CN205210249U - 一种基于超声波传感器的局部放电检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种检测系统，更具体地说涉及一种基于超声波传感器的局部放电检测系统，且抗干扰，信号传输平稳，测量精确度高。超声波传感器用于检测超声波信号并将超声波信号转换为电信号，放大电路Ⅰ对电信号进行放大，放大电路Ⅰ完成超声波传感器与电光转换模块之间信号传输的阻抗匹配，电光转换模块将电信号转化为光信号进行传输。光电转换模块将光信号转化为电信号。带通滤波器接收光电转换模块输出的电信号并选取一定频率的电信号输出至放大电路Ⅱ。模数转换器对放大电路Ⅱ输出的电信号进行采样并将采样信号转换为数字信号输出至随机存取存储器。单片机调取随机存取存储器的信息并对信息进行处理。

Description

一种基于超声波传感器的局部放电检测系统

技术领域

本实用新型涉及一种检测系统，更具体地说涉及一种基于超声波传感器的局部放电检测系统。

背景技术

电气设备在高电压、高电场的作用下，运行过程中的放电、电磁力、热应力、湿热环境、有害的活性气体、油污、粉尘等都会造成绝缘材料性能的逐步劣化，同时这种劣化是不可逆的并且不断加速。因此在局部高电场作用下的高压设备中某些绝缘薄弱环节会发生局部放电。电力传输线是电力系统中的重要部分之一，其线路绝缘状况的好坏直接影响着电力系统是否能够安全运行。一旦发生故障，有可能发生大面积停电事故，给电力系统和国民经济带来巨大损失，因此电力系统非常重视电力传输线的状态，尤其是其绝缘介质的健康状况。随着电力系统的发展和电压等级的提高，局部放电已经成为电力线路绝缘劣化的主要原因之一，因而测量电力传输线的局部放电是及时发现故障隐患、预测运行寿命、保障电力传输线可靠运行的重要方法。由于人们非常关注电力运行的安全问题，所以对其局部放电机理和检测方法进行了大量的研究。局部放电的检测以局部放电所产生的各种现象为依据，通过能描述该现象的物理量来表征局部放电的状态。局部放电过程中会产生电脉冲、气体生成物、超声波、电磁辐射、光、局部过热以及产生能量损耗等现象，利用超声波检测局部放电是一项间接检测局部放电的方法之一。但是在超声波检测过程中，干扰大，信号传输质量差，如何改善检测系统是一项长期研究工作。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是：提供一种基于超声波传感器的局部放电检测系统，利用超声波传感器检测是否漏电，且抗干扰，信号传输平稳，测量精确度高。

为解决上述技术问题，本实用新型涉及一种检测系统，更具体地说涉及一种基于超声波传感器的局部放电检测系统，包括超声波传感器、放大电路Ⅰ、电光转换模块、光纤、光电转换模块、带通滤波器、放大电路Ⅱ、模数转换器、单片机、随机存取存储器、地址发生器、时钟芯片、串行总线和计算机，利用超声波传感器检测是否漏电，且抗干扰，信号传输平稳，测量精确度高。

放大电路Ⅰ一端与超声波传感器相连，另一端与电光转换模块相连，超声波传感器用于检测超声波信号并将超声波信号转换为电信号，放大电路Ⅰ对电信号进行放大，放大电路Ⅰ完成超声波传感器与电光转换模块之间信号传输的阻抗匹配，电光转换模块将电信号转化为光信号进行传输。光纤一端与电光转换模块相连，另一端与光电转换模块相连，光纤用于光信号的传输，光电转换模块将光信号转化为电信号。带通滤波器一端与光电转换模块相连，另一端与放大电路Ⅱ相连，带通滤波器接收光电转换模块输出的电信号并选取一定频率的电信号输出至放大电路Ⅱ，放大电路Ⅱ将信号进行放大传输。模数转换器一端与放大电路Ⅱ相连，另一端与随机存取存储器相连，模数转换器对放大电路Ⅱ输出的电信号进行采样并将采样信号转换为数字信号输出至随机存取存储器。随机存取存储器与单片机相连，单片机调取随机存取存储器的信息并对信息进行处理。模数转换器与单片机相连，单片机控制模数转换器的采样速率。地址发生器的输入端连接有时钟芯片和单片机，输出端连接有随机存取存储器，时钟芯片与单片机相连，时钟芯片控制地址发生器的脉冲发生频率，时钟芯片控制单片机的工作频率，地址发生器控制随机存取存储器的工作状态。串行总线一端与单片机相连，另一端与计算机相连，串行总线为单片机和计算机提供数据传输通道，计算机用于电流波形的显示。

作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于超声波传感器的局部放电检测系统所述的超声波传感器选用压电式超声波传感器，材质选用压电陶瓷。

作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于超声波传感器的局部放电检测系统所述的超声波传感器的中心频率选在80KHz到150KHz。

作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于超声波传感器的局部放电检测系统所述的光纤选择单模石英光纤。

本实用新型一种基于超声波传感器的局部放电检测系统的有益效果为：

a.实现电路漏电的监测；

b.检测效率高，精确度高；

c.安全性高。

附图说明

图1为本实用新型一种基于超声波传感器的局部放电检测系统的系统框图。

具体实施方式

在图1中，本实用新型涉及一种检测系统，更具体地说涉及一种基于超声波传感器的局部放电检测系统，包括超声波传感器、放大电路Ⅰ、电光转换模块、光纤、光电转换模块、带通滤波器、放大电路Ⅱ、模数转换器、单片机、随机存取存储器、地址发生器、时钟芯片、串行总线和计算机，利用超声波传感器检测是否漏电，且抗干扰，信号传输平稳，测量精确度高。

放大电路Ⅰ一端与超声波传感器相连，另一端与电光转换模块相连，超声波传感器用于检测超声波信号并将超声波信号转换为电信号，放大电路Ⅰ对电信号进行放大，放大电路Ⅰ完成超声波传感器与电光转换模块之间信号传输的阻抗匹配，电光转换模块将电信号转化为光信号进行传输。超声波传感器选用压电式超声波传感器，材质选用压电陶瓷。超声波传感器检测到漏电电能产生的超声波，超声波对超声波传感器施加压力，超声波传感器将压力变化转换为相应的电流变化。电流微弱且电平不稳，利用放大电路Ⅰ对超声波输出电流进行阻抗匹配，以降低信号干扰。由于超声波传感器所在环境存在各种电磁干扰，利用电光转换模块将电信号转换为光信号进行传输，大大提高了信号的传输精确性，提升了测量精度。超声波传感器的中心频率选在80KHz到150KHz。由于微弱电流信号频率大部分落在80KHz到300KHz之间，采用中心频率在80KHz到150KHz之间的超声波传感器，提升信号采样精确度。

光纤一端与电光转换模块相连，另一端与光电转换模块相连，光纤用于光信号的传输，光电转换模块将光信号转化为电信号。带通滤波器一端与光电转换模块相连，另一端与放大电路Ⅱ相连，带通滤波器接收光电转换模块输出的电信号并选取一定频率的电信号输出至放大电路Ⅱ，放大电路Ⅱ将信号进行放大传输。利用带通滤波器选通信号后，滤去了杂波干扰，提升了有用信号的识别度。信号较微弱，利用放大电路Ⅱ对信号进行放大后传输，提升了信号的采样大小的范围。

模数转换器一端与放大电路Ⅱ相连，另一端与随机存取存储器相连，模数转换器对放大电路Ⅱ输出的电信号进行采样并将采样信号转换为数字信号输出至随机存取存储器。随机存取存储器与单片机相连，单片机调取随机存取存储器的信息并对信息进行处理。模数转换器与单片机相连，单片机控制模数转换器的采样速率。地址发生器的输入端连接有时钟芯片和单片机，输出端连接有随机存取存储器，时钟芯片与单片机相连，时钟芯片控制地址发生器的脉冲发生频率，时钟芯片控制单片机的工作频率，地址发生器控制随机存取存储器的工作状态。由于单片机采样速率低，模数转换器的数据传输至随机存取存储器内进行缓存后供单片机调用。在每次采样之前，单片机给地址发生器端一个低电平脉冲，将地址发生器的输出清零，以使地址发生器的地址指向随机存取存储器的第一个存储单元。采样期间，每来一个时钟脉冲，在时钟信号的上升沿，地址发生器的数值加1，在相应时序的控制下将模数转换后数据依次存入随机存取存储器连续的地址单元之中，当达到预定的数据采集长度时，地址发生器的时钟脉冲被闭锁，地址发生器的地址也不再增加，采集停止。

串行总线一端与单片机相连，另一端与计算机相连，串行总线为单片机和计算机提供数据传输通道，计算机用于电流波形的显示。利用串行总线将信号传输至远程计算机端进行监控，降低了电磁辐射对人体的干扰。

当然上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于超声波传感器的局部放电检测系统，包括超声波传感器、放大电路Ⅰ、电光转换模块、光纤、光电转换模块、带通滤波器、放大电路Ⅱ、模数转换器、单片机、随机存取存储器、地址发生器、时钟芯片、串行总线和计算机，其特征在于：放大电路Ⅰ一端与超声波传感器相连，另一端与电光转换模块相连，超声波传感器用于检测超声波信号并将超声波信号转换为电信号，放大电路Ⅰ对电信号进行放大，放大电路Ⅰ完成超声波传感器与电光转换模块之间信号传输的阻抗匹配，电光转换模块将电信号转化为光信号进行传输；光纤一端与电光转换模块相连，另一端与光电转换模块相连，光纤用于光信号的传输，光电转换模块将光信号转化为电信号；带通滤波器一端与光电转换模块相连，另一端与放大电路Ⅱ相连，带通滤波器接收光电转换模块输出的电信号并选取一定频率的电信号输出至放大电路Ⅱ，放大电路Ⅱ将信号进行放大传输；模数转换器一端与放大电路Ⅱ相连，另一端与随机存取存储器相连，模数转换器对放大电路Ⅱ输出的电信号进行采样并将采样信号转换为数字信号输出至随机存取存储器；随机存取存储器与单片机相连，单片机调取随机存取存储器的信息并对信息进行处理；模数转换器与单片机相连，单片机控制模数转换器的采样速率；地址发生器的输入端连接有时钟芯片和单片机，输出端连接有随机存取存储器，时钟芯片与单片机相连，时钟芯片控制地址发生器的脉冲发生频率，时钟芯片控制单片机的工作频率，地址发生器控制随机存取存储器的工作状态；串行总线一端与单片机相连，另一端与计算机相连，串行总线为单片机和计算机提供数据传输通道，计算机用于电流波形的显示。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声波传感器的局部放电检测系统，其特征在于：所述超声波传感器选用压电式超声波传感器，材质选用压电陶瓷。

3.根据权利要求1所述的一种基于超声波传感器的局部放电检测系统，其特征在于：所述超声波传感器的中心频率选在80KHz到150KHz。

4.根据权利要求1所述的一种基于超声波传感器的局部放电检测系统，其特征在于：所述光纤选择单模石英光纤。