一種便攜式輸電線路外絕緣監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種便攜式輸電線路外絕緣監(jiān)測裝置，其特征在于：包括聚焦超聲傳感器(1)、阻抗匹配器(2)、信號放大器(3)、補償放大器(4)、帶通濾波器(5)、A/D轉(zhuǎn)換單元(6)、微處理器(7)、通信接口(8)、LCD顯示單元(9)和數(shù)據(jù)存儲單元(10)，聚焦超聲傳感器(1)、阻抗匹配器(2)、信號放大器(3)、補償放大器(4)、帶通濾波器(5)和A/D轉(zhuǎn)換單元(6)依次連接，微處理器(7)和補償放大器(4)、A/D轉(zhuǎn)換單元(6)、通信接口(8)、LCD顯示單元(9)、數(shù)據(jù)存儲單元(10)分別連接。
【專利說明】一種便攜式輸電線路外絕緣監(jiān)測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及輸電檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種便攜式輸電線路外絕緣監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]絕緣子是輸電線路外絕緣的主要組成部件。由于長期暴露在大氣中，空氣中存在的固體懸浮微粒會沉積在絕緣子的表面，日積月累沉積了一層污穢物，遇到合適的氣候條件(如毛毛雨、大霧、凝露等)時，絕緣子表面的污穢層受潮形成薄薄的導(dǎo)電層，使絕緣子的外絕緣水平下降，導(dǎo)致在額定運行電壓下發(fā)生污穢閃絡(luò)(以下簡稱污閃)。此外，線路覆冰等輸電線路外絕緣故障也會導(dǎo)致輸電線路絕緣失效，進而產(chǎn)生短路事故，嚴(yán)重威脅著電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行。輸電線路外絕緣故障不僅影響范圍廣、持續(xù)時間長，而且造成的經(jīng)濟損失十分嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計，雖然輸電線路外絕緣故障不及雷害事故發(fā)生頻繁，但是所引起的事故損失卻是雷害事故的十倍。
[0003]隨著經(jīng)濟的發(fā)展，電網(wǎng)容量和電壓等級相應(yīng)提升、環(huán)境污染日漸加劇，污穢閃絡(luò)等輸電線路外絕緣故障的發(fā)生率也日益增大。我國的輸電線路在1971 - 1980年間共發(fā)生污閃事故1126次，1981 - 1990年則達(dá)1907次。90年代后跨地區(qū)、跨省市的大面積污閃事故更為突出，1990年的華北地區(qū)、1996 - 1997年的華東地區(qū)、2001年的遼寧、華北和河南等地都發(fā)生了大面積污閃事故。污閃事故造成的直接電能損失以及國民經(jīng)濟損失都是十分驚人的。例如，1986年蘭州電網(wǎng)的“3.16”污閃，導(dǎo)致14條線路41處發(fā)生污閃，5條線路的9處架空地線斷線，2條線路的3處導(dǎo)線斷線，全網(wǎng)開關(guān)跳閘106臺次，5座220kV變電站和28座IlOkV變電站全部停電，I座220kv變電站部分停電，蘭州電網(wǎng)與西北主網(wǎng)解列長達(dá)5小時，電廠與系統(tǒng)解列兩次。在我國南方地區(qū)，由于線路覆冰所引起的輸電線路外絕緣故障也時有發(fā)生。
[0004]國內(nèi)外廣泛采用預(yù)防性措施防污閃，例如采用大爬距耐污絕緣子、增加絕緣子串的片數(shù)、涂憎水性涂料和停電沖洗等。采取上述預(yù)防性措施后，確實降低了輸電線路外絕緣故障的發(fā)生率，但是絕緣子的實際運行條件非常復(fù)雜，外絕緣故障發(fā)生與否由絕緣子的表面積污或覆冰情況、潮濕(氣象條件)和運行電壓三因素共同決定，外絕緣故障并未從電網(wǎng)中根本消除，特別是20世紀(jì)90年代以來我國電網(wǎng)較大規(guī)?？鐓^(qū)域性的污閃事故發(fā)生得日益頻繁。因此，深入開展輸電線路外絕緣故障監(jiān)測技術(shù)發(fā)難的研究，最大限度地抑制外絕緣故障的發(fā)生，具有重要的實際意義。
實用新型內(nèi)容
[0005]為了克服上述技術(shù)缺點，本實用新型提供了一種新穎的便攜式輸電線路外絕緣監(jiān)測裝置。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案提供一種便攜式輸電線路外絕緣監(jiān)測裝置，包括聚焦超聲傳感器1、阻抗匹配器2、信號放大器3、補償放大器4、帶通濾波器5、A/D轉(zhuǎn)換單元6、微處理器7、通信接口 8、IXD顯示單元9和數(shù)據(jù)存儲單元10，聚焦超聲傳感器1、阻抗匹配器2、信號放大器3、補償放大器4、帶通濾波器5和A/D轉(zhuǎn)換單元6依次連接，微處理器7和補償放大器4、A/D轉(zhuǎn)換單元6、通信接口 8、IXD顯示單元9、數(shù)據(jù)存儲單元10分別連接。
[0007]而且，聚焦超聲傳感器I輸出輸電線路放電所產(chǎn)生超聲波信號相應(yīng)的電信號，經(jīng)過阻抗匹配器2后依次輸出到信號放大器3、補償放大器4，補償放大器4輸出補償放大結(jié)果到帶通濾波器5，帶通濾波器5的輸出送入A/D轉(zhuǎn)換單元6，A/D轉(zhuǎn)換單元6的輸出送入微處理器7，微處理器7輸出輸電線路的放電強度到IXD顯示單元9。
[0008]而且，微處理器7輸出輸電線路的放電強度經(jīng)通信接口 8送入外接的PC機。
[0009]而且，微處理器7輸出輸電線路的放電強度到數(shù)據(jù)存儲單元10。
[0010]而且，所述聚焦超聲傳感器I包括超聲波傳感器和拋物面天線，超聲波傳感器安裝在拋物面天線的焦點處。
[0011]而且，阻抗匹配器2采用場效應(yīng)管FS70SM-2，信號放大器3采用儀表放大器AD620，補償放大器4采用精密運算放大器0PA2277，帶通濾波器5采用濾波器芯片MAX275，A/D轉(zhuǎn)換電路6包括A/D轉(zhuǎn)換芯片ADS1286U和放大器芯片PGA309，微處理器7采用TMS320LF2407芯片，通信接口 8采用SN65HVD1050DR芯片，LCD顯示單元9采用液晶觸摸屏TFT3224RS-3.5，數(shù)據(jù)存儲單元10采用CF卡。
[0012]本實用新型提供的裝置緊密結(jié)合電力系統(tǒng)的實際，可有效監(jiān)測輸電線路絕緣子放電情況或外絕緣強度的變化，有助于運行維護部門及時了解和掌握絕緣子的運行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)輸電線路外絕緣強度劣化，能及時發(fā)出預(yù)警信號，使得相關(guān)人員及時采取應(yīng)對措施，避免輸電線路外絕緣故障的發(fā)生與發(fā)展，保證電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運行。本實用新型提供的裝置特別適用于IlOkV以上電壓等級架空輸電線路外絕緣強度及外絕緣缺陷的監(jiān)測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型實施例的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2是本實用新型實施例的A/D轉(zhuǎn)換單元電路圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本實用新型的最佳實施方案作進一步的詳細(xì)的描述。
[0016]如圖1所示，本實用新型實施例所提供裝置包含聚焦超聲傳感器1，阻抗匹配器2，信號放大器3，補償放大器4，帶通濾波器5，A/D轉(zhuǎn)換單元6，微處理器7，通信接口 8，IXD顯示單元9，數(shù)據(jù)存儲單元10。聚焦超聲傳感器1、阻抗匹配器2、信號放大器3、補償放大器
4、帶通濾波器5和A/D轉(zhuǎn)換單元6依次連接，微處理器7和補償放大器4、A/D轉(zhuǎn)換單元6、通信接口 8、IXD顯示單元9、數(shù)據(jù)存儲單元10分別連接。
[0017]聚焦超聲傳感器I輸出輸電線路放電所產(chǎn)生超聲波信號相應(yīng)的電信號，經(jīng)過阻抗匹配器2后依次輸出到信號放大器3、補償放大器4，補償放大器4輸出補償放大結(jié)果到帶通濾波器5，帶通濾波器5的輸出送入A/D轉(zhuǎn)換單元6，A/D轉(zhuǎn)換單元6的輸出送入微處理器7，微處理器7輸出輸電線路的放電強度到IXD顯示單元9。
[0018]本實用新型實施例使用時，工作原理如下:[0019]其中聚焦超聲傳感器I由I個超聲波傳感器和I個用于聚焦超聲波的拋物面天線構(gòu)成；聚焦超聲傳感器I將輸電線路上的放電產(chǎn)生的超聲波信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺?jīng)過阻抗匹配器2后，輸出到信號放大器3進行信號放大；補償放大器4將信號放大器3輸出的信號進行補償放大，使之與A/D轉(zhuǎn)換單元6所用轉(zhuǎn)換芯片的測量范圍相匹配，然后輸入帶通濾波器5，濾去信號中的噪聲，最后送入A/D轉(zhuǎn)換單元6，A/D轉(zhuǎn)換單元6將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號并送入微處理器7，微處理器7根據(jù)數(shù)字信號相應(yīng)超聲信號得到的輸電線路的放電強度輸入IXD顯示單元9,通過IXD顯示單元9進行顯示。具體實施時,通過IXD顯示單元9可以對超過預(yù)警值的輸電線路的放電強度進行突出顯示(例如標(biāo)示為紅色)，提示輸電線路的外絕緣出現(xiàn)問題。通信接口 8用于便攜式輸電線路外絕緣監(jiān)測裝置與PC機進行通信，微處理器7輸出輸電線路的放電強度經(jīng)通信接口 8送入外接的PC機進行儲存與進一步分析。數(shù)據(jù)存儲單元10則用來保存裝置測量得到的數(shù)據(jù)，微處理器7輸出輸電線路的放電強度到數(shù)據(jù)存儲單元10即可進行保存。
[0020]本實施例的聚焦超聲傳感器I為自行研制的專用傳感器，由頻率范圍在35kHz^45kHz的超聲波傳感器和拋物面天線構(gòu)成，拋物面天線通過拋物面進行反射，具體實施時，其聚焦參數(shù)可按40kHz超聲波達(dá)到最佳聚焦效果設(shè)計。超聲波傳感器可采用現(xiàn)有技術(shù)中的傳感器，安裝在拋物面天線的焦點處，可使超聲波傳感器的靈敏度增加l(T20dB。超聲波傳感器的輸出接入阻抗匹配器2。
[0021]具體實施時，各單元可采用現(xiàn)有芯片。例如，阻抗匹配器2為場效應(yīng)管FS70SM-2，信號放大器3為儀表放大器AD620，補償放大器4為精密運算放大器0PA2277，帶通濾波器5可采用maxim公司生產(chǎn)的8階模擬有源連續(xù)時間濾波器芯片MAX275。
[0022]A/D轉(zhuǎn)換電路6采用A/D轉(zhuǎn)換芯片ADS1286U加放大器芯片PGA309構(gòu)成，PGA309的輸出端連接到ADS1286U 的輸入端。具體實施時，放大器芯片PGA309可以根據(jù)所輸入的信號范圍，設(shè)定放大倍數(shù)，結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換，以提高采樣測量精度。A/D轉(zhuǎn)換電路6的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，PGA309的輸出端Vout、Vfb連接到ADS1286U的輸入端V+、V-，模擬信號經(jīng)PGA309的輸入端Vinl、Vin2進入，轉(zhuǎn)換后所得數(shù)字信號經(jīng)ADS1286U的輸出端Dout、DCLK輸出。PGA309、ADS1286U的工作電壓都為5V。
[0023]微處理器7采用TMS320LF2407芯片構(gòu)成，具有強大的數(shù)據(jù)處理能力，可以根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換單元6輸出的數(shù)字信號得到超聲信號，得到相應(yīng)輸電線路的放電強度，根據(jù)是否超過預(yù)警值給出輸電線路外絕緣的狀態(tài)。具體超聲信號和放電強度的關(guān)系為現(xiàn)有技術(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可自行根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)分析判斷。本實用新型不涉及方法的改進，僅要求硬件的保護。
[0024]IXD顯示單元9采用定制工業(yè)級液晶觸摸屏，型號為TFT3224RS-3.5，工作溫度為-30°C~60°C，可滿足戶外工作的需要。
[0025]通信接口 8采用SN65HVD1050DR芯片，實現(xiàn)CAN工業(yè)總線信號輸出，抗干擾能力強。
[0026]數(shù)據(jù)存儲單元10可采用工業(yè)級CF卡，例如采用Sandisk公司生產(chǎn)的CF5000型工業(yè)CF卡構(gòu)成，具有存儲容量大，防震省電，抗干擾能力強等優(yōu)點，適合在惡劣的戶外環(huán)境下工作。
[0027]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所做的進一步詳細(xì)說明，便于該【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本實用新型，不能認(rèn)定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下還可以做出若干簡單推演或替換，而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的揭示，對本實用新型做出的簡單改進都應(yīng)該在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式輸電線路外絕緣監(jiān)測裝置，其特征在于:包括聚焦超聲傳感器(I)、阻抗匹配器(2)、信號放大器(3)、補償放大器(4)、帶通濾波器(5)、A/D轉(zhuǎn)換單元(6)、微處理器(7)、通信接口(8)、LCD顯示單元(9)和數(shù)據(jù)存儲單元(10)，聚焦超聲傳感器(I)、阻抗匹配器(2)、信號放大器(3)、補償放大器(4)、帶通濾波器(5)和A/D轉(zhuǎn)換單元(6)依次連接，微處理器(7)和補償放大器(4)、A/D轉(zhuǎn)換單元(6)、通信接口(8)、LCD顯示單元(9)、數(shù)據(jù)存儲單元(10)分別連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式輸電線路外絕緣監(jiān)測裝置，其特征在于:聚焦超聲傳感器(I)輸出輸電線路放電所產(chǎn)生超聲波信號相應(yīng)的電信號，經(jīng)過阻抗匹配器(2)后依次輸出到信號放大器(3)、補償放大器(4)，補償放大器(4)輸出補償放大結(jié)果到帶通濾波器(5)，帶通濾波器(5)的輸出送入A/D轉(zhuǎn)換單元(6)，A/D轉(zhuǎn)換單元(6)的輸出送入微處理器(7)，微處理器(7)輸出輸電線路的放電強度到LCD顯示單元(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述便攜式輸電線路外絕緣監(jiān)測裝置，其特征在于:微處理器(7)輸出輸電線路的放電強度經(jīng)通信接口(8)送入外接的PC機。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述便攜式輸電線路外絕緣監(jiān)測裝置，其特征在于:微處理器(7)輸出輸電線路的放電強度到數(shù)據(jù)存儲單元(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述便攜式輸電線路外絕緣監(jiān)測裝置，其特征在于:所述聚焦超聲傳感器(I)包括超聲波傳感器和拋物面天線，超聲波傳感器安裝在拋物面天線的焦點處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述便攜式輸電線路外絕緣監(jiān)測裝置，其特征在于:阻抗匹配器(2)米用場效應(yīng)管FS70SM-2,信號放大器(3)米用儀表放大器AD620,補償放大器(4)采用精密運算放大器OPA2277，帶通濾波器(5)采用濾波器芯片MAX275，A/D轉(zhuǎn)換電路(6)包括A/D轉(zhuǎn)換芯片ADS1286U和放大器芯片PGA309，微處理器(7)采用TMS320LF2407芯片，通信接口(8)采用SN65HVD1050DR芯片，LCD顯示單元(9)采用液晶觸摸屏TFT3224RS-3.5，數(shù)據(jù)存儲單元(10)采用CF卡。
【文檔編號】G01R31/14GK203745599SQ201420121272
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】龔繼平, 劉鳳龍, 張暉平, 徐軍波, 胡浩, 蔣超, 舒乃秋, 李自品, 彭輝 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)江西省電力公司鷹潭供電分公司, 武漢大學(xué)