CN107991586A - 一种高压电力设备漏电检测装置及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压电力设备漏电检测装置及其实现方法，检测装置包括依次连接的紫外光学镜头、滤光片、紫外探测器、前置放大电路、采样电路以及核心处理器；紫外探测器接收紫外光学镜头传送的紫外辐射，产生感应电流；前置放大电路将感应电流转化成电压并将电压信号放大；采样电路将模拟信号转换成数字信号，通过SPI接口发送到核心处理器；核心处理器实时将所述数字信号与设定的阈值进行比较，若大于阈值则记为1，否则记为0，并将结果整形成脉冲信号；在核心处理器中设置计数器，统计给定时间范围内的脉冲个数，通过串口设定计数器阈值，当计数器计数值超过阈值时，指示灯亮，判断存在漏电情况，否则计数器清零，进行下一个时间范围内的计数。
Description
技术领域
本发明涉及光电探测技术领域，尤其涉及一种高压电力设备漏电检测装置及其实现方法。
背景技术
非由于电力需求日益增加，电力系统电压等级的提高，使得电力设备所使用的绝缘材料所承受的电气压力与日俱增，电气设备的绝缘问题显得越来越突出。保证高压电力设备的安全运行变得愈加重要，电力设备的在线监测技术应运而生。研究统计表明，电力设备运行中70％左右的故障是由绝缘故障引起的，而局部放电则是导致电力变压器绝缘故障的重要原因之一。局部放电的检测和评价也就成为绝缘故障检测的重要手段。
局部放电的监测主要有电检测法和非电检测法两类，采用紫外探测的非电检测方法以其抗干扰性强、非接触不干扰系统运行等优势得到了快速发展，具有广阔的应用前景。目前常用的电力检测设备为紫外成像仪。紫外成像仪可以检测电晕放电，但一般紫外成像设备价格昂贵，体积大，且目前一般没有定量测量功能。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种高压电力设备漏电检测装置及其实现方法，可对目标区域漏电情况进行检测，同时具备对漏电强度进行定量分析测量的功能。
本发明提供的一种高压电力设备漏电检测装置，其改进之处在于，所述检测装置包括紫外光学镜头、滤光片、紫外探测器、前置放大电路、采样电路以及核心处理器；
所述紫外光学镜头将紫外辐射通过所述滤光片汇聚到所述紫外探测器上，所述紫外探测器接收紫外辐射从而产生感应电流，通过所述前置放大电路将所述感应电流转化成电压并将电压信号放大，再通过所述采样电路将模拟信号转换成数字信号，通过SPI接口发送到所述核心处理器进行分析处理及显示。
优选的，所述滤光片为“日盲”滤光片，用于抑制背景辐射干扰。
较优选的，所述前置放大电路采用两级级联放大的形式，第一级采用跨阻放大电路，实现电流电压转换，第二级采用同相比例放大电路将电压信号放大。
较优选的，所述采样电路采用12位ADC实现模拟到数字转换。
较优选的，所述前置放大电路和所述采样电路放置在屏蔽壳内，用于减少外界电磁干扰。
较优选的，所述紫外探测器包括紫外光敏管。
本发明提供的上述高压电力设备漏电检测装置的实现方法，其改进之处在于，包括如下步骤：
(1)紫外光学镜头将紫外辐射通过滤光片汇聚到紫外探测器上；
(2)紫外探测器接收紫外辐射，产生感应电流；
(3)前置放大电路将感应电流转化成电压并将电压信号放大；
(4)采样电路将模拟信号转换成数字信号，通过SPI接口发送到核心处理器；
(5)所述核心处理器实时将所述数字信号与设定的阈值进行比较，若大于阈值则记为1，否则记为0，并将结果整形成脉冲信号；
(6)在所述核心处理器中设置计数器，统计给定时间范围内的脉冲个数，通过串口设定计数器阈值，当计数器计数值超过阈值时，指示灯亮，判断存在漏电情况，否则计数器清零，返回步骤(1)进行下一个时间范围内的计数。
优选的，所述核心处理配置用于与PC机通信的串口；所述串口选用RS-485或RS-232。核心处理器将漏电判定结果通过串口发送到PC端，PC同时通过串口对核心处理器进行设置。
本发明的技术方案中，本装置采用少量器件即可实现漏电情况的探测功能，供电可以采用两片CR2032纽扣电池，整个装置可以封装在40mm×30mm×20mm金属屏蔽壳内，可实现小型化和低功耗的需求，扩展应用场景。装置可对目标区域漏电情况进行检测，并可通过前期标定实现放电强度的定量测量。
附图说明
图1为本发明实施例的高压电力设备漏电检测装置组成框图；
图2为本发明实施例的光学镜头设计示意图；
图3为本发明实施例的实现方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
本实施例提供的一种高压电力设备漏电检测装置，其组成示意图如图1所示，包括紫外光学镜头、滤光片、紫外探测器、前置放大电路、采样电路以及核心处理器；所述紫外光学镜头将紫外辐射通过所述滤光片汇聚到所述紫外探测器上，所述紫外探测器接收紫外辐射从而产生感应电流，通过所述前置放大电路将所述感应电流转化成电压并将电压信号放大，再通过所述采样电路将模拟信号转换成数字信号，通过SPI接口发送到所述核心处理器进行分析处理及显示。
具体的，本实施例的滤光片为“日盲”滤光片，用于抑制日光等背景辐射干扰，有效探测波段为245-280nm。本实施例将紫外光学镜头视场角设为30°，相关参数如图2所示，该镜头专为单元紫外探测器设计，焦距为2mm，镜头直径为4.5mm，曲率半径为2.4mm，该镜头体积小，与探测器配合结构紧凑。
本实施例提供的高压电力设备漏电检测装置的实现方法，其流程图如图3所示，包括如下步骤：
(1)将紫外光学镜头对准待测目标区域，紫外光学镜头将紫外辐射通过滤光片汇聚到紫外光敏管上；
(2)紫外光敏管接收紫外辐射，产生感应电流；
(3)前置放大电路采用两级级联放大的形式，第一级采用跨阻放大电路，实现电流电压转换，第二级采用同相比例放大电路将电压信号放大到合适的电压范围输入到采样电路；
(4)采样电路采用12位ADC，将模拟信号转换成数字信号，通过SPI接口发送到核心处理器；
(5)所述核心处理器实时将所述数字信号与设定的阈值进行比较，若大于阈值则记为1，否则记为0，并将结果整形成脉冲信号；
(6)在所述核心处理器中设置计数器，统计给定时间范围内的脉冲个数，通过串口设定计数器阈值，当计数器计数值超过阈值时，指示灯亮，说明放电强度越大，判断存在漏电情况，否则计数器清零，返回步骤(1)进行下一个时间范围内的计数。
在实施上述装置和方法时，核心处理器可以将漏电判定结果通过串口发送到PC端，PC同时可以通过串口对核心处理器进行设置。串口选用RS-485或RS-232。
具体的，本实施例为了减少外界电磁干扰，将前置放大电路和采样电路放置在屏蔽壳内，或者整个装置可以封装在40mm×30mm×20mm金属屏蔽壳内。其供电时，可采用电源供电，也可采用两片CR2032纽扣电池供电。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种高压电力设备漏电检测装置，其特征在于，所述检测装置包括紫外光学镜头、滤光片、紫外探测器、前置放大电路、采样电路以及核心处理器；
所述紫外光学镜头将紫外辐射通过所述滤光片汇聚到所述紫外探测器上，所述紫外探测器接收紫外辐射从而产生感应电流，通过所述前置放大电路将所述感应电流转化成电压并将电压信号放大，再通过所述采样电路将模拟信号转换成数字信号，通过SPI接口发送到所述核心处理器进行分析处理及显示。
2.如权利要求1所述的高压电力设备漏电检测装置，其特征在于，所述滤光片为“日盲”滤光片，用于抑制背景辐射干扰。
3.如权利要求1所述的高压电力设备漏电检测装置，其特征在于，所述前置放大电路采用两级级联放大的形式，第一级采用跨阻放大电路，实现电流电压转换，第二级采用同相比例放大电路将电压信号放大。
4.如权利要求1所述的高压电力设备漏电检测装置，其特征在于，所述采样电路采用12位ADC实现模拟到数字转换。
5.如权利要求3所述的高压电力设备漏电检测装置，其特征在于，所述前置放大电路和所述采样电路放置在屏蔽壳内，用于减少外界电磁干扰。
6.如权利要求3所述的高压电力设备漏电检测装置，其特征在于，所述紫外探测器包括紫外光敏管。
7.一种如权利要求1-6任意一项所述的高压电力设备漏电检测装置的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)紫外光学镜头将紫外辐射通过滤光片汇聚到紫外探测器上；
(2)紫外探测器接收紫外辐射，产生感应电流；
(3)前置放大电路将感应电流转化成电压并将电压信号放大；
(4)采样电路将模拟信号转换成数字信号，通过SPI接口发送到核心处理器；
(5)所述核心处理器实时将所述数字信号与设定的阈值进行比较，若大于阈值则记为1，否则记为0，并将结果整形成脉冲信号；
(6)在所述核心处理器中设置计数器，统计给定时间范围内的脉冲个数，通过串口设定计数器阈值，当计数器计数值超过阈值时，指示灯亮，判断存在漏电情况，否则计数器清零，返回步骤(1)进行下一个时间范围内的计数。
8.如权利要求7所述的实现方法，其特征在于，所述核心处理配置用于与PC机通信的串口；
所述串口选用RS-485或RS-232。
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