CN108594090A - 高压设备电晕放电的检测装置及系统 - Google Patents

高压设备电晕放电的检测装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高压设备电晕放电的检测装置及系统;其中,该装置设置于与高压设备设定距离的位置;该装置包括依次连接的传感单元、中控单元和告警单元;传感单元包括多个传感器,多个传感器分别设置在高压设备的指定位置;传感单元用于采集高压设备电晕放电产生的传感信号;中控单元用于当传感信号大于设定阈值时,生成告警信号;告警单元用于输出告警信号。本发明可以提高高压设备电晕放电定位的精确度,同时提高了高压设备电晕放电检测的检测速度,从而提高了变电站运行的可靠性且成本较低。

Description

高压设备电晕放电的检测装置及系统
技术领域
本发明涉及电力行业领域,尤其是涉及一种高压设备电晕放电的检测装置及系统。
背景技术
随着电力系统逐步发展,电压等级逐渐提高,各工农业污染物不断增多,以及因环境的破坏造成的极端天气,使得电力线路和设备的绝缘恶化程度越来越严重。由于强电场(高压情况下产生)的作用,电气设备绝缘中一些薄弱的部分发生局部放电;当输电线路或电力设备上局部电场的强度大于气体的电离强度时,就会产生电晕放电。电晕放电是较为常见的气体放电形式,是一种强大的电磁干扰源;电晕放电时,会产生强大的脉冲电磁波,进而对无线电和高频通信产生巨大的干扰。
目前针对高压设备的电晕放电检测方法主要有人工巡查检测、脉冲电流检测、红外检测、超声电晕检测和紫外检测等。其中,人工巡查检测费时费力,检测效果易受外界因素影响;脉冲电流检测抗干扰能力差,不适合超高电压检测,且检测仪器体积较大,不便于搬移;红外检测能够检测出高压设备电晕放电现象,但检测仪器容易发热并产生故障,不能适应现在高压设备状态监测的要求;超声电晕检测对高压设备的早期故障检测不灵敏,在户外检测时也很难达到理想的效果。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种高压设备电晕放电的检测装置及系统,以提高高压设备电晕放电定位的精确度及检测速度,并降低成本。
第一方面,本发明实施例提供了一种高压设备电晕放电的检测装置,该装置设置于与高压设备设定距离的位置;该装置包括依次连接的传感单元、中控单元和告警单元;传感单元包括多个传感器,多个传感器分别设置在高压设备的指定位置;传感单元用于采集高压设备电晕放电产生的传感信号;中控单元用于当传感信号大于设定阈值时,生成告警信号;告警单元用于输出告警信号。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,上述传感器包括紫外线传感器;紫外线传感器用于采集高压设备电晕放电产生的紫外线传感信号。
结合第一方面的第一种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式,其中,上述传感单元还包括高压驱动电路及滤波电路;高压驱动电路用于对紫外线传感信号进行放大;滤波电路用于对放大后的紫外线传感信号进行滤波。
结合第一方面的第一种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式,其中,上述传感单元还包括摄像头;上述中控单元还用于当传感信号大于设定阈值时,生成触发信号,以触发摄像头用于采集电晕放电的图像数据。
结合第一方面的第三种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式,其中,上述告警单元包括显示屏及声光报警器;上述中控单元还用于将图像数据转换为显示屏相匹配的格式,以使显示屏显示图像数据;声光报警器用于发出声光报警。
结合第一方面的第四种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式,其中,上述装置还包括SD卡;SD卡与上述中控单元连接;SD卡用于存储图像数据。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式,其中,上述装置还包括GPS模块;GPS模块与上中控单元连接;GPS模块用于按照设定频率采集传感器的的位置信息。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式,其中,上述装置还包括温湿度模块;温湿度模块与上述中控单元连接;温湿度模块用于按照设定频率采集高压设备所处环境的温度数据及湿度数据。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式,其中,上述装置还包括电源模块;电源模块用于为传感单元、中控单元及告警单元供电。
第二方面,本发明实施例还提供一种电晕放电检测系统,该系统包括高压设备及上述装置。
本发明实施例带来了以下有益效果:
本发明实施例提供了一种高压设备电晕放电的检测装置及系统,多个传感器分别设置在高压设备的指定位置;通过传感单元采集高压设备电晕放电产生的传感信号;传感信号大于设定阈值时,通过中控单元生成告警信号,并通过告警单元输出该告警信号;该方式提高了高压设备电晕放电定位的精确度,同时提高了高压设备电晕放电检测的检测速度,从而提高了变电站运行的可靠性且成本较低。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,或者,部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定,或者通过实施本发明的上述技术即可得知。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施方式,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种高压设备电晕放电的检测装置的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的另一种高压设备电晕放电的检测装置的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的电晕放电检测装置的信号流向图;
图4为本发明实施例提供的电源模块的电路图;
图5为本发明实施例提供的电源模块中的电压转换电路图;
图6为本发明实施例提供的一种电晕放电检测系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
针对现有的高压设备电晕放电检测定位的精确度较低且检测速度较慢的问题,本发明实施例提供了一种高压设备电晕放电的检测装置及系统,可以应用于高压设备的电晕放电的检测及其他电力设备的安全检测中。
为便于对本实施例进行理解,首先对本发明实施例所公开的一种高压设备电晕放电的检测装置进行详细介绍。
参见图1所示的一种高压设备电晕放电的检测装置的结构示意图,该装置设置于与高压设备设定距离的位置;该装置包括依次连接的传感单元100、中控单元110和告警单元120;传感单元100包括多个传感器,多个传感器分别设置在高压设备的指定位置;传感单元100用于采集高压设备电晕放电产生的传感信号;中控单元110用于当传感信号大于设定阈值时,生成告警信号;告警单元120用于输出告警信号。
电晕放电是指带电体表面在气体或液体介质中,出现许多局部的电离和激发过程,但电极之间并不击穿或导通而出现的自持放电现象。高压设备在电晕放电过程中,会辐射出光波、声波、臭氧及紫外线等,并产生温度变化。
上述传感单元可以包括图像传感器、超声波传感器、紫外传感器或红外传感器等;上述装置与高压设备的距离通常由传感单元的性能决定,例如0至5米范围内,以较为灵敏地探测到传感信号为准;通过上述一种或几种传感器采集电晕放电过程中相应的图像信号、超声波信号、紫外线信号或红外线信号;传感单元还可以包括信号处理单元,用于对上述采集到的传感信号进行滤波、去躁、放大等处理,将处理过的传感信号发送至主控单元;该主控单元可以为单片机或者PC(personal computer,个人电脑)机等。
由于高压设备所在环境中本身就存在可见光、声波、紫外线及红外线,为了将上述环境因素从测量结果中去除,可以根据实际情况在主控单元中设置阈值;当检测到的传感信号超过该阈值时,可以视为产生了电晕放电,主控单元输出警告信号;该警告信号可以为图像、声音、光信号中的一种或多种,相应地,告警单元可以为显示屏、音响、闪光灯中的一种或多种。此外,为了确定被测高压设备的地理位置及周围环境状态等,该装置还可以包含GPS(Global Position System,全球定位系统)模块、温度测量模块及湿度测量模块等。
对于一台高压设备,可以设置多个传感器,分别设置在高压设备的指定位置,例如,易于发生电晕放电的位置;通过上述GPS模块定位每个传感器的位置;当某一传感器采集到传感信号后,工作人员可以根据GPS定位模块定位该传感器的位置,从而准确定位发生电晕放电的具体位置。
本发明实施例提供了一种高压设备电晕放电的检测装置,多个传感器分别设置在高压设备的指定位置;通过传感单元采集高压设备电晕放电产生的传感信号;传感信号大于设定阈值时,通过中控单元生成告警信号,并通过告警单元输出该告警信号;该方式提高了高压设备电晕放电定位的精确度,同时提高了高压设备电晕放电检测的检测速度,从而提高了变电站运行的可靠性且成本较低。
参见图2所示的另一种高压设备电晕放电的检测装置的结构示意图,该装置在图1所示的装置基础上实现;该装置包括传感单元、中控单元和告警单元;进一步地,传感单元中的传感单元包括紫外线传感器101;该紫外线传感器101用于采集高压设备电晕放电产生的紫外线传感信号。
该传感单元还包括高压驱动电路102及滤波电路103;高压驱动电路102用于对紫外线传感信号进行放大;滤波电路103用于对放大后的紫外线传感信号进行滤波;该传感单元还包括摄像头104;中控单元110还用于当传感信号大于设定阈值时,生成触发信号,以触发摄像头104用于采集电晕放电的图像数据。
上述告警单元包括显示屏121及声光报警器122;上述中控单元110还用于将图像数据转换为显示屏相匹配的格式,以使显示屏121显示图像数据;声光报警器122用于发出声光报警。
在实际实现时,上述装置还包括SD(Secure Digital Memory Card,安全数码卡)卡;该SD卡与上述中控单元连接;SD卡用于存储图像数据,以便于后期对被测高压设备的状态进行分析及评估等。
为了确定被测高压设备的地理位置以及各传感器的地理位置,上述装置还包括GPS模块;该GPS模块与上述中控单元连接;GPS模块用于按照设定频率采集传感器的的位置信息。当传感器采集到的传感信号高于阈值时,单片机读取GPS模块中的位置信息,并将该位置信息储存在SD卡中,也可以将该数据显示在显示屏上,方便相关工作人员进行查看。
高压设备周围环境的温度和湿度对电晕放电的程度也有一定影响,因此上述装置还包括温湿度模块;温湿度模块与上述中控单元连接;温湿度模块用于按照设定频率采集高压设备所处环境的温度数据及湿度数据;当采集到的温度数据或湿度数据高于对应的阈值时,单片机读取温湿度模块中的温度数据及湿度数据,并将该数据储存在SD卡中,也可以将该数据显示在显示屏上,方便相关工作人员进行查看及分析,以预防潜在的电晕放电。
进一步地,上述装置还包括电源模块;电源模块用于为传感单元、中控单元及告警单元供电。
现有的检测高压设备由于绝缘损坏而导致电晕放电的设备较为昂贵,导致检测成本较高且需专人操作,检测周期较长,导致发现问题不及时;而上述高压设备电晕放电的检测装置通过紫外线传感器检测到电晕放电的产生,通过摄像头记录了电晕放电时高压设备上的具体放电位置,通过GPS模块确定了电晕放电的具体位置,通过温湿度模块记录下了电晕放电过程中环境的温度及湿度,最后通过显示器显示上述电晕放电有关信息,并通过声光报警器进行报警;该装置对高压设备电晕放电检测的灵敏度及可操作性较高,且成本较低,操作简易。
本发明还提供了一种可用于探测高压设备电晕放电的可视装置,该装置在图1所示的装置基础之上实现。该装置包括依次连接的检测端(相当于上述传感单元)、信号处理单元(相当于上述中控单元)及告警显示模块(相当于上述告警单元)。检测端包括紫外传感器和摄像头;其中,紫外线传感器用于采集高压设备电晕放电中的紫外线,产生脉冲信号,摄像头用于采集可见光;此外,检测端还包括GPS模块和温湿度模块,分别用于检测高压设备的地理位置及周围环境的温度及湿度;信号处理单元包括高压驱动电路、滤波电路及单片机,高压驱动电路及滤波电路将采集到的脉冲信号进行放大、滤波处理后传给单片机;该单片机可以为STM32F429单片机,该单片机还可以连接有SD卡;告警显示模块包括液晶屏,液晶屏可显示相关信息,如图像数据、地理位置、温湿度等,这些信息可以储存在单片机的SD卡中。
具体地,紫外探测器(即上述紫外线传感器)的响应波段为185nm到300nm,这个波段的紫外光能够避开太阳光的干扰,因此通过对185nm到300nm之间的紫外光进行检测,能够较佳地降低紫外探测器的误检率;通过调节紫外线传感器中紫外光敏管的灵敏度,可以消除环境中已存在的紫外线的影响,即该紫外线传感器可以设置为只有电晕放电发生时,才采集到紫外线传感信号;在实际实现时,紫外探测器的检测端与高压设备的距离可以为0~5m中的任一距离,从而可以较佳的探测到电晕放电过程中辐射的紫外线。
上述GPS模块与主控芯片(也可以为单片机)相连;单片机在预设的采集时间内读取每一分片时刻上GPS模块采集到的地理坐标;上述分片时刻与GPS模块的采集频率有关,且可以进行人为设定;当紫外传感器在M时刻接收到紫外光时,则可以表示在该M时刻上高压设备发生电晕放电,单片机将该时刻的地理坐标发送至液晶屏进行显示。
上述温湿度模块与主控芯片相连;单片机在预设的采集时间内读取每一分片时刻上温湿度模块采集到的温湿度;上述分片时刻与温湿度模块的采集频率有关,且可以进行人为设定;当紫外传感器在M时刻接收到紫外光时,则可以表示在M时刻上所述高压设备发生电晕放电,单片机将该时刻的温湿度数据发送至液晶屏进行显示。
参见图3所示的电晕放电检测装置的信号流向图,该装置工作过程如下:输电线路检测端为高压设备上,与靠近传感器或者与传感器接触的部分;紫外传感器采集到紫外线后,将该紫外线从光信号转换到电信号,由于得到的电信号幅度较小且不稳定;通过高压驱动电路及滤波电路对该电信号放大及滤波,将经过处理后的信号再传给主控芯片(该主控芯片可以为单片机STM32F429)进行数据处理;单片机接收经过处理的电信号后,生成摄像头控制指令,使摄像头打开并采集图像,并接收摄像头采集到的图像数据;生成液晶屏控制指令,使液晶屏打开并显示图像数据,从而显示高压设备电晕放电的具体位置,并显示高压设备的定位信息(即地理位置数据)及当前温湿度。在未接收到控制指令时,摄像头及显示屏均处于关闭状态;摄像头在采集图像,并将图像数据发送至单片机后,恢复关闭状态;液晶屏可以认为关闭,或显示一定时间后自动关闭。
进一步地,该装置还包括电源模块,该电源模块的电路如图4所示,该模块用于为高压驱动电路、滤波电路、单片机及摄像头供电;其中,单片机、显示屏等需要5V电源供电,SD卡、GPS/北斗模块等需要3.3V电源供电。电源模块的电压经DC-DC(direct current todirect current,直流转直流)隔离转化为5V,5V电压直接给需要该电压等级的设备供电,需要3.3V电压供电的设备可由5V电压经线性降压单元转化为3.3V,其中,电源模块中的电压转换电路如图5所示。
本发明实施例还提供了一种电晕放电检测系统,如图6所示,该系统包括高压设备60及电晕放电检测装置61。
本发明实施例提供的一种电晕放电检测系统,与上述实施例提供的一种电晕放电检测装置具有相同的技术特征,所以也能解决相同的技术问题,达到相同的技术效果。
本发明实施例所提供的一种电晕放电检测装置以及系统,具有如下优点:成本低、样机形式灵活,既可单独携带也可运与其他变电站设备进行一体化设计;定位准确,采用多传感器部署方式,对放电图形进行分割多区域检测紫外强度,有效识别定位产生紫外辐射的区域;检测速度快、及时发现高压设备的绝缘缺陷,提高变电站运行可靠性。
本发明实施例所提供的一种电晕放电检测装置以及系统的计算机程序产品,包括存储了程序代码的计算机可读存储介质,所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法,具体实现可参见方法实施例,在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统和/或装置的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
另外,在本发明实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是:以上所述实施例,仅为本发明的具体实施方式,用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,本发明的保护范围并不局限于此,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高压设备电晕放电的检测装置,其特征在于,所述装置设置于与高压设备设定距离的位置;所述装置包括依次连接的传感单元、中控单元和告警单元;所述传感单元包括多个传感器,多个所述传感器分别设置在所述高压设备的指定位置;
所述传感单元用于采集高压设备电晕放电产生的传感信号;
所述中控单元用于当所述传感信号大于设定阈值时,生成告警信号;
所述告警单元用于输出所述告警信号。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述传感器包括紫外线传感器;所述紫外线传感器用于采集所述高压设备电晕放电产生的紫外线传感信号。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述传感单元还包括高压驱动电路及滤波电路;
所述高压驱动电路用于对所述紫外线传感信号进行放大;
所述滤波电路用于对放大后的所述紫外线传感信号进行滤波。
4.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述传感单元还包括摄像头;所述中控单元还用于当所述传感信号大于设定阈值时,生成触发信号,以触发所述摄像头用于采集电晕放电的图像数据。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述告警单元包括显示屏及声光报警器;所述中控单元还用于将所述图像数据转换为所述显示屏相匹配的格式,以使所述显示屏显示所述图像数据;所述声光报警器用于发出声光报警。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述装置还包括SD卡;所述SD卡与所述中控单元连接;所述SD卡用于存储所述图像数据。
7.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置还包括GPS模块;所述GPS模块与所述中控单元连接;所述GPS模块用于按照设定频率采集所述传感器的的位置信息。
8.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置还包括温湿度模块;所述温湿度模块与所述中控单元连接;所述温湿度模块用于按照设定频率采集所述高压设备所处环境的温度数据及湿度数据。
9.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置还包括电源模块;所述电源模块用于为所述传感单元、所述中控单元及所述告警单元供电。
10.一种高压设备电晕放电的检测系统,其特征在于,所述系统包括高压设备及权利要求1-9任一项所述的装置。
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