專利名稱：一種電力設(shè)備早期放電光學(xué)探測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種電力設(shè)備早期放電光學(xué)探測電路技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 本實用新型涉及一種光學(xué)探測電路，尤其是涉及一種電力設(shè)備早期放電光學(xué)探測電路。
背景技術(shù)：
[0002]隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的迅猛發(fā)展，電力設(shè)備的局部放電故障問題日益突出。局部放電故障早期一般表現(xiàn)為電暈放電，電暈放電是指電極附近電場強(qiáng)度超過一定值后，導(dǎo)致周圍氣體(通常是空氣)局部電離而產(chǎn)生的一種自持放電現(xiàn)象。電暈屬于高壓脈沖放電，放電過程中會伴隨等離子體的產(chǎn)生，它會使空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生臭氧及氧化氮等產(chǎn)物，引起電氣設(shè)備的絕緣腐蝕和損壞，進(jìn)而造成嚴(yán)重事故和電網(wǎng)癱瘓。[0003]國際照明委員會(CIE)對紫外輻射波段進(jìn)行了定義，S卩IOOnm 400nm的電磁輻射稱為紫外線。具體分三個波段，S卩UVA、UVB和UVC。其中UVC波段范圍為IOOnm 280nm,其中IOOnm 200nm屬于真空紫外波段,在空氣中很快被氧吸收形成臭氧,而太陽光譜中200nm 280nm波段的光在穿越大氣平流層時又會被臭氧層強(qiáng)烈吸收，這個波段被稱為日盲紫外波段，因此地面上缺少100 280nm波段的紫外光，在地面對UVC紫外波段的目標(biāo)進(jìn)行檢測，即使晴朗的白天也可以避免太陽光的背景干擾，檢測的準(zhǔn)確度極高。[0004]而電力設(shè)備早期局部放電放電正好會發(fā)出UVC波段的光，因此近年來針對UVC波段進(jìn)行的電力設(shè)備早期放電紫外檢測技術(shù)逐漸興起，并且在西方國家電力系統(tǒng)中得到了極大推廣應(yīng)用，在我國也越來越受到重視。毫無疑問，如果能對電力設(shè)備的早期放電進(jìn)行檢測就可以及時預(yù)防電力事故的發(fā)生。[0005]大多數(shù)電力設(shè)備暴露在空氣當(dāng)中，相關(guān)研究表明，相對于同樣的放電漏電流，若環(huán)境溫濕度發(fā)生變化，紫 外光輻射強(qiáng)度很可能也會發(fā)生變化，因此紫外輻射強(qiáng)度的檢測會受到溫濕度的影響。而目前電暈紫外檢測儀器不能結(jié)合溫濕度對放電進(jìn)行檢測。[0006]此外，放電過程中的紫外光輻射強(qiáng)度與距離的平方成反比，而實際的光學(xué)儀器檢測距離往往各不相同，目前的電暈紫外檢測儀器缺少距離檢測和分析的功能，因此在對放電目標(biāo)進(jìn)行故障診斷時往往缺少客觀統(tǒng)一的判斷標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)明內(nèi)容[0007]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有溫濕度采集功能的電力設(shè)備早期放電的光學(xué)探測儀器電路。[0008]本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種電力設(shè)備早期放電光學(xué)探測電路，具體包括紫外探頭、前置放大電路、脈沖篩選電路、濾波調(diào)整電路、后置放大電路、A/D采樣電路、處理器單元、溫濕度采集模塊和距離測試模塊，所述的紫外探頭的輸出端與所述的前置放大電路的輸入端相連接，所述的前置放大電路的一個輸出端與所述的脈沖篩選電路的輸入端相連接，所述的脈沖篩選電路的輸出端與所述的處理器單元相連，所述的前置放大電路的另一個輸出端與所述的濾波調(diào)整電路的輸入端相連，所述的濾波調(diào)整電路的輸出端通過所述的后置放大電路與所述的A/D采樣電路的輸入端相連，所述的A/D采 樣電路的輸出端與所述的處理器單元相連，所述的處理器單元與所述的溫濕度采集模塊相 連，所述的處理器單元與所述的距離測試模塊相連。[0009]所述的距離測試模塊與所述的處理器單元通過RS232或者RS485接口相連。[0010]所述的紫外探頭為響應(yīng)波段為100 280nm的光電探測器，或者由光電倍增管加 100 280nm帶通紫外濾光片組合構(gòu)成。[0011]所述的處理器單元為以單片機(jī)或者DSP或者ARM或者FPGA為核心的微處理器單J Li ο[0012]所述的處理器單元還外接一個用于輸入測試距離數(shù)據(jù)的鍵盤輸入電路。[0013]所述的處理器單元還外接一個溫濕度顯示模塊。[0014]所述的處理器單元還外接一個用于能夠顯示實際測試距離下的紫外強(qiáng)度測試數(shù) 據(jù)以及與之對應(yīng)的Im參考距離下的電暈紫外輻射強(qiáng)度的液晶顯示模塊。[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點(diǎn)在于通過對放電過程中所產(chǎn)生輻射的溫濕度 分析和紫外光距離檢測，在對放電目標(biāo)進(jìn)行故障診斷時具備客觀統(tǒng)一的判斷標(biāo)準(zhǔn)。


[0016]圖1為本實用新型的電路原理框圖。
具體實施方式
[0017]
以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。[0018]一種電力設(shè)備早期放電光學(xué)探測電路，具體包括紫外探頭1、前置放大電路2、脈 沖篩選電路3、濾波調(diào)整電路4、后置放大電路5、A/D采樣電路6、處理器單元7幾部分，處 理器單元7還對外連接一個液晶顯示模塊71，一個溫濕度采集模塊72，一個距離測試模塊 73，一個鍵盤輸入模塊74。[0019]紫外探頭I可由響應(yīng)波段為100 280nm的光電探測器單獨(dú)構(gòu)成，也可由光電倍 增管加100 280nm帶通紫外濾光片組合構(gòu)成，前置放大電路2由運(yùn)放電路組成，脈沖篩選 電路3由兩個比較電路組成，濾波調(diào)整電路4由高通濾波器電路組成，后置放大電路5由增 益可調(diào)放大電路組成，A/D采樣電路6由一個高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成，處理器單元7為以單 片機(jī)或者DSP或者ARM或者FPGA為核心的微處理器單元。[0020]工作時，電力設(shè)備早期放電輻射出的紫外光照射到紫外探頭I上。因為紫外探頭I 由響應(yīng)波段為100 280nm的光電探測器單獨(dú)構(gòu)成，或是由光電倍增管加100 280nm帶 通紫外濾光片組合構(gòu)成，所以探頭只對100 280nm范圍內(nèi)的電暈紫外信號進(jìn)行響應(yīng)，這樣 即使在晴朗的白天也會避開太陽光的干擾，信號誤檢率很低。當(dāng)遠(yuǎn)距離測試早期放電輻射 的紫外信號時，紫外探頭I的電壓輸出信號(通常為脈沖信號)一般輸出較弱，因此需要前置 放大電路2進(jìn)行電壓信號放大。[0021]當(dāng)紫外信號極其微弱時，可采用統(tǒng)計紫外光脈沖的方式進(jìn)行信號強(qiáng)度檢測，具體 做法是，將前置放大電路2輸出的信號脈沖接入到脈沖篩選電路3，通過脈沖篩選電路3的 兩個比較電路與設(shè)定的電壓幅值范圍進(jìn)行比較，當(dāng)脈沖電壓幅值超出這個設(shè)定的范圍，可 認(rèn)為是噪聲引起的紫外脈沖；當(dāng)信號脈沖落在這個設(shè)定的電壓幅值范圍內(nèi)可認(rèn)為是正常的紫外脈沖信號。[0022]當(dāng)紫外信號較強(qiáng)時，將前置放大電路2的輸出脈沖信號，接入到濾波調(diào)整電路4進(jìn) 行高通濾波，濾除由電源引入的低頻干擾。經(jīng)過濾波后的脈沖信號進(jìn)入后置放大電路5，即 增益可調(diào)放大電路，調(diào)整放大倍數(shù)，使信號滿足AD采樣電路的輸入要求。調(diào)整好放大倍數(shù) 的脈沖信號進(jìn)入到A/D采樣電路6，由高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信號。[0023]當(dāng)紫外信號極其微弱時，通過處理器單元7對紫外脈沖信號進(jìn)行個數(shù)統(tǒng)計可以獲 得早期放電的紫外輻射強(qiáng)度；當(dāng)紫外信號較強(qiáng)時，可以通過處理器單元7對A/D采樣電路6 的數(shù)字信號進(jìn)行N次采樣累加求和，然后除以采樣次數(shù)N就可以獲得平均每次采樣對應(yīng)的 電壓信號，用這個平均的電壓信號來表示放電紫外輻射強(qiáng)度。[0024]處理器單元7還對外連接一個液晶顯示模塊71，一個溫濕度采集模塊72，一個距 離測試模塊73，一個鍵盤輸入模塊74。其中液晶顯示模塊71顯示在測試位置探測到的紫 外輻射強(qiáng)度大小、在參考距離(設(shè)為Im)下的紫外輻射強(qiáng)度的大小，以及溫濕度、測試距離等 重要參數(shù)。溫濕度采集模塊72用來采集每次測試環(huán)境下的溫濕度數(shù)據(jù)；距離測試模塊73 與處理器單元7通過RS232或者RS485接口進(jìn)行串行通信，用來測量每一次測試光學(xué)探測 儀器離放電目標(biāo)的距離。在距離測試模塊73與本光學(xué)探測儀器不進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的條件下 的一種變通的提供測試距離的方法，具體做法是通過鍵盤輸入模塊74將距離測試模塊測 得的距離數(shù)值輸入到系統(tǒng)中去。[0025]為了給出一個客觀的放電強(qiáng)度參考依據(jù)，可將任何測試距離下探測到的紫外輻射 強(qiáng)度折算成Im參考距離下的紫外輻射強(qiáng)度，并統(tǒng)一以參考距離下的紫外輻射強(qiáng)度為判斷 電暈放電紫外輻射強(qiáng)度的客觀依據(jù)。設(shè)離放電目標(biāo)Im處探測到的紫外輻射強(qiáng)度為/7，儀器 測試位置處探測到的紫外輻射強(qiáng)度為/r，則二者的關(guān)系遵照如下關(guān)系'IP CrOXJ7,其中z 表示光學(xué)探測儀器離放電目標(biāo)的距離。這樣，無論任何距離下探測的紫外輻射強(qiáng)度是多大， 都可以折算成Im參考距離下的紫外輻射強(qiáng)度。比較各個不同放電目標(biāo)的紫外輻射強(qiáng)度只 需要比較Im參考距離下的紫外輻射強(qiáng)度就可以了，這為電力設(shè)備早期放電故障等級判斷 提供了 一個客觀和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種電力設(shè)備早期放電光學(xué)探測電路，具體包括紫外探頭、前置放大電路、脈沖篩選電路、濾波調(diào)整電路、后置放大電路、A/D采樣電路、處理器單元、溫濕度采集模塊和距離測試模塊，其特征在于所述的紫外探頭的輸出端與所述的前置放大電路的輸入端相連接， 所述的前置放大電路的一個輸出端與所述的脈沖篩選電路的輸入端相連接，所述的脈沖篩選電路的輸出端與所述的處理器單元相連，所述的前置放大電路的另一個輸出端與所述的濾波調(diào)整電路的輸入端相連，所述的濾波調(diào)整電路的輸出端通過所述的后置放大電路與所述的A/D采樣電路的輸入端相連，所述的A/D采樣電路的輸出端與所述的處理器單元相連， 所述的處理器單元與所述的溫濕度采集模塊相連，所述的處理器單元與所述的距離測試模塊相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力設(shè)備早期放電光學(xué)探測電路，其特征在于所述的距離測試模塊與所述的處理器單元通過RS232或者RS485接口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電力設(shè)備早期放電光學(xué)探測電路，其特征在于所述的紫外探頭為響應(yīng)波段為100 280nm的光電探測器，或者由光電倍增管加100 280nm帶通紫外濾光片組合構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電力設(shè)備早期放電光學(xué)探測電路，其特征在于所述的處理器單元為以單片機(jī)或者DSP或者ARM或者FPGA為核心的微處理器單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電力設(shè)備早期放電光學(xué)探測電路，其特征在于所述的處理器單元還外接一個用于輸入測試距離數(shù)據(jù)的鍵盤輸入電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電力設(shè)備早期放電光學(xué)探測電路，其特征在于所述的處理器單元還外接一個溫濕度顯示模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電力設(shè)備早期放電光學(xué)探測電路，其特征在于所述的處理器單元還外接一個用于能夠顯示實際測試距離下的紫外強(qiáng)度測試數(shù)據(jù)以及與之對應(yīng)的Im參考距離下的電暈紫外輻射強(qiáng)度的液晶顯示模塊。
專利摘要本實用新型公開了一種電力設(shè)備早期放電光學(xué)探測電路，具體包括紫外探頭、前置放大電路、脈沖篩選電路、濾波調(diào)整電路、后置放大電路、A/D采樣電路、處理器單元、溫濕度采集模塊和距離測試模塊，紫外探頭輸出端與前置放大電路輸入端相連接，前置放大電路的一個輸出端與脈沖篩選電路輸入端相連接，脈沖篩選電路輸出端與處理器單元相連，前置放大電路另一個輸出端與濾波調(diào)整電路輸入端相連，濾波調(diào)整電路輸出端通過后置放大電路與A/D采樣電路輸入端相連，A/D采樣電路與處理器單元相連，處理器單元與溫濕度采集模塊和距離測試模塊分別相連，其優(yōu)點(diǎn)是通過對放電過程中紫外光距離檢測和溫濕度分析，在對放電目標(biāo)進(jìn)行故障診斷時具備客觀統(tǒng)一的判斷標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號G01R31/12GK202837481SQ20122046398
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者吳禮剛 申請人:吳禮剛