所述盖体封口一端面的内壁上， 所 述盖体的开口与所述环形槽的槽口相对。 0012 进一步的， 所述固定铜件包括连接头和所述凸头， 所述连接头和所述凸头均呈圆 柱状， 所述连接头的直径大于所述凸头的直径， 所述连接头部分露出在所述外包件。

17、的开口 槽外。 这样， 为了保证绝缘， 盖体的外形直径不超出铜件连接头的直径， 保证外包件的厚度 说明书 2/5 页 4 CN 111090025 A 4 从而保证绝缘强度。 0013 进一步的， 所述外包件由环氧树脂材质制成。 这样， 为了保证绝缘， 外包件采用很 厚的灌封环氧树脂从而保证绝缘强度。 0014 与现有技术相比， 有益效果是： 0015 1.与普通绝缘塞相比， 本发明增加了放电检测单元， 放电检测单元能够实时检测 到放电信号， 放电信号的检测具有即时性， 比温度监控效果更好， 能够实时监测到绝缘塞的 放电情况， 便于对环网柜中进行安全维护， 及时防止绝缘塞被烧蚀或者设备被烧坏。。

18、 附图说明 0016 图1是本发明整体结构示意图。 0017 图2是本发明的爆炸图。 0018 图3是本发明中PCB的结构流程框图。 0019 图4是本发明中MEMS传感器的放电检测原理图。 0020 图5是本发明中MEMS传感器的取电放电数据图。 具体实施方式 0021 附图仅用于示例性说明， 不能理解为对本专利的限制； 为了更好说明本实施例， 附 图某些部件会有省略、 放大或缩小， 并不代表实际产品的尺寸； 对于本领域技术人员来说， 附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。 附图中描述位置关系仅用于示例性 说明， 不能理解为对本专利的限制。 0022 本实施例提供一种智能绝缘塞， 。

19、如图1至图3所示， 为一种智能绝缘塞， 包括固定铜 件2和外包件1， 所述固定铜件2塞入所述外包件1一头设有的开口槽中， 所述开口槽的槽底 处设有放电检测单元3， 所述放电检测单元3位于所述开口槽的内壁和所述固定铜件2之间。 0023 所述放电检测单元3包括环形槽5、 盖体4、 弹簧7和PCB8， 所述环形槽5套设在所述 固定铜件2凸头的周向外壁， 所述环形槽5的槽口一端朝向所述开口槽的底壁， 所述环形槽5 的槽内设有弹簧天线10， 所述盖体4罩设在所述环形槽5上， 所述盖体4底壁的中部设有一凸 起的U型槽6， 所述弹簧7设在所述U型槽6中， 所述弹簧7与所述PCB8的一端面接触， 所述PCB。

20、8 的另一端面与所述固定铜件2的凸头接触； 所述PCB8中集成了取电供电模块、 超声信号接收 处理模块、 主控单元和无线传输模块， 所述取电供电模块在所述PCB8外部与所述盖体4接 触， 所述取电供电模块在所述PCB8中与所述主控单元模块连接并给所述主控单元提供电 能， 所述超声接收处理模块与所述主控单元的数据输入端连接， 所述超声接收处理模块的 数据输出端与所述无线传输模块连接， 所述无线传输模块在所述PCB8中与所述弹簧天线10 连接。 所述PCB8中还集成了温控探头， 所述固定铜件2靠近所述开口槽底壁一端的端面中部 设有凹槽9， 所述凹槽9内壁上涂抹有导热材料， 所述温控探头位于所述PC。

21、B8上与所述凹槽9 相对的位置处， 所述温控探头在PCB8中分别与所述取电供电模块连接和主控单元的数据输 入端连接。 所述取电供电模块包括取电模块、 门限管理模块和稳压管理模块， 所述取电模块 的输出端与所述门限管理模块的一端连接， 所述门限管理模块的另一端与所述稳压管理模 块的一端连接， 所述稳压管理模块的另一端与所述主控单元的能量接口连接。 所述超声信 号接收处理模块包括依次连接的局部放电超声拾取探头、 放大器和滤波器， 所述滤波器的 说明书 3/5 页 5 CN 111090025 A 5 输出端通过ADC采集电路与所述主控单元的数据接头连接。 所述超声信号接收处理模块为 MEMS传感器。

22、。 MEMS的放点策略如图4和图5所示， 定时较短的时间如1秒进行超声局放检测， 当定时时间到后对探头进行上电， 上电后采集信号， 采集到的放电幅度小于设定的值时进 入低功耗模式， 整个装置耗电约1uA。 T1为MEMS探头采集周期， 根据实际情况设定， 此处设置 为1秒， 采集多个周期固定时间发送一次数据， 或者超过阈值时发送一次数据。 0024 本实施例中， 所述弹簧天线10为环形弹簧天线10， 所述环形弹簧天线10置于所述 环形槽5的槽内； 所述盖体4为一端开口一端封口的圆管型结构， 所述U型槽6设于所述盖体4 封口一端面的内壁上， 所述盖体4的开口与所述环形槽5的槽口相对； 所述固定铜。

23、件2包括连 接头和所述凸头， 所述连接头和所述凸头均呈圆柱状， 所述连接头的直径大于所述凸头的 直径， 所述连接头部分露出在所述外包件1的开口槽外； 所述外包件1由环氧树脂材质制成。 为了保证绝缘， 盖体4的外形直径不超出固定铜件2连接头的直径， 保证外包件1的厚度从而 保证绝缘强度。 0025 与普通绝缘塞相比， 本实施例增加了放电检测单元3， 放电检测单元3位于固定铜 件2与外包件1之间， 由于固定铜件2是塞在外包件1中的， 固定铜件2稳固地设置在外包件1 的开口槽中， 在固定铜件2的一头位置处设置了放电检测单元3， PCB8放在上下2个壳体中 间， 下壳体为盖体4， 采用耐高温的高强度材。

24、料， 盖体4除了耐高温强度高外还具有半导电功 能， 作为电场取电的极板， 盖体4的中间高出一个U型槽6， U型槽6内放一根弹簧7， 弹簧7与 PCB8上的铜箔接触， 铜件2直接接触高压部分， PCB8与铜件2接触的地方留有一圈铜箔将高 压接入取电电路中， 弹簧7将PCB8压住使PCB8与铜件2紧密接触， 无需使用螺丝固定， 简化安 装， 固定铜件2凸头的根部留了一个小凹槽9， 凹槽9对应上方的PCB8中间焊有温度传感器， 凹槽9内涂抹导热材料将铜件2上的温度导到温度传感器上； 下壳体是一个环形U型槽6， U型 槽6内放弹簧天线10； 温控探头能够测试到被测点的温度数据， 使得整个智能绝缘塞既能。

25、监 测放电信号， 又能监测温度信号。 整个结构的设置， 使得PCB8中的取电供电模块能够通过半 导体盖体4从高压设备上获取电场能量， 获取的能量通过处理成低压再经过门限管理和稳 压管理给后级电路提供能量源； 超声信号接收处理模块拾取局部放电信号， 放大器包括第 一级放大电路和第二级放大电路， 局部放电超声拾取探头与第一级放大电路连接， 第一级 放大电路主要完成阻抗匹配， 滤波器连接在第一级放大电路后， 放大的信号经过滤波器将 信号限定在特定的频率范围内， 第二级放电电路连接在滤波器后， 作为输出放大级， 输出的 模拟信号满足AD转换器的输入要求， 通常放电信号幅度比较低， 经过放大电路将局部放。

26、电 信号放大， 滤波电路滤掉非杂波； 主控单元采集和处理数据， 控制各个模块工作； 无线传输 模块将监测的数据通过弹簧天线10传输出去。 0026 当本实施例用于电缆接头上时， 电缆接头插入固定铜件2中， 如果电缆接头产生爬 电或者漏电， 放电检测单元3能够立刻检测到放电信号， 放电信号的检测具有即时性， 比温 度监控效果更好， 能够实时监测到绝缘塞的放电情况， 便于对环网柜中进行安全维护， 及时 防止绝缘塞被烧蚀或者设备被烧坏。 0027 显然， 本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例， 而并非是对 本发明的实施方式的限定。 对于所属领域的普通技术人员来说， 在上述说明的基础上还可 以做出其它不同形式的变化或变动。 这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。 凡在本 发明的精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明权利要求 说明书 4/5 页 6 CN 111090025 A 6 的保护范围之内。 说明书 5/5 页 7 CN 111090025 A 7 图1 说明书附图 1/4 页 8 CN 111090025 A 8 图2 说明书附图 2/4 页 9 CN 111090025 A 9 图3 图4 说明书附图 3/4 页 10 CN 111090025 A 10 图5 说明书附图 4/4 页 11 CN 111090025 A 11 。