基于紫外脈沖檢測技術的非接觸式電氣設備放電監測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于紫外脈沖檢測技術的非接觸式電氣設備放電監測裝置，包括傳感器組、與傳感器組相連的信號調理單元、與信號調理單元相連的微處理器，所述微處理器上還連接有供電單元、存儲單元、顯示單元和控制單元，所述微處理器上還連接有通訊單元和GPS定位單元，所述傳感器組包括紫外線傳感器。本實用新型通過紫外線傳感器對放電情況進行監測、通過通訊單元進行遠程通訊、通過GPS定位單元定位，不受高頻干擾，且能夠在局部放電擊穿絕緣、破壞電力設備之前發現放電，及時報警和采取措施，保障電力系統的穩定和安全，具有靈敏度高、體積小、便于攜帶等優點。
【專利說明】基于紫外脈沖檢測技術的非接觸式電氣設備放電監測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及高壓輸電線路和高壓電氣設備的放電監測【技術領域】，尤其涉及一種基于紫外脈沖檢測技術的非接觸式電氣設備放電監測裝置。
【背景技術】
[0002]隨著電力工業的發展和電網負荷需求的提高，特高壓長距離輸電技術在我國快速發展，電壓等級越來越高，高壓輸電線路和高壓電氣設備的安全運行越來越重要，對于高壓輸電線路而言，隨著電壓等級的升高，安全距離要求越大，傳統的長桿上套裝電壓互感器的方法已經難以滿足輸電系統發展的要求，急需一種更加方便、安全、高效的驗電技術；對于高壓電氣設備而言，安全監測手段多種多樣，但大多均是實時監測，無法實現安全預警，而根據現場實際工況顯示，高壓電氣設備在運行過程中會有電暈放電現象出現，電暈放電剛開始時是一種低能量的放電，一般來說，電暈放電不會很快引起絕緣擊穿，隨著放電量的增加會逐漸破壞設備的絕緣。以變壓器為例，電暈放電會產生電脈沖、電磁輻射、超聲波、光，并引起局部過熱，變壓器油中放電還將分解出氣體、產生能量損耗等。
實用新型內容
[0003]本實用新型要解決的技術問題就在于:針對現有技術存在的上述問題，本實用新型提供一種體積小、易于攜帶的基于紫外脈沖監測技術的非接觸式電氣設備放電監測裝置，其通過紫外線傳感器對放電情況進行監測、通過通訊單元進行遠程通訊、通過GPS定位單元定位，不受高頻干擾，靈敏度高，且能夠在局部放電擊穿絕緣、破壞電力設備之前發現放電，及時報警和采取措施，保障電力系統的穩定和安全。
[0004]為實現上述目的，本實用新型的基于紫外脈沖檢測技術的非接觸式電氣設備放電監測裝置包括傳感器組、與傳感器組相連的信號調理單元、與信號調理單元相連的微處理器，上述微處理器上連接有供電單元、存儲單元、顯示單元和控制單元，上述微處理器上還連接有通訊單元和GPS定位單元，上述傳感器組包括紫外線傳感器。目前國內對變壓器等電氣設備內部放電的在線監測方法和裝置主要以脈沖電流法和電磁法為主。發明人在實際工作中發現，由于現場環境中電磁干擾信號比變壓器內部放電脈沖電流信號強，在對放電進行在線監測時，放電信號可能被電磁干擾信號湮沒。對于電磁干擾的抑制，通常從空域(如接地、隔離、屏蔽等)和時域(如采用模擬濾波和數字濾波等)同時采取措施，但往往無法抑制隨機脈沖干擾信號。另外，雖然高頻(超高頻和甚高頻)法在超高頻范圍(300MHz?3000MHz)內提取放電產生的電磁波信號，檢測系統受外界干擾影響小，可以極大地提高變壓器放電檢測的可靠性和靈敏度，但用于檢測超高頻的儀器昂貴，而且不便于現場安裝。本方案中，在監測裝置中增設了紫外線傳感器，紫外線傳感器通過連續檢測線路或電力設備放電的脈沖甄別出放電的狀況，能直接檢測出設備異常溫升之前的放電過程，可用于達到一定強度后的放電圖像拍攝。因此，本方案中，可以利用紫外線傳感器監測放電過程、通過通訊單元遠程通訊、通過GPS定位單元定位，可以在局部放電擊穿絕緣、破壞電力設備之前采取措施，以及將信號傳輸給遠程監控后臺進行預警，及時避免電力設備被破壞。且紫外線傳感器對電氣設備的高壓線圈端和高壓接頭的放電紫外光進行連續在線監測，不受高頻干擾，靈敏度高。
[0005]作為本實用新型的進一步改進，上述傳感器組還包括磁場傳感器、電場傳感器、溫濕度傳感器和風速風向測量儀，可以進一步采集更多的現場信息。
[0006]進一步，上述基于紫外脈沖檢測技術的非接觸式電氣設備放電監測裝置還包括連接在微處理器上的聲光報警器，可用于現場報警。
[0007]進一步，上述信號調理單元包括依次連接的濾波電路、放大電路和模數轉換電路。
[0008]進一步，上述存儲單元為SD卡或IDE存儲器，用于存儲傳感器組采集的數據。
[0009]進一步,上述顯示單元和控制單元為觸摸顯示屏。
[0010]進一步，上述通訊單元為GPRS通訊模塊或3G通訊模塊。
[0011]進一步，上述通訊單元采用型號為SM900A的GPRS通信模塊，上述GPS定位單元采用型號為SiRF Star III -GPS的GPS模塊，上述供電單元采用LM2576型號的芯片，上述微處理器采用三星公司S3C2440芯片。
[0012]本實用新型的工作原理是：基于紫外脈沖檢測技術的非接觸式電氣設備放電監測裝置的紫外線傳感器、磁場傳感器、電場傳感器、溫濕度傳感器、風速風向測量儀分別采集各參數信號；通過信號調理單元處理該信號，使信號變成標準的0-5V或4-20mA信號，以及從模擬信號轉換為數字信號，同時將數據傳輸至微處理器中；微處理器對信號進行計算分析，診斷現場帶電狀態，將診斷結果通過顯示單元和聲光報警裝置輸出，同時存儲在大容量的存儲單元上，如果有需要，工作人員可以通過通訊單元把數據發送至后臺集控站，此外利用GPS定位單元，可準確實現電氣設備定位。
[0013]相對于現有技術，本實用新型具有如下優點和有益效果：
[0014]I、本實用新型采用紫外線傳感器進行放電監測，不受高頻干擾，靈敏度高，且能夠在局部放電擊穿絕緣、破壞電力設備之前發現，及時報警和采取措施，使電力設備免受大的損壞；
[0015]2、本實用新型通過通訊單元進行遠程通訊、通過GPS定位單元定位，不僅支持實時現場監測，還可以將信號傳輸給遠程監控后臺進行監控和預警；
[0016]3、本實用新型體積小、便于攜帶，運維人員可以隨時攜帶該設備對各類電氣設備進行放電監測，根據監測的放電量的大小，提前對電氣設備的安全運行做出預警，保證了電力系統的安全穩定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖I為本實用新型的結構示意圖；
[0018]圖2為本實用新型的實施例2中信號調理單元的結構示意圖。
[0019]圖例說明：1、傳感器組；2、信號調理單元；3、聲光報警器；4、微處理器；5、供電單元；6、存儲單元；7、顯示單元；8、控制單元；9、通訊單元；10、GPS定位單元。
【具體實施方式】[0020]下面結合實施例及附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實施方式不僅限于此。
[0021]【實施例1】
[0022]如圖1所示，基于紫外脈沖檢測技術的非接觸式電氣設備放電監測裝置，包括依次相連的傳感器1、信號調理單元2、微處理器4，上述微處理器4上還連接有供電單元5、存儲單元6、顯示單元7、控制單元8、通訊單元9、GPS定位單元10和聲光報警器3。其中:上述傳感器I包括紫外線傳感器、磁場傳感器、電場傳感器、溫濕度傳感器和風速風向測量儀；上述存儲單元6為具有大容量的SD卡或IDE存儲器；上述通訊單元9為GPRS通訊模塊或3G通訊模塊；上述顯示單元7和控制單元8為觸摸顯示屏，隨著觸摸顯示屏設備的普及，其成本不斷降低，且使用也非常方便，觸摸顯示屏同時具有顯示作用和提供控制功能，實現本地人機交互功能，可用于本地監控數據、設備參數查看，歷史記錄查詢等。實際應用中，上述顯示單元7和控制單元8也可以采用其他裝置實現，例如顯示單元7采用液晶顯示屏、控制單元8采用按鍵等；上述存儲單元6也可以采用其他的具有數據存儲功能的存儲模塊，例如但不限于FLASH存儲器、SDRAM存儲器等；上述通訊單元9也可以采用其他的通信模塊，例如但不限于GSM通信模塊。
[0023]【實施例2】
[0024]在實施例1的基礎上，本實施例的信號調理單元2包括依次相連的濾波電路、放大電路和模數轉換電路，由信號的濾波、放大、模數轉換為自動監測、遠程控制領域非常常見的技術，本實施例中不再贅述濾波電路、放大電路和模數轉換電路的具體結構；存儲單元6采用IDE存儲器，即我們計算機中常用的硬盤；通訊單元9采用型號為SIM900A的GPRS通信模塊，在3G信號未覆蓋的地區也能使用，且SM900A采用工業標準接口，可以低功耗實現語音、SMS、數據和傳真信息的傳輸；GPS定位單元10采用型號為SiRF Star II1-GPS的GPS模塊，具備衛星定位·接收功能，能夠進行準確定位；信號調理單元2還可采用型號為AD7710的芯片，AD7710可直接接受來自應變計或傳感器的低電平信號，并產生串行數字輸出，利用雙向串行端口，可在軟件中進行輸入通道選擇、增益設置和信號極性配置。AD7710含有自校準、系統校準和后臺校準選項，同時允許用戶讀取和寫入片內校準寄存器，AD7710非常適合基于微控制器的智能系統應用。
[0025]【實施例3】
[0026]在實施例1的基礎上，本實施例中的信號調理單元2包括依次相連的橋壓電路、低通濾波電路、AD轉換電路，以及同時與低通濾波電路、AD轉換電路項鏈的微控電路，其中主要采用的芯片包括:橋壓電路由REF3220提供精密的2V基準電壓，通過將橋路產生電壓和2V的基準電壓接入精密運放0PA4313，通過運放輸出到場效應管的G極，產生2V的穩定精確電壓；低通濾波電路采用ispPAC20芯片，由兩個可編程模擬宏單元(PAC Block)、兩個可編程電壓比較器、一個8位D / A轉換器、配置存儲器、參考電壓電路、自動校正單元和ISP接口電路組成，PAC塊中電路的增益和特性都可編程，器件可配置成I至10000倍的各種增益，輸出放大器中的電容CF有128種值可供選擇。反饋電阻RF可以斷開或連通，器件中的基本單元可以通過模擬布線池實現互聯，以便實現各種電路的組合；AD轉換電路采用ADS5296模數轉換器，四通道，10位，有效傳輸信號；微控采用DSP芯片TMS320F2812，集中雙12位A/D轉換器，一個轉換單元，有效地進行數據處理和控制。信號調理單元2主要完成信號的濾波，放大，調零和調滿量程的功能，可以消除其他噪聲和高頻信號的干擾，保證輸入至AD的信號為標準的0-5V或4-20mA。
[0027]本實施例中的紫外線傳感器、磁場傳感器、溫濕度傳感器、電場傳感器的型號分別依次為R2868、HMC1022、SHT10、MC34940 ;微處理器4采用三星公司S3C2440型號ARM9嵌入式 CPU。
[0028]R2868為高靈敏度的紫外線火焰傳感器，其主要用于檢測電暈放電現象，該傳感器可以探測185到260個不同的狹窄光譜敏感源。它對可見光完全沒有感應，也不需要過濾任何可見光，它具有很小的體積和很寬敏感角度（擇向性），并能快速準確地發現發出的弱紫外線。線路發生電暈短路等故障時會使空氣中的分子電離而發出紫外線，當紫外光波(主要是UVA和UVB波段）照射到傳感器上時，傳感器根據光波強度的不同，有一個不同的輸出電壓，后經過信號調理單元2處理后傳給微處理器4進行處理。
[0029]磁場傳感器HMC1022磁阻傳動機構為四臂的惠斯通電橋，將磁場轉換成差動輸出的電壓，可檢測低至85微高斯的磁場。其具有更小的體積和更低的功耗，能將其在高速變化的非均勻強磁場中任意放置，也不會感應出影響測量精度的差模信號，為實現弱信號傳輸提供了有效的手段。
[0030]SHTlO溫濕度傳感器是由瑞士 Sensirion公司生產，基于領先世界的CMOSens數字傳感技術，具有極高的可靠性和穩定性，其測量濕度精度在±4. 5%內，溫度精度在±0. 5°C以內。
[0031]MC34940電場傳感器米用寬帶集成光波導電場傳感器，由激光器、保偏光纖、電場傳感器、普通光纖、光探測器組成。電場傳感器是整個系統的核心器件，它是一種利用光波導技術實現的非功能型傳感器，應用晶體的光電效應，通過晶體基片中光波導來檢測空間中電磁波信號的電場分量，使電場信號調制到光載波上，光強度隨著被檢測電場相應地變化，經過光探測器后的輸出信號電流即反映了被檢測的是電場信號。
[0032]三星S3C2440是一款功能強大，功耗極低的ARM9嵌入式CPU，在該芯片基礎上設計的TQ2440開發板具備豐富的通用接口，包括串口、網口、音頻接口、SD卡存儲器接口、USB接口、LCD結構、攝像頭接口、打印機接口等，能實現各項常規功能。微處理器4主要負責接收傳感器I采集并經信號調理單元2處理后的實時數據，同時對數據進行計算、分析處理、保存等，然后可通過顯示單元7，還通過通訊單元9對數據進行遠距離發布，以及控制聲光報警器3報警。
[0033]本實施例中的供電單元5可采用型號為LM2576的芯片實現，為其他電路提供電源，并接受一個7-36V DC的寬范圍電源輸入。
[0034]上述芯片的選擇僅為優選實施例，對于本領域普通技術人員而言，模塊和芯片型號選擇、電路的簡單變換來實現電路的相同功能非常容易，因此實際應用中，上述各個單元的芯片選擇、芯片的具體型號選擇、電路的簡單替換可以根據實際需求選擇。
[0035]以上僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本實用新型思路下的技術方案均屬于本實用新型的保護范圍。應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進和潤飾，應視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.基于紫外脈沖檢測技術的非接觸式電氣設備放電監測裝置，包括傳感器組（I)、與傳感器組（I)相連的信號調理單元（2)、與信號調理單元（2)相連的微處理器（4)，所述微處理器（4)上還連接有供電單元（5)、存儲單元（6)、顯示單元（7)和控制單元（8)，其特征在于，所述微處理器（4 )上還連接有通訊單元（9 )和GPS定位單元（10 )，所述傳感器組（I)包括紫外線傳感器。
2.根據權利要求I所述的基于紫外脈沖檢測技術的非接觸式電氣設備放電監測裝置，其特征在于，所述傳感器組（I)還包括磁場傳感器、電場傳感器、溫濕度傳感器和風速風向測量儀。
3.根據權利要求I所述的基于紫外脈沖檢測技術的非接觸式電氣設備放電監測裝置，其特征在于，還包括連接在微處理器（4 )上的聲光報警器（3 )。
4.根據權利要求I所述的基于紫外脈沖檢測技術的非接觸式電氣設備放電監測裝置，其特征在于，所述信號調理單元（2)包括依次連接的濾波電路、放大電路和模數轉換電路。
5.根據權利要求I至4任一所述的基于紫外脈沖檢測技術的非接觸式電氣設備放電監測裝置，其特征在于，所述存儲單元（6)為SD卡或IDE存儲器。
6.根據權利要求I至4任一所述的基于紫外脈沖檢測技術的非接觸式電氣設備放電監測裝置，其特征在于，所述顯示單元（7)和控制單元（8)為觸摸顯示屏。
7.根據權利要求I至4任一所述的基于紫外脈沖檢測技術的非接觸式電氣設備放電監測裝置，其特征在于，所述通訊單元（9)為GPRS通訊模塊或3G通訊模塊。
8.根據權利要求I至4任一所述的基于紫外脈沖檢測技術的非接觸式電氣設備放電監測裝置，其特征在于，所述通訊單元（9)采用型號為SIM900A的GPRS通信模塊，所述GPS定位單元（10)采用型號為SiRF Star III -GPS的GPS模塊，所述供電單元（5)采用LM2576型號的芯片，所述微處理器（4)采用三星公司S3C2440芯片。
【文檔編號】G01R31/12GK203433080SQ201320462942
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月31日 優先權日:2013年7月31日
【發明者】趙毅, 余東 申請人:國家電網公司, 國網四川省電力公司遂寧供電公司