CN206362883U - 一种输电线路局部放电信息采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种输电线路局部放电信息采集装置，包括紫外线采集模块、电源模块、高压发生电路、信号处理电路和处理模块；紫外线采集模块包括紫外线光学探测镜头和半导体光检测器，紫外线光学探测镜头的光线输出端与半导体光检测器的光线入射端对应设置，电源模块经高压发生电路连接半导体光检测器，半导体光检测器的信号输出端连接信号处理电路的信号输入端，信号处理电路的信号输出端连接处理模块。本实用新型能够利用输电线路局部放电过程中带电粒子释放出的紫外线，高效准确地检测到输电线路上的局部放电现象，并进行局部放电故障信息采集，为后续故障点位置确定及放电强度分析提供依据。

Description

一种输电线路局部放电信息采集装置

技术领域

本实用新型涉及一种输电线路故障采集检测装置，尤其涉及一种输电线路局部放电信息采集装置。

背景技术

电力系统结构复杂，故障种类繁多，且波及范围广，对居民生活影响较大。特别是目前频繁出现的雾闪问题，雾闪是指由于浓雾中所含的污染物较多，使输电线路受到“污染”，导致含雾空气导电率剧增，引起输电线路短路、跳闸或掉闸等故障，造成电网大面积断电，严重地影响到供电范围内居民正常生活。当输电线路因受“污染”而导致发生局部放电时，局部放电过程中所产生的带电粒子将会放出紫外线，因而可以将输电线路上局部放电所放射出的紫外线作为判断输电线路是否发生局部放电故障的判断信号。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种输电线路局部放电信息采集装置，能够利用输电线路局部放电过程中带电粒子释放出的紫外线，高效准确地检测到输电线路上的局部放电现象，并进行局部放电故障信息采集，为后续故障点位置确定及放电强度分析提供依据。

本实用新型采用下述技术方案：

一种输电线路局部放电信息采集装置，包括紫外线采集模块、电源模块、高压发生电路、信号处理电路和处理模块；紫外线采集模块包括紫外线光学探测镜头和半导体光检测器，紫外线光学探测镜头的光线输出端与半导体光检测器的光线入射端对应设置，电源模块经高压发生电路连接半导体光检测器，半导体光检测器的信号输出端连接信号处理电路的信号输入端，信号处理电路的信号输出端连接处理模块。

所述的信号处理电路包括放大电路和AD转换电路。

所述的放大电路包括第一放大器和第二放大器，半导体光检测器的信号输出端通过第一电容和第二电阻连接第一放大器的反相输入端，半导体光检测器的信号输出端在连接第一电容前还通过第一电阻接地，第一放大器的正相输入端通过第三电容接地，第一放大器的正电源输入端连接电路供电电源，第一放大器的负电源输入端接地，第一放大器的反相输入端与输出端之间连接有第二电容，第二电容两端并联有第三电阻，第一放大器的输出端通过第四电容和第四电阻连接第二放大器的反相输入端，第二放大器的正相输入端通过第六电容接地，第二放大器的反相输入端与输出端之间连接有第五电容，第五电容两端并联有第五电阻，第二放大器的输出端通过第七电容和第六电阻连接AD转换电路中AD转换芯片的信号输入端。

所述的半导体光检测器采用雪崩光电二极管。

所述的紫外线光学探测镜头的光线输出端与半导体光检测器的光线入射端通过避光外壳对应连接。

所述的紫外线采集模块还包括插接座和转动球体，插接座内部设置有与转动球体相匹配的球形容纳腔，转动球体卡设在球形容纳腔内，球形容纳腔底部开设有第一导线通槽，插接座左右两侧设置有顶紧螺栓通孔，顶紧螺栓通孔内设置有顶紧螺栓，顶紧螺栓的第一端与转动球体接触，顶紧螺栓的第二端位于插接座外侧，顶紧螺栓的第二端与插接座之间的顶紧螺栓上套设有处于拉伸状态的弹簧；转动球体沿径向开设有紫外线光学探测镜头安装槽，紫外线光学探测镜头设置在紫外线光学探测镜头安装槽内，紫外线光学探测镜头安装槽底部沿转动球体径向开设有第二导线通槽。

所述的第一导线通槽内和第二导线通槽内均设置有导线固定板。

所述的第二导线通槽底部设置有公插头。

还包括便携式手持壳体，便携式手持壳体为中空壳体，中空壳体前侧表面设置有多个紫外线采集模块插孔，紫外线采集模块插孔的形状与插接座相匹配，紫外线采集模块插孔底部设置有与公插头相匹配的母插头。

所述的插接座外表面设置有定位块，紫外线采集模块插孔开设有与定位块对应的定位槽，紫外线采集模块插孔还开设有与顶紧螺栓对应的顶紧螺栓容置槽。

本实用新型中，紫外线光学探测镜头能够检测到输电线路局部放电过程中带电粒子释放出的紫外线，半导体光检测器能够利用半导体P-N结的内光电效应，将光信号转变为电信号。因此，利用紫外线光学探测镜头接收紫外线，再通过半导体光检测器，即可判断出输电线路是否存在局部放电。本实用新型所采集到的紫外线信号最终输出至处理模块进行存储，作为后续故障点位置确定及放电强度分析的基础，本领域技术人员可依据此信息进行分析处理，转换成放电强度实时显示在外部显示器。

进一步的，紫外线光学探测镜头的光线输出端与半导体光检测器的光线入射端通过避光外壳对应连接，能够有效避免其他光线干扰，提高检测准确性。放大电路能够起到滤波（去噪，提高信噪比）、信号放大（放大倍数有限且可调，提高信号精度，使得回波信号没有淹没在噪声里）和阻抗匹配（在信号与噪声的竞争中做出合理的匹配来提升驱动能力，有效减少电路噪声扰动）的作用。本实用新型还设置了阵列式的角度可调的紫外线光学探测镜头组，紫外线光学探测镜头组由多组角度可调的特殊结构的紫外线采集模块组成，有效地扩大紫外线采集范围，并具有角度可调的优点。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为放大电路的电路图；

图3为紫外线采集模块的结构示意图；

图4为紫外线采集模块的俯视结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作以详细的描述：

如图1至图4所示，本实用新型所述的输电线路局部放电信息采集装置，包括紫外线采集模块、电源模块、高压发生电路、信号处理电路和处理模块。紫外线采集模块包括紫外线光学探测镜头1和半导体光检测器2，紫外线光学探测镜头1的光线输出端与半导体光检测器2的光线入射端对应设置，电源模块经高压发生电路连接半导体光检测器2，半导体光检测器2的信号输出端连接信号处理电路的信号输入端，信号处理电路的信号输出端连接处理模块。

紫外线光学探测镜头1能够检测到输电线路局部放电过程中带电粒子释放出的紫外线。半导体光检测器2能够利用半导体P-N结的内光电效应，将光信号转变为电信号。本实用新型中，半导体光检测器2可采用雪崩光电二极管。电源模块经高压发生电路能够产生较高的反向偏置电压并施加在雪崩光电二极管上，通过电离碰撞（雪崩击穿）在雪崩光电二极管中获得一个内部电流增益。雪崩光电二极管倍增区中采用氮化镓作为二极管材料，而氮化镓可用于紫外线的检测，因此，利用紫外线光学探测镜头1接收紫外线，再通过雪崩光电二极管，即可判断出输电线路是否存在局部放电。本实用新型所采集到的紫外线信号最终输出至处理模块进行存储，作为后续故障点位置确定及放电强度分析的基础，本领域技术人员可依据此信息进行分析处理，转换成放电强度实时显示在外部显示器。为了保证雪崩光电二极管能够准确检测到紫外线光学探测镜头1所接收的紫外线，紫外线光学探测镜头1的光线输出端与半导体光检测器2的光线入射端通过避光外壳3对应连接，以避免干扰，提高检测准确性。

信号处理电路包括放大电路和AD转换电路，放大电路可采用二级放大电路，二级放大电路能够有效地进行信号调理，包括滤波（去噪，提高信噪比），信号放大（放大倍数有限且可调，提高信号精度，使得回波信号没有淹没在噪声里），阻抗匹配（在信号与噪声的竞争中做出合理的匹配来提升驱动能力，有效减少电路噪声扰动）。

本实用新型中，放大电路包括第一放大器U1和第二放大器U2，半导体光检测器2的信号输出端通过第一电容C1和第二电阻R2连接第一放大器U1的反相输入端，半导体光检测器2的信号输出端在连接第一电容C1前还通过第一电阻R1接地，第一放大器U1的正相输入端通过第三电容C3接地，第一放大器U1的正电源输入端连接电路供电电源VCC，第一放大器U1的负电源输入端接地，第一放大器U1的反相输入端与输出端之间连接有第二电容C2，第二电容C2两端并联有第三电阻R3，第一放大器U1的输出端通过第四电容C4和第四电阻R4连接第二放大器U2的反相输入端，第二放大器U2的正相输入端通过第六电容C6接地，第二放大器U2的反相输入端与输出端之间连接有第五电容C5，第五电容C5两端并联有第五电阻R5，第二放大器U2的输出端通过第七电容C7和第六电阻R6连接AD转换电路中AD转换芯片的信号输入端。

由于在使用过程中，单个紫外线光学探测镜头1接收范围有限，为了能够提高检测效率，实现多角度大范围的紫外线采集，本实用新型还设置了阵列式的角度可调的紫外线光学探测镜头组，紫外线光学探测镜头组由多组角度可调的紫外线采集模块组成。

紫外线采集模块还包括插接座4和转动球体5，插接座4内部设置有与转动球体5相匹配的球形容纳腔6，转动球体5卡设在球形容纳腔6内且可以进行转动，球形容纳腔6底部开设有第一导线通槽7，插接座4左右两侧设置有顶紧螺栓通孔，顶紧螺栓通孔内设置有顶紧螺栓8，顶紧螺栓8的第一端与转动球体5接触，顶紧螺栓8的第二端位于插接座4外侧，顶紧螺栓8的第二端与插接座4之间的顶紧螺栓8上套设有处于拉伸状态的弹簧9；转动球体5沿径向开设有紫外线光学探测镜头安装槽，紫外线光学探测镜头1设置在紫外线光学探测镜头安装槽内，紫外线光学探测镜头安装槽底部沿转动球体5径向开设有第二导线通槽10。

在需要调节紫外线光学探测镜头1角度时，可直接转动紫外线光学探测镜头1，卡设在球形容纳腔6内的转动球体5可实现多角度调节功能，当角度调整到位后，由于紫外线光学探测镜头1重量较小，在弹簧9的作用下，顶紧螺栓8的第一端能够顶紧转动球体5表面，保证紫外线光学探测镜头1位置的固定。

为了保证插接座4和转动球体5在发生相对转动过程中，雪崩光电二极管的信号输出导线和高压发生电路的输入导线在与雪崩光电二极管的连接点不会发生脱落分离，本实用新型中。第一导线通槽7内和第二导线通槽10内均设置有导线固定板11，即可保证各个导线与雪崩光电二极管的稳定连接，不会因导线扯拽而发生连接失败。处于两个导线固定板11之间的导线，可套设具有弹性的导线外套并设置成螺旋状，具有弹性的导线外套为相关领域的常规技术，在此不再赘述。为了便于插接，第一导线通槽7底部设置有公插头12。

本实用新型中还设置有便携式手持壳体，便携式手持壳体为中空壳体，中空壳体前侧表面设置有多个紫外线采集模块插孔，本实施例中，中空壳体前侧表面设置有四个紫外线采集模块插孔。紫外线采集模块插孔的形状与插接座4相匹配，紫外线采集模块插孔底部设置有与公插头12相匹配的母插头。阵列式的角度可调的紫外线光学探测镜头组，可以有效地扩大紫外线采集范围，并具有角度可调的优点。为了保证插接的可靠性，插接座4外表面还设置有定位块13，紫外线采集模块插孔开设有与定位块对应的定位槽，紫外线采集模块插孔还开设有与顶紧螺栓8对应的顶紧螺栓容置槽。

Claims (10)

1.一种输电线路局部放电信息采集装置，其特征在于：包括紫外线采集模块、电源模块、高压发生电路、信号处理电路和处理模块；紫外线采集模块包括紫外线光学探测镜头和半导体光检测器，紫外线光学探测镜头的光线输出端与半导体光检测器的光线入射端对应设置，电源模块经高压发生电路连接半导体光检测器，半导体光检测器的信号输出端连接信号处理电路的信号输入端，信号处理电路的信号输出端连接处理模块。

2.根据权利要求1所述的输电线路局部放电信息采集装置，其特征在于：所述的信号处理电路包括放大电路和AD转换电路。

3.根据权利要求2所述的输电线路局部放电信息采集装置，其特征在于：所述的放大电路包括第一放大器和第二放大器，半导体光检测器的信号输出端通过第一电容和第二电阻连接第一放大器的反相输入端，半导体光检测器的信号输出端在连接第一电容前还通过第一电阻接地，第一放大器的正相输入端通过第三电容接地，第一放大器的正电源输入端连接电路供电电源，第一放大器的负电源输入端接地，第一放大器的反相输入端与输出端之间连接有第二电容，第二电容两端并联有第三电阻，第一放大器的输出端通过第四电容和第四电阻连接第二放大器的反相输入端，第二放大器的正相输入端通过第六电容接地，第二放大器的反相输入端与输出端之间连接有第五电容，第五电容两端并联有第五电阻，第二放大器的输出端通过第七电容和第六电阻连接AD转换电路中AD转换芯片的信号输入端。

4.根据权利要求1所述的输电线路局部放电信息采集装置，其特征在于：所述的半导体光检测器采用雪崩光电二极管。

5.根据权利要求1所述的输电线路局部放电信息采集装置，其特征在于：所述的紫外线光学探测镜头的光线输出端与半导体光检测器的光线入射端通过避光外壳对应连接。

6.根据权利要求1所述的输电线路局部放电信息采集装置，其特征在于：所述的紫外线采集模块还包括插接座和转动球体，插接座内部设置有与转动球体相匹配的球形容纳腔，转动球体卡设在球形容纳腔内，球形容纳腔底部开设有第一导线通槽，插接座左右两侧设置有顶紧螺栓通孔，顶紧螺栓通孔内设置有顶紧螺栓，顶紧螺栓的第一端与转动球体接触，顶紧螺栓的第二端位于插接座外侧，顶紧螺栓的第二端与插接座之间的顶紧螺栓上套设有处于拉伸状态的弹簧；转动球体沿径向开设有紫外线光学探测镜头安装槽，紫外线光学探测镜头设置在紫外线光学探测镜头安装槽内，紫外线光学探测镜头安装槽底部沿转动球体径向开设有第二导线通槽。

7.根据权利要求6所述的输电线路局部放电信息采集装置，其特征在于：所述的第一导线通槽内和第二导线通槽内均设置有导线固定板。

8.根据权利要求6所述的输电线路局部放电信息采集装置，其特征在于：所述的第一导线通槽底部设置有公插头。

9.根据权利要求8所述的输电线路局部放电信息采集装置，其特征在于：还包括便携式手持壳体，便携式手持壳体为中空壳体，中空壳体前侧表面设置有多个紫外线采集模块插孔，紫外线采集模块插孔的形状与插接座相匹配，紫外线采集模块插孔底部设置有与公插头相匹配的母插头。

10.根据权利要求9所述的输电线路局部放电信息采集装置，其特征在于：所述的插接座外表面设置有定位块，紫外线采集模块插孔开设有与定位块对应的定位槽，紫外线采集模块插孔还开设有与顶紧螺栓对应的顶紧螺栓容置槽。