CN205333788U - 一种绝缘子运行状态监测装置 - Google Patents

Abstract

一种绝缘子运行状态监测装置，包括变焦光学镜头、日盲紫外线检测单元、温湿度传感器、距离传感器。所述日盲紫外线检测单元包括紫外光敏管，紫外光敏管连接升压电路，升压电路连接脉冲处理电路。所述变焦光学镜头、日盲紫外线检测单元、温湿度传感器、距离传感器均连接到嵌入式处理模块，嵌入式处理模块分别连接上位机、液晶显示模块、声光报警模块；绝缘子连接电流传感器，电流传感器连接高通滤波器，高通滤波器连接放大器，放大器连接上位机。本实用新型一种绝缘子运行状态监测装置，对绝缘子的紫外线，环境温湿度与距离进行在线监测，以便在发现绝缘子在绝缘性能不良等异常现象时可及时采取相应对策对其进行调整，以减少电力系统的故障概率。

Description

一种绝缘子运行状态监测装置

技术领域

本实用新型一种绝缘子运行状态监测装置，涉及电力系统绝缘子故障监测领域。

背景技术

绝缘子是电力系统中十分重要的一类电气设备，其性能的优劣对整个输电系统的安全运行起着非常关键的作用。如何减少绝缘子劣化对输电系统造成的影响，已成为中国电力行业发展亟待解决的重要问题。为了保证电气设备安全可靠运行，需要对运行中电气设备的绝缘状况进行监测，随时掌握电气设备的安全性能，获取绝缘子的相关数据。近年来，国内外对绝缘子在线监测进行了大量研究。从目前市场上看，电测法仍是局部放电检测中最重要的手段，其中的脉冲电流法已经很成熟，由于其检测灵敏度很高，且容易进行放电量校准，采用高频检测阻抗还可准确再现局部放电脉冲波形，故在进行局部放电机理研究、实验室离线测试中占主导地位。但是，由于其易受到外电路的电磁干扰，使其灵敏度大大下降，在现场环境中，脉冲电流法应用并不很多。在非电类绝缘子在线监测方法中，基于日盲紫外线检测和评估绝缘子放电是目前的研究热点，但紫外脉冲法一般只检测单位时间内的脉冲数目，通常用以定性判断绝缘子运行工况。现有的绝缘子检测方法多是依靠现场巡检人员去用肉眼观察和用泄漏电流法登杆检测，该方法并不能准确及时判断绝缘子运行状况，在第一时间找出故障并进行排查，解除故障隐患。

发明内容

为了减少绝缘子故障概率、提高配变供电可靠性，本实用新型提供一种绝缘子运行状态监测装置，对绝缘子的紫外线，环境温湿度与距离进行在线监测，以便在发现绝缘子在绝缘性能不良等异常现象时可及时采取相应对策对其进行调整，以减少电力系统的故障概率。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种绝缘子运行状态监测装置，包括变焦光学镜头、日盲紫外线检测单元、温湿度传感器、距离传感器。所述日盲紫外线检测单元包括紫外光敏管，紫外光敏管连接升压电路，升压电路连接脉冲处理电路。所述变焦光学镜头、日盲紫外线检测单元、温湿度传感器、距离传感器均连接到嵌入式处理模块，嵌入式处理模块分别连接上位机、液晶显示模块、声光报警模块；绝缘子连接电流传感器，电流传感器连接高通滤波器，高通滤波器连接放大器，放大器连接上位机。

所述变焦光学镜头由多块透镜组成，实现焦距范围内的连续变焦，用于采集紫外光；所述日盲紫外线检测单元用于监测并获取绝缘子放出的紫外脉冲；所述温湿度传感器用于测量获取当前位置的温度、所处环境的湿度；所述距离传感器用于获取绝缘子与检测装置之间的距离。

所述上位机设有无线串口蓝牙模块。

所述液晶显示模块用于显示紫外脉冲数目、环境温湿度、距离；

所述声光报警模块用于在绝缘子运行异常时，做出报警指示。

本实用新型一种绝缘子运行状态监测装置，技术效果如下：

1）、该装置的测量标准由脉冲电流法提供，本实用新型拟在实验室中对某一型号绝缘子发出的紫外脉冲与脉冲电流同时进行监测，通过脉冲电流法确定绝缘子的运行状况并记录其紫外脉冲数，将该紫外脉冲数作为紫外脉冲法的判断依据，然后在户外工况中便可以直接通过紫外脉冲法，结合环境温湿度与距离，对该型号绝缘子运行状态进行在线监测，使检修人员能够及时采取相应对策，减少电力系统的故障概率。

2）、本实用新型装置能监测绝缘子放出的紫外脉冲，将紫外脉冲与实验室数据进行分析与对比，结合环境温湿度与距离，综合判断绝缘子工况，确认绝缘子是否能够正常工作。目前多数检测装置未将紫外脉冲法与光学变焦技术进行结合使用，而本实用新型中将该两种技术进行结合，使测量的精度提升不少。

3）、将紫外脉冲法与光学变焦技术结合，提高了测量精度，为绝缘子监测提供了准确依据。

4）、通过脉冲电流法确定紫外脉冲法的测试标准，提升了紫外脉冲装置的测试精度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本实用新型装置的紫外监测系统连接示意图；

图2为本实用新型装置的实验室实验系统连接示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种绝缘子运行状态监测装置，包括变焦光学镜头1、日盲紫外线检测单元2、温湿度传感器3、距离传感器4。

变焦光学镜头1：变焦光学镜头1采用机械补偿法，由多块透镜组成，可以实现焦距范围内的连续变焦，用以采集所需的紫外光。本能实用新型设计2倍变焦，其变焦范围为30~60mm，F数为3.5，可实现焦距范围内的连续变焦。满足了高压线电晕检测过程中要求紫外光学系统大视场搜索、小视场观测的需求。

日盲紫外线检测单元2：包括紫外光敏管，升压电路与脉冲信号处理电路，分别监测并获取绝缘子5放出的紫外脉冲，作为绝缘子5运行状况的判断依据。紫外光敏管GUVC-T10GD-L作为核心检测模块，它可以探测到波长为210-280nm的狭窄光源，它对可见光几乎完全没有感应，也不需要过滤任何可见光。系统经过实际试验和测试，最终选用紫外线传感器驱动电路的控制信号频率为300Hz，占空比为0.4的PWM信号，驱动电压幅值为220V，需用高压驱动，使紫外传感器既能得到较高的灵敏度，又有较少的干扰，能得到最好的测试效果。

温湿度传感器3：测量获取当前位置的温度和所处环境湿度。绝缘子5放电与周围空气中温度和湿度存在很大关系，因此在本实用新型中引入了温湿度传感器3。用来检测绝缘子5周围环境的温度与湿度值，可以辅助日盲型紫外线传感器测量，提高测量准确性。温湿度传感器3采用瑞士SCNSIRION公司生产的SHT75数字传感器。

距离传感器4：获取绝缘子与检测装置之间的距离。

所述日盲紫外线检测单元2、温湿度传感器3、距离传感器4与嵌入式处理模块6相连，将各个检测单元发来的信号进行搜集与处理，通过算法判断绝缘子的运行工况，判断绝缘子是否处于正常工作状态。与嵌入式处理模块6相连的还有上位机7、液晶显示模块8和声光报警模块9。

上位机7：为方便使用者可以直接在电脑上观察、记录数据，在硬件中引入了无线串口蓝牙模块。上位机7部分通过USB接口与放大器12、紫外监测系统连接以接收数据，并通过无线串口通讯向嵌入式处理模块6上传输数据，方便保存数据与后期处理。

液晶显示模块8：用于将紫外脉冲数目、环境温湿度以及距离显示在液晶屏中，便于用户观测。

声光报警模块9：通过绝缘子状态监测装置的判断，当发现绝缘子5运行时有异常时，及时对其作出报警指示，防止隐患问题变大。

其中，嵌入式处理模块6采用ATmega32作为核心处理器，ATmega32是基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。本实用新型包括ATmega32单片机、液晶显示器、蜂鸣器、温湿度传感器3。单片机通过I²C总线读取温湿度传感器3检测的温湿度数据，内部AD采样紫外脉冲个数，蜂鸣器用于报警提示。最后将数据综合起来，通过算法判断绝缘子5的损坏情况，将结果显示在液晶显示模块8上，并根据判断结果等级发出不同声音报警。

通过监测单元传感器对紫外脉冲输出信号进行收集，获得紫外脉冲数目；通过对温湿度传感器3的输出信号进行处理，得到环境温度数字信号与环境湿度数字信号。通过对距离传感器4的输出信号进行处理，得到装置与绝缘子5之间的当前距离。然后将这些数字信号均传送给嵌入式处理模块6，嵌入式处理模块6收到这些数字信号后，对其进行进一步处理与判断。将紫外脉冲与上位机7传送过来的实验数据进行对比，结合环境温湿度与距离，综合判断绝缘子工况，并显示在液晶屏上。监测人员通过观测液晶屏显示的数据，从而判断绝缘子5的运行状况。

传送给嵌入式处理模块6中的实验数据由实验室部分提供，实验室实验部分在实验室内完成，通过测试确定绝缘子5放出的脉冲电流并与标准进行对比，确定绝缘子5的工作状态，同时通过日盲紫外线检测单元2测得绝缘子5放出的紫外脉冲数，建立紫外脉冲与绝缘子5运行状况的对应关系并储存于上位机7；现场紫外测量部分获得了判断依据后，直接在线监测绝缘子5的紫外脉冲数，判断绝缘子5的运行状况。

实验室部分有：电流传感器10、高通滤波器11、放大器12、日盲紫外线检测单元2、上位机7。其中，

电流传感器10：为宽频带电流传感器，能感受到被测电流的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。其中，测量用脉冲电流传感器应满足频率范围宽、信号放大倍数大的基本要求。利用电磁感应原理设计传感器，其磁芯采用NiMn铁氧体，以提取有效的局放脉冲信号。传感器的有效频带为6kHz～17MHz。

高通滤波器11：允许高于某一截频的频率通过，而大大衰减较低频率的一种滤波器。它去掉了信号中不必要的低频成分或者说去掉了低频干扰。其中，由于绝缘子局放脉冲信号弱且频带宽而与工频、谐波和载波等干扰的频带相重叠。为有效提取脉冲信号成分，选用≥2MHz的频带为检测频带。脉冲信号处理前先滤波以提高信噪比。脉冲电流法主要研究脉冲的相位分布和幅值分布等统计特征，脉冲波形对检测结果影响很小。要求滤波器在<2MHz时有很高的衰减，上限截止频率尽量高，故设计了6阶巴沃斯滤波器，其下限截止频率为2MHz，增益为10。

放大器12：能把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。其中，为满足局放脉冲信号的频带要求，实用新型用AD817实现40dB高频放大器，高频放大器的工作频带>20MHz。

上位机7：本实用新型系统采用电脑作为上位机，进行数据存储于处理，可以解决采集到脉冲数据量过于庞大的问题。

Claims (5)

1.一种绝缘子运行状态监测装置，包括变焦光学镜头（1）、日盲紫外线检测单元（2）、温湿度传感器（3）、距离传感器（4），其特征在于，所述日盲紫外线检测单元（2）包括紫外光敏管，紫外光敏管连接升压电路，升压电路连接脉冲处理电路；所述变焦光学镜头（1）、日盲紫外线检测单元（2）、温湿度传感器（3）、距离传感器（4）均连接到嵌入式处理模块（6），嵌入式处理模块（6）分别连接上位机（7）、液晶显示模块（8）、声光报警模块（9）；绝缘子（5）连接电流传感器（10），电流传感器（10）连接高通滤波器（11），高通滤波器（11）连接放大器（12），放大器（12）连接上位机（7）。

2.根据权利要求1所述一种绝缘子运行状态监测装置，其特征在于，所述变焦光学镜头（1）由多块透镜组成，实现焦距范围内的连续变焦，用于采集紫外光；所述日盲紫外线检测单元（2）用于监测并获取绝缘子（5）放出的紫外脉冲；所述温湿度传感器（3）用于测量获取当前位置的温度、所处环境的湿度；所述距离传感器（4）用于获取绝缘子（5）与检测装置之间的距离。

3.根据权利要求1所述一种绝缘子运行状态监测装置，其特征在于，所述上位机（7）设有无线串口蓝牙模块。

4.根据权利要求1所述一种绝缘子运行状态监测装置，其特征在于，所述液晶显示模块（8）用于显示紫外脉冲数目、环境温湿度、距离。

5.根据权利要求1所述一种绝缘子运行状态监测装置，其特征在于，所述声光报警模块（9）用于在绝缘子（5）运行异常时，做出报警指示。