CN112444709A - 一种用于变压器的法兰式无线传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于变压器的法兰式无线传感器，包括壳体，所述壳体内设置有UHF天线模块、信号处理模块、无线通讯模块和供电模块；所述UHF天线模块用于接收电力设备中的局部放电信号；所述信号处理模块用于对所述UHF天线采集的UHF局部放电信号放大、滤波，并将生成检波信号转换为数字信号；所述无线通讯模块用于将处理后的信号传输给外部节点或者后台的上位机；所述供电模块用于对所述信号处理模块和所述无线通讯模块供电。本发明通过将传感器分为隔离层、天线层和法兰层三层，将模块分别内置在三个不同的隔层内，在不影响现有变压器结构的基础上，解决了现有局放传感器监测频带窄、局放信号不能完全接收的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及变压器传感器技术领域，特别涉及一种用于变压器的法兰式无线传感器。
背景技术
局部放电是变压器绝缘性能优劣的最主要的表现形式，变压器出现局部放电后，其外部绝缘材料将会遭到破坏，致使绝缘情况进一步恶化。为了避免局部放电造成的巨大危害，局部放电监测技术由此形成。变压器局部放电检测能够检测早期内在的绝缘缺陷，便于工作人员及早发现问题，防止放电情况恶化，从而提高电力系统的可靠性。在变压器的诸多事故中，绝缘方面的故障占大多数。已有研究结果表明，局部放电是反映变压器内部绝缘缺陷最灵敏的参数之一。故而，对变压器内的局部放电进行在线检测，能够及时了解绝缘恶化的程度，掌握内部绝缘状态，并制定相应的检修对策，防止变压器出现突发事故，这对提高电力系统的稳定性，减少国民经济的损失具有重要的意义。
变压器局部放电特高频检测中的关键技术是传感器。传感器性能的好坏直接影响到信号的提取，进而影响到放电的识别。内置式UHF传感器检测PD信号有检测灵敏度高和抗干扰能力强的优点。放油阀式和介质窗口式安装方式下所采用的UHF传感器均为内置式传感器。目前常用的内置式传感器主要有：采用油阀式安装方式的Hilbert分形天线、探针式天线等和采用介质窗口安装方式的圆盘传感器、单极子天线、螺旋天线等。
近几年来，超高频检测的技术发展主要集中在传感器，随着技术的不断发展，涌现出一大批不同结构，不同类型的超高频传感器，主流的研究方向分为填写的小型化和宽频化，包括宽频天线剖面高度降低和辐射面积的缩小，或者将窄带天下进行展频，主要采取多频段方式，而小型化和宽频化很难做到统一，这一点在低频带体现的尤为明显。
依据变压器中局部放电特高频信号特性的分析，该局部放电信号的频带分布十分广泛，主要分布频带为300MHz～3GHz。而当前的局放传感器检测频带主要集中在300MHz～1.5MHz范围内，且检测频带普遍偏窄。
超宽带特高频天线作为接收局部放电信号的接收装置，其整体性能的好坏直接影响到整个测量系统的数据的准确度。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种用于变压器的法兰式无线传感器，在不影响现有变压器结构的基础上，解决了现有局放传感器监测频带窄、局放信号不能完全接收的缺点。
本发明实施例提供了一种用于变压器的法兰式无线传感器，包括壳体，所述壳体内设置有UHF天线模块、信号处理模块、无线通讯模块和供电模块。
所述UHF天线模块用于接收电力设备中的局部放电信号。
所述信号处理模块用于对所述UHF天线采集的UHF局部放电信号放大、滤波，并将生成检波信号转换为数字信号。
所述无线通讯模块用于将处理后的信号传输给外部节点或者后台的上位机。
所述供电模块用于对所述信号处理模块和所述无线通讯模块供电。
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，所述UHF天线模块包括天线和微带巴伦。
所述天线采用宽频天线或者平面等角螺旋天线。
所述微带巴伦可替换成阻抗变换器。
可利用其他宽频带天线来实现传感器的宽频采集功能。
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，所述信号处理模块包括依次连接的UHF信号放大电路、滤波电路、检波电路和高速数据采集卡。
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，所述无线通讯模块包括核心MCU和无线通讯单元。
所述无线通讯单元采用wifi或LoRa或ZigBee或NB-IoT通讯。
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，所述供电模块采用锂电池。
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，所述壳体包括依次连接的隔离层、天线层和法兰层。
所述隔离层将所述天线层、所述法兰层与变压器油隔离。
所述UHF天线模块设置在所述天线层内部。
所述信号处理模块、所述无线通讯模块和所述供电模块设置在所述法兰层内部。
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，所述隔离层采用防腐蚀材料，防止天线层被腐蚀影响性能。
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，所述法兰层的底部通过螺纹安装底盖，便于对内部放置的模块进行检修、更换。
本发明实施例的有益效果是：
本发明通过将传感器分为隔离层、天线层和法兰层三层，将模块分别内置在三个不同的隔层内，在不影响现有变压器结构的基础上，解决了现有局放传感器监测频带窄、局放信号不能完全接收的缺点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明用于变压器的法兰式无线传感器结构示意图；
图2为本发明用于变压器的法兰式无线传感器的天线结构示意图。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件能够以各种不同的配置来布置和设计。
请参照图1至图2，本发明的实施例提供一种用于变压器的法兰式无线传感器，包括壳体，所述壳体内设置有UHF天线模块、信号处理模块、无线通讯模块和供电模块。
所述UHF天线模块用于接收电力设备中的局部放电信号。
所述信号处理模块用于对所述UHF天线采集的UHF局部放电信号放大、滤波，并将生成检波信号转换为数字信号。
所述无线通讯模块用于将处理后的信号传输给外部节点或者后台的上位机。
所述供电模块用于对所述信号处理模块和所述无线通讯模块供电。
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，所述UHF天线模块包括天线和微带巴伦。
所述天线采用宽频天线或者平面等角螺旋天线。
所述微带巴伦可替换成阻抗变换器。
可利用其他宽频带天线来实现传感器的宽频采集功能。
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，所述信号处理模块包括依次连接的UHF信号放大电路、滤波电路、检波电路和高速数据采集卡。
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，所述无线通讯模块包括核心MCU和无线通讯单元。
所述无线通讯单元采用wifi或LoRa或ZigBee或NB-IoT通讯。
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，所述供电模块采用锂电池。
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，所述壳体包括依次连接的隔离层、天线层和法兰层。
所述隔离层将所述天线层、所述法兰层与变压器油隔离。
所述UHF天线模块设置在所述天线层内部。
所述信号处理模块、所述无线通讯模块和所述供电模块设置在所述法兰层内部。
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，所述隔离层采用防腐蚀材料，防止天线层被腐蚀影响性能。
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，所述法兰层的底部通过螺纹安装底盖，便于对内部放置的模块进行检修、更换。
本发明实施例旨在保护一种用于变压器的法兰式无线传感器，具备如下效果：
本发明通过将传感器分为隔离层、天线层和法兰层三层，将模块分别内置在三个不同的隔层内，在不影响现有变压器结构的基础上，解决了现有局放传感器监测频带窄、局放信号不能完全接收的缺点。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (9)
1.一种用于变压器的法兰式无线传感器，其特征在于，包括壳体，所述壳体内设置有UHF天线模块、信号处理模块、无线通讯模块和供电模块；
所述UHF天线模块用于接收电力设备中的局部放电信号；
所述信号处理模块用于对所述UHF天线采集的UHF局部放电信号放大、滤波，并将生成检波信号转换为数字信号；
所述无线通讯模块用于将处理后的信号传输给外部节点或者后台的上位机；
所述供电模块用于对所述信号处理模块和所述无线通讯模块供电。
2.根据权利要求1所述的用于变压器的法兰式无线传感器，其特征在于，所述UHF天线模块包括天线和微带巴伦。
3.根据权利要求1所述的用于变压器的法兰式无线传感器，其特征在于，所述天线采用宽频天线或者平面等角螺旋天线。
4.根据权利要求1所述的用于变压器的法兰式无线传感器，其特征在于，所述信号处理模块包括依次连接的UHF信号放大电路、滤波电路、检波电路和高速数据采集卡。
5.根据权利要求1所述的用于变压器的法兰式无线传感器，其特征在于，所述无线通讯模块包括核心MCU和无线通讯单元。
6.根据权利要求1所述的用于变压器的法兰式无线传感器，其特征在于，所述供电模块采用锂电池。
7.根据权利要求1所述的用于变压器的法兰式无线传感器，其特征在于，所述壳体包括依次连接的隔离层、天线层和法兰层；
所述隔离层将所述天线层、所述法兰层与变压器油隔离；
所述UHF天线模块设置在所述天线层内部；
所述信号处理模块、所述无线通讯模块和所述供电模块设置在所述法兰层内部。
8.根据权利要求7所述的用于变压器的法兰式无线传感器，其特征在于，所述隔离层采用防腐蚀材料。
9.根据权利要求7所述的用于变压器的法兰式无线传感器，其特征在于，所述法兰层的底部通过螺纹安装底盖。
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