基于電磁波天線接收陣列的10v開關(guān)柜內(nèi)部放電檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種檢測裝置，特別涉及一種基于電磁波天線接收陣列的10V開關(guān)柜內(nèi)部放電檢測裝置。包括天線陣列接收器，天線陣列接收器連接可變增益放大器，可變增益放大器通過電流信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路連接帶通濾波器，帶通濾波器連接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器通過數(shù)據(jù)通信模塊連接D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器連接微處理器，微處理器連接故障信息顯示屏和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)24小時(shí)在線監(jiān)測10V開關(guān)柜周圍由局部放電發(fā)射的微波信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對10V開關(guān)柜內(nèi)部放電故障的在線監(jiān)測，實(shí)用性強(qiáng)，通過存儲(chǔ)模塊保障了測量數(shù)據(jù)的海量存儲(chǔ)，通過通信模塊保障了測量裝置與后臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)之間實(shí)時(shí)的海量通信管理。
【專利說明】基于電磁波天線接收陣列的10V開關(guān)柜內(nèi)部放電檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型公開一種檢測裝置，特別涉及一種基于電磁波天線接收陣列的IOV開關(guān)柜內(nèi)部放電檢測裝置，特別涉及包括故障定位與故障類型判斷的裝置及測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]IOV開關(guān)柜應(yīng)用范圍巨大，運(yùn)行環(huán)境各異，由于長期的開關(guān)投切過程，了解其老化過程所處的階段對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行有重要意義。目前對于開關(guān)柜局部放電的檢測均基于實(shí)時(shí)監(jiān)測放電存在與否。沒有一個(gè)可以量化監(jiān)測的指標(biāo)可以準(zhǔn)確的反映開關(guān)柜的老化過程。IOV開關(guān)柜內(nèi)電力器件分布集中，而由于局部放電引起的問題各異，需要檢測具體的故障類型，進(jìn)而了解故障原因。在變電站開關(guān)柜局部放電的檢測故障時(shí)，基本是通過放電信號(hào)的幅值，頻率等通過合理的推測得到放電故障類型。這種方法實(shí)用性強(qiáng)，但是對新型故障則準(zhǔn)確度不好。需要一種更為準(zhǔn)確的，從機(jī)理上出發(fā)的故障檢測方法。
[0003]IOV開關(guān)柜內(nèi)局部放電故障位置的確定對開關(guān)柜的局部放電故障原因分析具有重要意義，而現(xiàn)有研究中，對于局部放電位置的研究是現(xiàn)有研究中的一大弱點(diǎn)，至今尚未見合理報(bào)道。IOV開關(guān)柜局部放電數(shù)據(jù)通常只用于對當(dāng)次故障的檢測，而開關(guān)柜局部放電到最終導(dǎo)致開關(guān)柜故障甚至爆炸是一個(gè)長期的過程。對局部放電的檢測也應(yīng)該是一個(gè)全方位、全周期的發(fā)展過程。要清楚了解開關(guān)柜的局部放電導(dǎo)致故障甚至爆炸的過程，有必要收集好各種局部放電的信號(hào)，定位等信息，建立用于科學(xué)預(yù)測開關(guān)柜壽命的數(shù)據(jù)庫。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型要解決的問題是:提供一種可在線檢測、實(shí)用性強(qiáng)的基于電磁波天線接收陣列的IOV開關(guān)柜內(nèi)部放電檢測裝置。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]所述的基于電磁波天線接收陣列的IOV開關(guān)柜內(nèi)部放電檢測裝置，包括天線陣列接收器，天線陣列接收器連接可變增益放大器，可變增益放大器通過電流信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路連接帶通濾波器，帶通濾波器連接Α/D轉(zhuǎn)換器，Α/D轉(zhuǎn)換器通過數(shù)據(jù)通信模塊連接D/A轉(zhuǎn)換器，D/Α轉(zhuǎn)換器連接微處理器，微處理器連接故障信息顯示屏和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。
[0007]將天線陣列接收器設(shè)置在開關(guān)柜的柜體外側(cè)，用于接收由局部放電發(fā)射的微波信號(hào)，將接收的微波信號(hào)傳輸給可變增益放大器，微波信號(hào)經(jīng)過可變增益放大器增益放大后通過電流信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路將經(jīng)過增益放大的微波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)傳送給帶通濾波器，從帶通濾波器經(jīng)過的電壓信號(hào)通過Α/D轉(zhuǎn)換器將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)通過數(shù)據(jù)通信模塊傳送給D/Α轉(zhuǎn)換器，通過D/Α轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)還原，還原后的信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)處理系統(tǒng)，通過微處理器中的開關(guān)柜內(nèi)部放電智能診斷與故障定位分析系統(tǒng)的處理，將結(jié)果顯示在故障信息顯示屏，并將信號(hào)信息存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊里，并通過不同放電類型的信號(hào)劃分建立開關(guān)柜內(nèi)部放電信號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。放電智能診斷與故障定位分析程序內(nèi)置于微處理器中，當(dāng)接收到來自前段發(fā)送過來的放電信號(hào)時(shí)，將自動(dòng)對其進(jìn)行頻率分析、幅值分析等等，初步判斷局部放電故障類型與放電強(qiáng)弱。而通過對不同位置天線陣列的信號(hào)比較，多線程綜合處理來自不同傳感器的放電電磁波信號(hào)。采用定位程序?qū)Ψ烹娢恢眠M(jìn)行判定。
[0008]進(jìn)一步地優(yōu)選，數(shù)據(jù)通信模塊包括RS232模塊和RS485模塊。
[0009]進(jìn)一步地優(yōu)選，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊采用硬盤存儲(chǔ)。存儲(chǔ)量大。
[0010]進(jìn)一步地優(yōu)選，A/D轉(zhuǎn)換器采用單獨(dú)的A/D轉(zhuǎn)換芯片。A/D轉(zhuǎn)換器采用微處理器內(nèi)部16位sigma-delta ADC。單通道模式下，A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率高達(dá)50ksps,支持單通道信號(hào)輸入和差分信號(hào)輸入模式。A/D轉(zhuǎn)換器采集的數(shù)據(jù)可以自動(dòng)存儲(chǔ)在微處理器內(nèi)部緩沖器內(nèi)，減少系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間。
[0011]進(jìn)一步地優(yōu)選，D/A轉(zhuǎn)換器采用單獨(dú)的D/A轉(zhuǎn)換芯片。D/A轉(zhuǎn)換器采用德州儀器(TI)公司的芯片DAC8562SDGSR。DAC8562是具有2.5V、4ppm/°C基準(zhǔn)的16位、雙路、低功耗、超低短時(shí)脈沖波形干擾、緩沖電壓輸出的DAC。DAC8562芯片與微控制器I通過標(biāo)準(zhǔn)SPI接口通信。DAC8562有兩路相互獨(dú)立的模擬電壓輸出端口(VoutA和VoutB)。
[0012]進(jìn)一步地優(yōu)選，數(shù)據(jù)通信模塊與天線陣列接收器相連接。保障了測量裝置與后臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)之間實(shí)時(shí)的海量通信管理。
[0013]本實(shí)用新型所具有的有益效果是:
[0014]所述的基于電磁波天線接收陣列的IOV開關(guān)柜內(nèi)部放電檢測裝置能夠?qū)崿F(xiàn)24小時(shí)在線監(jiān)測IOV開關(guān)柜周圍由局部放電發(fā)射的微波信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對IOV開關(guān)柜內(nèi)部放電故障的在線監(jiān)測。內(nèi)部放電故障的在線監(jiān)測采用高頻電磁波測量傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對測量點(diǎn)處的電磁波強(qiáng)度進(jìn)行準(zhǔn)確測量。裝置中的存儲(chǔ)模塊保障了測量數(shù)據(jù)的海量存儲(chǔ)。裝置中的通信模塊保障了測量裝置與后臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)之間實(shí)時(shí)的海量通信管理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型的可變增益放大電路原理圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型的電流信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路原理圖；
[0018]圖4為本實(shí)用新型的帶通濾波電路原理圖；
[0019]圖5為本實(shí)用新型的D/A轉(zhuǎn)換器電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例做進(jìn)一步描述:
[0021]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的基于電磁波天線接收陣列的IOV開關(guān)柜內(nèi)部放電檢測裝置，包括天線陣列接收器，天線陣列接收器連接可變增益放大器，可變增益放大器通過電流信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路連接帶通濾波器，帶通濾波器連接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器通過數(shù)據(jù)通信模塊連接D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器連接微處理器，微處理器連接故障信息顯示屏和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；
[0022]將天線陣列接收器設(shè)置在開關(guān)柜的柜體外側(cè)，用于接收由局部放電發(fā)射的微波信號(hào)，將接收的微波信號(hào)傳輸給可變增益放大器，微波信號(hào)經(jīng)過可變增益放大器增益放大后通過電流信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路將經(jīng)過增益放大的微波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)傳送給帶通濾波器，從帶通濾波器經(jīng)過的電壓信號(hào)通過Α/D轉(zhuǎn)換器將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)通過數(shù)據(jù)通信模塊傳送給D/Α轉(zhuǎn)換器，通過D/Α轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)還原，還原后的信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)處理系統(tǒng)，通過微處理器中的開關(guān)柜內(nèi)部放電智能診斷與故障定位分析系統(tǒng)的處理，將結(jié)果顯示在故障信息顯示屏，并將信號(hào)信息存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊里，并通過不同放電類型的信號(hào)劃分建立開關(guān)柜內(nèi)部放電信號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。
[0023]其中，數(shù)據(jù)通信模塊包括RS232模塊和RS485模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊采用硬盤存儲(chǔ)。Α/D轉(zhuǎn)換器采用單獨(dú)的Α/D轉(zhuǎn)換芯片，D/Α轉(zhuǎn)換器采用單獨(dú)的D/Α轉(zhuǎn)換芯片。數(shù)據(jù)通信模塊與天線陣列接收器相連接。
[0024]本實(shí)用新型天線陣列由八個(gè)高精度電磁波測量傳感器組成，其測量頻率應(yīng)在滿足測量幅值的要求上做到全頻譜測量。天線陣列所采集的信號(hào)通過光纖傳輸至信號(hào)增益放大器進(jìn)行信號(hào)放大。
[0025]信號(hào)經(jīng)過采集以后，傳輸至信號(hào)增益放大器前段，圖2為信號(hào)增益放大器原理圖。經(jīng)過放大增益以后，信號(hào)將變成易于較長距離傳輸而不至于在傳輸線中過分衰減導(dǎo)致信號(hào)過度失真。
[0026]電流信號(hào)變換電壓信號(hào)電路將經(jīng)過增益的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，傳送給帶通濾波。
[0027]電壓信號(hào)經(jīng)帶通濾波消除干擾信號(hào)，由于不同類型局部放電的頻譜和幅值均有區(qū)另O，所以，需要對電壓信號(hào)進(jìn)行選頻。選取能反映不同放電故障的特征頻率進(jìn)行分類處理與傳輸。
[0028]經(jīng)過帶通濾波之后的信號(hào)通過Α/D轉(zhuǎn)換器可以采用單獨(dú)的Α/D轉(zhuǎn)換芯片。D/Α轉(zhuǎn)換器可以采用單獨(dú)的D/Α轉(zhuǎn)換芯片。
[0029]微處理器通過通信模塊與其它外部設(shè)備通信。微處理器中內(nèi)置有IOV開關(guān)柜內(nèi)部局部放電診斷系統(tǒng)?？梢耘袛喾烹姽收系念愋汀⒎烹姽收系某潭扰c具體的內(nèi)部放電位置。能有效的定位局部放電故障點(diǎn)。
[0030]參見附圖2，給出了一個(gè)可變增益放大器采用芯片AD8330ACP的非限定性的具體電路結(jié)構(gòu)。AD8330是亞德諾半導(dǎo)體(ADI)公司的一款DC至150MHz寬帶寬可變增益放大器，適合要求完全差分信號(hào)通路、低噪聲、精確定義增益和適度低失真的應(yīng)用。該芯片的基本增益函數(shù)為線性dB，受引腳VDBS上所施加電壓的控制。增益范圍為OdB至50dB，相應(yīng)控制電壓為OV至1.5V，斜率為30mV/dB。
[0031]參見附圖3表示電流信號(hào)變換電壓信號(hào)電路的一個(gè)非限定性的具體電路結(jié)構(gòu)圖，電流信號(hào)經(jīng)電流信號(hào)變換電壓信號(hào)電路轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，電流信號(hào)變換電壓信號(hào)電路由運(yùn)算放大器ADA4841-2組成。ADA4841-2是亞德諾半導(dǎo)體(ADI)公司的一款單位增益穩(wěn)定型、低噪聲和低失真、軌至軌輸出放大器，最大靜態(tài)電流為1.5mA。電流信號(hào)變換電壓信號(hào)電路的前半部分將輸入的電流信號(hào)變換成電壓信號(hào)，電路的后半部分將變換的電壓信號(hào)進(jìn)行同相放大或電壓跟隨處理，再輸入帶通濾波。
[0032]參見附圖4表示帶通濾波的一個(gè)非限定性的具體電路結(jié)構(gòu)圖，對電流信號(hào)變換電壓信號(hào)電路輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行帶通濾波處理，帶通濾波電路由運(yùn)算放大器ADA4841-2組成。帶通濾波由一個(gè)高通濾波器和一個(gè)低通濾波器組成。利用兩個(gè)運(yùn)算放大器ADA4841-2分別構(gòu)建高通濾波器和低通濾波器，然后將二者串聯(lián)得到帶通濾波器。[0033]參見附圖5給出了 D/A轉(zhuǎn)換器的非限定性的具體電路結(jié)構(gòu)。D/A轉(zhuǎn)換器采用德州儀器(TI)公司的芯片DAC8562SDGSR。DAC8562是具有2.5V、4ppm/°C基準(zhǔn)的16位、雙路、低功耗、超低短時(shí)脈沖波形干擾、緩沖電壓輸出的DAC。DAC8562芯片與微控制器I通過標(biāo)準(zhǔn)SPI接口通信。DAC8562有兩路相互獨(dú)立的模擬電壓輸出端口(VoutA和VoutB)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于電磁波天線接收陣列的IOV開關(guān)柜內(nèi)部放電檢測裝置，其特征在于:包括天線陣列接收器，天線陣列接收器連接可變增益放大器，可變增益放大器通過電流信號(hào)轉(zhuǎn)電壓信號(hào)電路連接帶通濾波器，帶通濾波器連接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器通過數(shù)據(jù)通信模塊連接D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器連接微處理器，微處理器連接故障信息顯示屏和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電磁波天線接收陣列的IOV開關(guān)柜內(nèi)部放電檢測裝置，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)通信模塊包括RS232模塊和RS485模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電磁波天線接收陣列的IOV開關(guān)柜內(nèi)部放電檢測裝置，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊采用硬盤存儲(chǔ)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電磁波天線接收陣列的IOV開關(guān)柜內(nèi)部放電檢測裝置，其特征在于:所述的A/D轉(zhuǎn)換器采用單獨(dú)的A/D轉(zhuǎn)換芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電磁波天線接收陣列的IOV開關(guān)柜內(nèi)部放電檢測裝置，其特征在于:所述的D/A轉(zhuǎn)換器采用單獨(dú)的D/A轉(zhuǎn)換芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電磁波天線接收陣列的IOV開關(guān)柜內(nèi)部放電檢測裝置，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)通信模塊與天線陣列接收器相連接。
【文檔編號(hào)】G01R31/12GK203705594SQ201320881628
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】劉興華, 咸日常, 孫學(xué)峰, 陳素紅, 王濤, 楊帆 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司淄博供電公司