CN202837481U - 一种电力设备早期放电光学探测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电力设备早期放电光学探测电路，具体包括：紫外探头、前置放大电路、脉冲筛选电路、滤波调整电路、后置放大电路、A/D采样电路、处理器单元、温湿度采集模块和距离测试模块，紫外探头输出端与前置放大电路输入端相连接，前置放大电路的一个输出端与脉冲筛选电路输入端相连接，脉冲筛选电路输出端与处理器单元相连，前置放大电路另一个输出端与滤波调整电路输入端相连，滤波调整电路输出端通过后置放大电路与A/D采样电路输入端相连，A/D采样电路与处理器单元相连，处理器单元与温湿度采集模块和距离测试模块分别相连，其优点是通过对放电过程中紫外光距离检测和温湿度分析，在对放电目标进行故障诊断时具备客观统一的判断标准。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光学探测电路，尤其是涉及一种电力设备早期放电光学探测电路。
背景技术
随着我国电网规模的迅猛发展，电力设备的局部放电故障问题日益突出。局部放电故障早期一般表现为电晕放电，电晕放电是指电极附近电场强度超过一定值后，导致周围气体（通常是空气）局部电离而产生的一种自持放电现象。电晕属于高压脉冲放电，放电过程中会伴随等离子体的产生，它会使空气发生化学反应，产生臭氧及氧化氮等产物，引起电气设备的绝缘腐蚀和损坏，进而造成严重事故和电网瘫痪。
国际照明委员会（CIE）对紫外辐射波段进行了定义，即 100nm～400nm 的电磁辐射称为紫外线。具体分三个波段，即 UVA、UVB 和 UVC。 其中 UVC 波段范围为 100nm～280nm，其中 100nm～200nm属于真空紫外波段，在空气中很快被氧吸收形成臭氧，而太阳光谱中200nm～280nm波段的光在穿越大气平流层时又会被臭氧层强烈吸收，这个波段被称为日盲紫外波段，因此地面上缺少100～280nm波段的紫外光，在地面对UVC紫外波段的目标进行检测，即使晴朗的白天也可以避免太阳光的背景干扰，检测的准确度极高。
而电力设备早期局部放电放电正好会发出UVC波段的光，因此近年来针对UVC波段进行的电力设备早期放电紫外检测技术逐渐兴起，并且在西方国家电力系统中得到了极大推广应用，在我国也越来越受到重视。毫无疑问，如果能对电力设备的早期放电进行检测就可以及时预防电力事故的发生。
大多数电力设备暴露在空气当中，相关研究表明，相对于同样的放电漏电流，若环境温湿度发生变化，紫外光辐射强度很可能也会发生变化，因此紫外辐射强度的检测会受到温湿度的影响。而目前电晕紫外检测仪器不能结合温湿度对放电进行检测。
此外，放电过程中的紫外光辐射强度与距离的平方成反比，而实际的光学仪器检测距离往往各不相同，目前的电晕紫外检测仪器缺少距离检测和分析的功能，因此在对放电目标进行故障诊断时往往缺少客观统一的判断标准。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有温湿度采集功能的电力设备早期放电的光学探测仪器电路。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电力设备早期放电光学探测电路，具体包括：紫外探头、前置放大电路、脉冲筛选电路、滤波调整电路、后置放大电路、A/D采样电路、处理器单元、温湿度采集模块和距离测试模块，所述的紫外探头的输出端与所述的前置放大电路的输入端相连接，所述的前置放大电路的一个输出端与所述的脉冲筛选电路的输入端相连接，所述的脉冲筛选电路的输出端与所述的处理器单元相连，所述的前置放大电路的另一个输出端与所述的滤波调整电路的输入端相连，所述的滤波调整电路的输出端通过所述的后置放大电路与所述的A/D采样电路的输入端相连，所述的A/D采样电路的输出端与所述的处理器单元相连，所述的处理器单元与所述的温湿度采集模块相连，所述的处理器单元与所述的距离测试模块相连。
所述的距离测试模块与所述的处理器单元通过RS232或者RS485接口相连。
所述的紫外探头为响应波段为100～280nm的光电探测器，或者由光电倍增管加100～280nm带通紫外滤光片组合构成。
所述的处理器单元为以单片机或者DSP或者ARM或者FPGA为核心的微处理器单元。
所述的处理器单元还外接一个用于输入测试距离数据的键盘输入电路。
所述的处理器单元还外接一个温湿度显示模块。
所述的处理器单元还外接一个用于能够显示实际测试距离下的紫外强度测试数据以及与之对应的1m参考距离下的电晕紫外辐射强度的液晶显示模块。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于通过对放电过程中所产生辐射的温湿度分析和紫外光距离检测，在对放电目标进行故障诊断时具备客观统一的判断标准。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
一种电力设备早期放电光学探测电路，具体包括紫外探头1、前置放大电路2、脉冲筛选电路3、滤波调整电路4 、后置放大电路5、A/D采样电路6、处理器单元7几部分，处理器单元7还对外连接一个液晶显示模块71，一个温湿度采集模块72，一个距离测试模块73，一个键盘输入模块74。
紫外探头1可由响应波段为100～280nm的光电探测器单独构成，也可由光电倍增管加100～280nm带通紫外滤光片组合构成，前置放大电路2由运放电路组成，脉冲筛选电路3由两个比较电路组成，滤波调整电路4由高通滤波器电路组成，后置放大电路5由增益可调放大电路组成，A/D采样电路6由一个高速模数转换电路组成，处理器单元7为以单片机或者DSP或者ARM或者FPGA为核心的微处理器单元。
工作时，电力设备早期放电辐射出的紫外光照射到紫外探头1上。因为紫外探头1由响应波段为100～280nm的光电探测器单独构成，或是由光电倍增管加100～280nm带通紫外滤光片组合构成，所以探头只对100～280nm范围内的电晕紫外信号进行响应，这样即使在晴朗的白天也会避开太阳光的干扰，信号误检率很低。当远距离测试早期放电辐射的紫外信号时，紫外探头1的电压输出信号（通常为脉冲信号）一般输出较弱，因此需要前置放大电路2进行电压信号放大。
当紫外信号极其微弱时，可采用统计紫外光脉冲的方式进行信号强度检测，具体做法是，将前置放大电路2输出的信号脉冲接入到脉冲筛选电路3，通过脉冲筛选电路3的两个比较电路与设定的电压幅值范围进行比较，当脉冲电压幅值超出这个设定的范围，可认为是噪声引起的紫外脉冲；当信号脉冲落在这个设定的电压幅值范围内可认为是正常的紫外脉冲信号。
当紫外信号较强时，将前置放大电路2的输出脉冲信号，接入到滤波调整电路4进行高通滤波，滤除由电源引入的低频干扰。经过滤波后的脉冲信号进入后置放大电路5，即增益可调放大电路，调整放大倍数，使信号满足AD采样电路的输入要求。调整好放大倍数的脉冲信号进入到A/D采样电路6，由高速模数转换电路转换成离散的数字信号。
当紫外信号极其微弱时，通过处理器单元7对紫外脉冲信号进行个数统计可以获得早期放电的紫外辐射强度；当紫外信号较强时，可以通过处理器单元7对A/D采样电路6的数字信号进行N次采样累加求和，然后除以采样次数N就可以获得平均每次采样对应的电压信号，用这个平均的电压信号来表示放电紫外辐射强度。
处理器单元7还对外连接一个液晶显示模块71，一个温湿度采集模块72，一个距离测试模块73，一个键盘输入模块74。其中液晶显示模块71显示在测试位置探测到的紫外辐射强度大小、在参考距离（设为1m）下的紫外辐射强度的大小，以及温湿度、测试距离等重要参数。温湿度采集模块72用来采集每次测试环境下的温湿度数据；距离测试模块73与处理器单元7通过RS232或者RS485接口进行串行通信，用来测量每一次测试光学探测仪器离放电目标的距离。在距离测试模块73与本光学探测仪器不进行数据通信的条件下的一种变通的提供测试距离的方法，具体做法是通过键盘输入模块74将距离测试模块测得的距离数值输入到系统中去。
为了给出一个客观的放电强度参考依据，可将任何测试距离下探测到的紫外辐射强度折算成1m参考距离下的紫外辐射强度，并统一以参考距离下的紫外辐射强度为判断电晕放电紫外辐射强度的客观依据。设离放电目标1m处探测到的紫外辐射强度为I 1 ，仪器测试位置处探测到的紫外辐射强度为I x ，则二者的关系遵照如下关系：I x =（x 2 ）×I 1 ，其中x表示光学探测仪器离放电目标的距离。这样，无论任何距离下探测的紫外辐射强度是多大，都可以折算成1m参考距离下的紫外辐射强度。比较各个不同放电目标的紫外辐射强度只需要比较1m参考距离下的紫外辐射强度就可以了，这为电力设备早期放电故障等级判断提供了一个客观和统一的标准。
Claims (7)
1.一种电力设备早期放电光学探测电路，具体包括：紫外探头、前置放大电路、脉冲筛选电路、滤波调整电路、后置放大电路、A/D采样电路、处理器单元、温湿度采集模块和距离测试模块，其特征在于：所述的紫外探头的输出端与所述的前置放大电路的输入端相连接，所述的前置放大电路的一个输出端与所述的脉冲筛选电路的输入端相连接，所述的脉冲筛选电路的输出端与所述的处理器单元相连，所述的前置放大电路的另一个输出端与所述的滤波调整电路的输入端相连，所述的滤波调整电路的输出端通过所述的后置放大电路与所述的A/D采样电路的输入端相连，所述的A/D采样电路的输出端与所述的处理器单元相连，所述的处理器单元与所述的温湿度采集模块相连，所述的处理器单元与所述的距离测试模块相连。
2.根据权利要求1所述的一种电力设备早期放电光学探测电路，其特征在于：所述的距离测试模块与所述的处理器单元通过RS232或者RS485接口相连。
3.根据权利要求2所述的一种电力设备早期放电光学探测电路，其特征在于：所述的紫外探头为响应波段为100～280nm的光电探测器，或者由光电倍增管加100～280nm带通紫外滤光片组合构成。
4.根据权利要求3所述的一种电力设备早期放电光学探测电路，其特征在于：所述的处理器单元为以单片机或者DSP或者ARM或者FPGA为核心的微处理器单元。
5. 根据权利要求4所述的一种电力设备早期放电光学探测电路，其特征在于：所述的处理器单元还外接一个用于输入测试距离数据的键盘输入电路。
6.根据权利要求5所述的一种电力设备早期放电光学探测电路，其特征在于：所述的处理器单元还外接一个温湿度显示模块。
7.根据权利要求6所述的一种电力设备早期放电光学探测电路，其特征在于：所述的处理器单元还外接一个用于能够显示实际测试距离下的紫外强度测试数据以及与之对应的1m参考距离下的电晕紫外辐射强度的液晶显示模块。
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