基于紫外脈沖檢測技術(shù)的非接觸式電氣設(shè)備放電監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于紫外脈沖檢測技術(shù)的非接觸式電氣設(shè)備放電監(jiān)測裝置，包括傳感器組、與傳感器組相連的信號調(diào)理單元、與信號調(diào)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(shí)用新型通過紫外線傳感器對放電情況進(jìn)行監(jiān)測、通過通訊單元進(jìn)行遠(yuǎn)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(shè)備之前發(fā)現(xiàn)放電，及時報警和采取措施，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全，具有靈敏度高、體積小、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】基于紫外脈沖檢測技術(shù)的非接觸式電氣設(shè)備放電監(jiān)測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及高壓輸電線路和高壓電氣設(shè)備的放電監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于紫外脈沖檢測技術(shù)的非接觸式電氣設(shè)備放電監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力工業(yè)的發(fā)展和電網(wǎng)負(fù)荷需求的提高，特高壓長距離輸電技術(shù)在我國快速發(fā)展，電壓等級越來越高，高壓輸電線路和高壓電氣設(shè)備的安全運(yùn)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(tǒng)的長桿上套裝電壓互感器的方法已經(jīng)難以滿足輸電系統(tǒng)發(fā)展的要求，急需一種更加方便、安全、高效的驗(yàn)電技術(shù)；對于高壓電氣設(shè)備而言，安全監(jiān)測手段多種多樣，但大多均是實(shí)時監(jiān)測，無法實(shí)現(xiàn)安全預(yù)警，而根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際工況顯示，高壓電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中會有電暈放電現(xiàn)象出現(xiàn)，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(shè)備的絕緣。以變壓器為例，電暈放電會產(chǎn)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(chǎn)生能量損耗等。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實(shí)用新型提供一種體積小、易于攜帶的基于紫外脈沖監(jiān)測技術(shù)的非接觸式電氣設(shè)備放電監(jiān)測裝置，其通過紫外線傳感器對放電情況進(jìn)行監(jiān)測、通過通訊單元進(jìn)行遠(yuǎn)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(shè)備之前發(fā)現(xiàn)放電，及時報警和采取措施，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的基于紫外脈沖檢測技術(shù)的非接觸式電氣設(shè)備放電監(jiān)測裝置包括傳感器組、與傳感器組相連的信號調(diào)理單元、與信號調(diào)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(nèi)對變壓器等電氣設(shè)備內(nèi)部放電的在線監(jiān)測方法和裝置主要以脈沖電流法和電磁法為主。發(fā)明人在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，由于現(xiàn)場環(huán)境中電磁干擾信號比變壓器內(nèi)部放電脈沖電流信號強(qiáng)，在對放電進(jìn)行在線監(jiān)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(shù)字濾波等)同時采取措施，但往往無法抑制隨機(jī)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(nèi)提取放電產(chǎn)生的電磁波信號，檢測系統(tǒng)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(xiàn)場安裝。本方案中，在監(jiān)測裝置中增設(shè)了紫外線傳感器，紫外線傳感器通過連續(xù)檢測線路或電力設(shè)備放電的脈沖甄別出放電的狀況，能直接檢測出設(shè)備異常溫升之前的放電過程，可用于達(dá)到一定強(qiáng)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(jiān)測放電過程、通過通訊單元遠(yuǎn)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(shè)備之前采取措施，以及將信號傳輸給遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺進(jìn)行預(yù)警，及時避免電力設(shè)備被破壞。且紫外線傳感器對電氣設(shè)備的高壓線圈端和高壓接頭的放電紫外光進(jìn)行連續(xù)在線監(jiān)測，不受高頻干擾，靈敏度高。
[0005]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，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(fēng)速風(fēng)向測量儀，可以進(jìn)一步采集更多的現(xiàn)場信息。
[0006]進(jìn)一步，上述基于紫外脈沖檢測技術(shù)的非接觸式電氣設(shè)備放電監(jiān)測裝置還包括連接在微處理器上的聲光報警器，可用于現(xiàn)場報警。
[0007]進(jìn)一步，上述信號調(diào)理單元包括依次連接的濾波電路、放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
[0008]進(jìn)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(shù)據(jù)。
[0009]進(jìn)一步,上述顯示單元和控制單元為觸摸顯示屏。
[0010]進(jìn)一步，上述通訊單元為GPRS通訊模塊或3G通訊模塊。
[0011]進(jìn)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(shí)用新型的工作原理是：基于紫外脈沖檢測技術(shù)的非接觸式電氣設(shè)備放電監(jiān)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(fēng)速風(fēng)向測量儀分別采集各參數(shù)信號；通過信號調(diào)理單元處理該信號，使信號變成標(biāo)準(zhǔn)的0-5V或4-20mA信號，以及從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，同時將數(shù)據(jù)傳輸至微處理器中；微處理器對信號進(jìn)行計算分析，診斷現(xiàn)場帶電狀態(tài)，將診斷結(jié)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(shù)據(jù)發(fā)送至后臺集控站，此外利用GPS定位單元，可準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備定位。
[0013]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0014]I、本實(shí)用新型采用紫外線傳感器進(jìn)行放電監(jiān)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(shè)備之前發(fā)現(xiàn)，及時報警和采取措施，使電力設(shè)備免受大的損壞；
[0015]2、本實(shí)用新型通過通訊單元進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊、通過GPS定位單元定位，不僅支持實(shí)時現(xiàn)場監(jiān)測，還可以將信號傳輸給遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺進(jìn)行監(jiān)控和預(yù)警；
[0016]3、本實(shí)用新型體積小、便于攜帶，運(yùn)維人員可以隨時攜帶該設(shè)備對各類電氣設(shè)備進(jìn)行放電監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測的放電量的大小，提前對電氣設(shè)備的安全運(yùn)行做出預(yù)警，保證了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例2中信號調(diào)理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖例說明：1、傳感器組；2、信號調(diào)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(shí)施方式】[0020]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不僅限于此。
[0021]【實(shí)施例1】
[0022]如圖1所示，基于紫外脈沖檢測技術(shù)的非接觸式電氣設(shè)備放電監(jiān)測裝置，包括依次相連的傳感器1、信號調(diào)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(fēng)速風(fēng)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(shè)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(shí)現(xiàn)本地人機(jī)交互功能，可用于本地監(jiān)控數(shù)據(jù)、設(shè)備參數(shù)查看，歷史記錄查詢等。實(shí)際應(yīng)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(shí)現(xiàn)，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(shù)據(jù)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(shí)施例2】
[0024]在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例的信號調(diào)理單元2包括依次相連的濾波電路、放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，由信號的濾波、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換為自動監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域非常常見的技術(shù)，本實(shí)施例中不再贅述濾波電路、放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的具體結(jié)構(gòu)；存儲單元6采用IDE存儲器，即我們計算機(jī)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(qū)也能使用，且SM900A采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，可以低功耗實(shí)現(xiàn)語音、SMS、數(shù)據(jù)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(wèi)星定位·接收功能，能夠進(jìn)行準(zhǔn)確定位；信號調(diào)理單元2還可采用型號為AD7710的芯片，AD7710可直接接受來自應(yīng)變計或傳感器的低電平信號，并產(chǎn)生串行數(shù)字輸出，利用雙向串行端口，可在軟件中進(jìn)行輸入通道選擇、增益設(shè)置和信號極性配置。AD7710含有自校準(zhǔn)、系統(tǒng)校準(zhǔn)和后臺校準(zhǔn)選項(xiàng)，同時允許用戶讀取和寫入片內(nèi)校準(zhǔn)寄存器，AD7710非常適合基于微控制器的智能系統(tǒng)應(yīng)用。
[0025]【實(shí)施例3】
[0026]在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例中的信號調(diào)理單元2包括依次相連的橋壓電路、低通濾波電路、AD轉(zhuǎn)換電路，以及同時與低通濾波電路、AD轉(zhuǎn)換電路項(xiàng)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(zhǔn)電壓，通過將橋路產(chǎn)生電壓和2V的基準(zhǔn)電壓接入精密運(yùn)放0PA4313，通過運(yùn)放輸出到場效應(yīng)管的G極，產(chǎn)生2V的穩(wěn)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(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)互聯(lián)，以便實(shí)現(xiàn)各種電路的組合；AD轉(zhuǎn)換電路采用ADS5296模數(shù)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器，一個轉(zhuǎn)換單元，有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制。信號調(diào)理單元2主要完成信號的濾波，放大，調(diào)零和調(diào)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(biāo)準(zhǔn)的0-5V或4-20mA。
[0027]本實(shí)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?zhèn)鞲衅?，其主要用于檢測電暈放電現(xiàn)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(yīng)，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(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)發(fā)出的弱紫外線。線路發(fā)生電暈短路等故障時會使空氣中的分子電離而發(fā)出紫外線，當(dāng)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(jù)光波強(qiáng)度的不同，有一個不同的輸出電壓，后經(jīng)過信號調(diào)理單元2處理后傳給微處理器4進(jìn)行處理。
[0029]磁場傳感器HMC1022磁阻傳動機(jī)構(gòu)為四臂的惠斯通電橋，將磁場轉(zhuǎn)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(qiáng)磁場中任意放置，也不會感應(yīng)出影響測量精度的差模信號，為實(shí)現(xiàn)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(chǎn)，基于領(lǐng)先世界的CMOSens數(shù)字傳感技術(shù)，具有極高的可靠性和穩(wěn)定性，其測量濕度精度在±4. 5%內(nèi)，溫度精度在±0. 5°C以內(nèi)。
[0031]MC34940電場傳感器米用寬帶集成光波導(dǎo)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(tǒng)的核心器件，它是一種利用光波導(dǎo)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的非功能型傳感器，應(yīng)用晶體的光電效應(yīng)，通過晶體基片中光波導(dǎo)來檢測空間中電磁波信號的電場分量，使電場信號調(diào)制到光載波上，光強(qiáng)度隨著被檢測電場相應(yīng)地變化，經(jīng)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(qiáng)大，功耗極低的ARM9嵌入式CPU，在該芯片基礎(chǔ)上設(shè)計的TQ2440開發(fā)板具備豐富的通用接口，包括串口、網(wǎng)口、音頻接口、SD卡存儲器接口、USB接口、LCD結(jié)構(gòu)、攝像頭接口、打印機(jī)接口等，能實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)常規(guī)功能。微處理器4主要負(fù)責(zé)接收傳感器I采集并經(jīng)信號調(diào)理單元2處理后的實(shí)時數(shù)據(jù)，同時對數(shù)據(jù)進(jìn)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(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離發(fā)布，以及控制聲光報警器3報警。
[0033]本實(shí)施例中的供電單元5可采用型號為LM2576的芯片實(shí)現(xiàn)，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(yōu)選實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，模塊和芯片型號選擇、電路的簡單變換來實(shí)現(xiàn)電路的相同功能非常容易，因此實(shí)際應(yīng)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(jù)實(shí)際需求選擇。
[0035]以上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.基于紫外脈沖檢測技術(shù)的非接觸式電氣設(shè)備放電監(jiān)測裝置，包括傳感器組（I)、與傳感器組（I)相連的信號調(diào)理單元（2)、與信號調(diào)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(jù)權(quán)利要求I所述的基于紫外脈沖檢測技術(shù)的非接觸式電氣設(shè)備放電監(jiān)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(fēng)速風(fēng)向測量儀。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于紫外脈沖檢測技術(shù)的非接觸式電氣設(shè)備放電監(jiān)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(jù)權(quán)利要求I所述的基于紫外脈沖檢測技術(shù)的非接觸式電氣設(shè)備放電監(jiān)測裝置，其特征在于，所述信號調(diào)理單元（2)包括依次連接的濾波電路、放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一所述的基于紫外脈沖檢測技術(shù)的非接觸式電氣設(shè)備放電監(jiān)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(jù)權(quán)利要求I至4任一所述的基于紫外脈沖檢測技術(shù)的非接觸式電氣設(shè)備放電監(jiān)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(jù)權(quán)利要求I至4任一所述的基于紫外脈沖檢測技術(shù)的非接觸式電氣設(shè)備放電監(jiān)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(jù)權(quán)利要求I至4任一所述的基于紫外脈沖檢測技術(shù)的非接觸式電氣設(shè)備放電監(jiān)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(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】趙毅, 余東 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)四川省電力公司遂寧供電公司