CN207198284U

CN207198284U - 一种局部放电检测装置

Info

Publication number: CN207198284U
Application number: CN201720804776.8U
Authority: CN
Inventors: 聂雄; 聂一雄; 徐卫东; 曾锦河; 刁庆宪
Original assignee: GUANGDONG PURLUX ELECTRIC CO Ltd; Guangdong University of Technology
Current assignee: GUANGDONG PURLUX ELECTRIC CO Ltd; Guangdong University of Technology
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2018-04-06
Anticipated expiration: 2027-07-04

Abstract

本申请公开了一种局部放电检测装置，包括：用于采集局部放电产生的高频超声信号的超声波谐振传感器；与超声波谐振传感器相连、用于将高频超声信号进行滤波和放大的预处理电路；与预处理电路相连、用于判断高频超声信号是否超过预设阈值的处理器；与处理器相连、用于当处理器判定高频超声信号超过预设阈值则报警的报警装置。本申请通过超声波传感器采集高频超声信号，由预处理电路对高频超声信号进行滤波和放大，再由处理器计算高频超声信号得出局部放电量，判断局部放电量是否超过预设的阈值，如果超过，则发送报警信息至报警装置，以使报警装置报警，从而实现不用断电便可实时在线测量高压绝缘电气设备是否发生局部放电，从而保证了线路的安全。

Description

一种局部放电检测装置

技术领域

本实用新型涉及电力检测技术领域，特别涉及一种局部放电检测装置。

背景技术

随着电力设备技术的不断提升，开关柜、等配电设备被广泛运用在变电站中，开关柜运行状态的好坏直接影响到整个变电环节甚至电力系统的供电可靠性。开关柜、内部电磁环境复杂，空间狭小，极易发生因绝缘老化导致的绝缘故障，如果处置不及时，会使得开关柜运行状态恶化甚至烧毁，据统计自2014年以来，全国发生因绝缘击穿而导致的故障共有56次，占开关柜故障总数的14.3％，因此有必要对开关柜在带电运行状态下局部放电展开研究，可以及时有效的掌握设备内部局部放电以及判断开关柜绝缘状况，将设备故障降到最低。

目前检测局部放电的方法有很多，主要有红外成像法、脉冲电流法、以及超高频法等，上述检测方法过程复杂，成本昂贵，有时还需要对某种设备进行局部放电实验才能检测，因此，只能采用定期检测，导致在检测空白期难以保证电路的安全性。

因此，如何研发一种能够实时在线检测局部放电的装置，保证线路的安全，成为了当前的研究方向。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种局部放电检测装置，以实现实时在线检测局部放电，保证线路的安全。其具体方案如下：

一种局部放电检测装置，包括：

用于采集局部放电产生的高频超声信号的超声波谐振传感器；

与所述超声波谐振传感器相连、用于将所述高频超声信号进行滤波和放大的预处理电路；

与所述预处理电路相连、用于判断所述高频超声信号是否超过预设阈值的处理器；

与所述处理器相连、用于当所述处理器判定所述高频超声信号超过预设阈值则报警的报警装置。

可选的，还包括：与所述处理器相连、用于显示检测结果的显示屏。

可选的，还包括：与所述处理器相连、用于存储历史检测结果的存储器。

可选的，还包括：与所述处理器相连、用于接收用户输入的查询信息的查询按钮。

可选的，所述预处理电路包括串联的带通滤波电路和放大电路。

本实用新型中，局部放电检测装置，包括：用于采集局部放电产生的高频超声信号的超声波谐振传感器；与超声波谐振传感器相连、用于将高频超声信号进行滤波和放大的预处理电路；与预处理电路相连、用于判断高频超声信号是否超过预设阈值的处理器；与处理器相连、用于当处理器判定高频超声信号超过预设阈值则报警的报警装置。

本实用新型实施例通过超声波传感器采集到高压绝缘电气设备的高频超声信号，将高频超声信号经过预处理电路进行滤波和放大再发送至处理器，由处理器通过计算高频超声信号得出局部放电量，判断局部放电量是否超过预设的阈值，如果超过，则判定当前被检测的高压绝缘电气设备发生局部放电现象，并发送报警信息至报警装置，以使报警装置报警，提醒操作人员发生局部放电现象，从而实现不用断电便可实时在线测量高压绝缘电气设备是否发生局部放电，从而保证了线路的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的一种局部放电检测装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例公开的另一种局部放电检测装置结构示意图

图3为本实用新型实施例公开的一种放大电路结构示意图；

图4为本实用新型实施例公开的一种带通滤波电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种局部放电检测装置，应用于高压绝缘电气设备，参见图1所示，该装置包括，用于采集局部放电产生的高频超声信号的超声波谐振传感器11；与超声波谐振传感器11相连、用于将高频超声信号进行滤波和放大的预处理电路12；与预处理电路12相连、用于判断高频超声信号是否超过预设阈值的处理器13；与处理器13相连、用于当处理器13判定高频超声信号超过预设阈值则报警的报警装置14。

可以理解的是，局部放电在发生时伴随着高频信号的产生，通过设计与局部放电信号相接近频带范围的传感器就能采集到局部放电信号，因此，利用超声谐振传感器优越的压电效应，将声音信号转换成电压信号，以用来进行局部放电的检测。

进一步的，由于在局部放电信号采集过程中虽然会接收到所有频率带宽的信号，但是也会夹杂大量的噪声信号，所以谐振耦合电路来采集高频信号，根据局部放电信号特征，一般局部放电发生时产生的高频信号频率在100k到500k范围居多，所以在谐振上选用300k的谐振频率作为中心接收频率，这样就避免了背景噪声干扰造成信号采集不准确导致的结果误差。

其中，超声波谐振传感器11采集到的高频超声信号输送给预处理电路12，高频超声信号在预处理电路12中进行滤波处理，去除不在预设范围内的信号，例如，预设范围为10KHz至500KHz之间，高频超声信号中频率低于10KHz和频率高于500KHz的信号将被滤除，在对高频超声信号滤波处理后，再进行放大处理，以使高频超声信号更加清晰，例如，可以对高频超声信号放大10倍，最后将经过滤波和放大后预处理完毕的高频超声信号发送至处理器13，以使处理器13判断高频超声信号是否超过预设阈值。

其中，处理器13可以采用STM32芯片，以控制超声波谐振传感器11采集高频超声信号，并在ARM系统框架内对数据进行实时处理，软件程序可以在KEIL5中进行编写，最后通过串口将编译好的程序下载到局部放电检测装置中，处理器13还可以对高频超声信号进行模数转换，可以通过IIC协议将模拟信号数据转换成数字信号，数字精度达到1/4096，避免了因局部放电发生时间太短，造成采样数据的丢失和遗漏，且采用IIC数据总线进行数据的传输有助于提高系统的响应速度。

其中，报警装置14可以为发光二极管，也可以是蜂鸣器，当报警装置14接收到处理器13发送的报警信息后，便可以进行报警，以便于及时提醒用户当前被检测的高压绝缘电气设备发生局部放电现象。

本实用新型实施例的局部放电检测装置的工作过程可以为超声波传感器11采集高压绝缘电气设备的高频超声信号，将高频超声信号经过预处理电路12进行滤波和放大再发送给处理器13，处理器13通过函数拟合得出电信号与局部放电量之间的关系式，计算出局部放电量判断高频超声信号检测出的局部放电量是否超过预设阈值，如果未超过则不报警，如果超过，则判定当前被检测的高压绝缘电气设备发生局部放电现象，并发送报警信息至报警装置14，以使报警装置14报警。

可见，本实用新型实施例通过超声波传感器采集到高压绝缘电气设备的高频超声信号，将高频超声信号经过预处理电路12进行滤波和放大再发送至处理器13，由处理器13通过计算高频超声信号得出局部放电量，判断局部放电量是否超过预设的阈值，如果超过，则判定当前被检测的高压绝缘电气设备发生局部放电现象，并发送报警信息至报警装置14，以使报警装置14报警，提醒操作人员发生局部放电现象，从而实现不用断电便可实时在线测量高压绝缘电气设备是否发生局部放电，从而保证了线路的安全。

本实用新型实施例公开了一种具体的局部放电检测装置，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。参见图2所示，具体的：

本实用新型实施例中，预处理电路12可以包括串联的带通滤波电路和放大电路；其中，

参见图3所示，放大电路包括INA118运放芯片、第一电阻R1C、第二电阻R2C、第三电阻R3C、第四电阻R4C、第一电容C1C、第二电容C2C、第三电容C3C、第一二极管D1C、第二二极管D2C；其中，第一电阻R1C连接在INA118运放芯片的第一管脚和第八管脚之间，INA118运放芯片的第二管脚和第三管脚作为输入端，第三电阻R3C的一端、第二二极管D2C的正极、第三电容C3C的一端、第二电容C2C的一端、第二电阻R2C的一端和INA118运放芯片的第四管脚均接地，第三电阻R3C的另一端、第四电阻R4C的一端和INA118运放芯片的第五管脚相互连接，第四电阻R4C的另一端、INA118运放芯片的第七管脚、第三电容C3C的另一端均接电源，述INA118运放芯片的第六管脚与第一电容C1C的一端连接，第一电容C1C的另一端、第二二极管D2C的负极和第一二极管D1C的正极相互连接，第一二极管D1C的负极、第二电容C2C的另一端和第二电阻R2C的另一端相互连接，第二电阻R2C的另一端与处理器13相连。其中，第一电阻R1C为增益电阻，增益电阻公式可以为R＝50kΩ/(G-1)。

参见图4所示，带通滤波电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一运算放大器U1和第二运算放大器U2；其中，第一电阻R1的一端与INA118芯片的第六管脚相连，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端相连，第二电阻R2另一端、第一运算放大器U1的同相输入端和第一电容C1的一端相互连接，第一电容C1的另一端接地，第一运算放大器U1的反相输入端、第三电阻R3的一端和第四电阻R4的一端相互连接，第一运算放大器U1的正电源端和负电源端分别接电源，第三电阻R3的另一端接地，第四电阻R4的另一端、第一运算放大器U1的输出端、第三电容C3的一端和第二电容C2的一端相互连接，第二电容C2的另一端连接在第一电阻R1和第二电阻R2之间，第三电容C3的另一端、第五电阻R5的一端、第五电容C5的一端和第四电容C4的一端相连，第五电阻R5的另一端接地，第四电容C4的另一端、第六电阻 R6的一端和第二运算放大器U2的反相输入端相互连接，第六电阻R6的另一端、运算放大器的输出端和第五电容C5的另一端相互连接，第七电阻R7的一端与运算放大电路的同相输入端相连，第七电阻R7的另一端接地，第二运算放大器U2的输出端与处理器13相连。

可以理解的是，低通截止频率和高通截止频率可以分别由低通截止频率计算公式和高通截止频率计算公式计算得出；其中，

低通截止频率计算公式为：

高通截止频率计算公式为：

其中，f₀为低通截止频率，C₁为第一电容的阻值，C₂为第二电容的阻值，C₄为第四电容的阻值，C₅为第五电容的阻值，R₁为第一电阻的阻值，R₄为第四电阻的阻值，R₅为第五电阻的阻值，R₆为第六电阻的阻值，f_p为高通截止频率，上述电路元件均为带通滤波电路的电路元件。

可以理解的是，为方便用户直观的查看局部放电检测结果，局部放电检测装置还可以包括与处理器13相连、用于显示检测结果的显示屏21，显示屏21接收处理器13发送的检测结果，并将检测结果显示，以供用户查看。

进一步的，还可以包括与处理器13相连、用于存储历史检测结果的存储器22，以存储历史检测结果，以供用户进行分析和查看；为了方便用户查看，还可以安装与处理器13相连、用于接收用户输入的查询信息的查询按钮23，便于用户操作。

为防止局部放电检测检测装置出现错误，维护不便，还可以设置与处理器13相连、用于接收用户输入的复位信息的复位按钮24，当局部放电检测检测装置出现错误，用户则可以通过按下复位按钮24，复位按钮24发送复位信号至处理器13，处理器13做出相应操作将局部放电检测装置中的各项数据复位，快速恢复局部放电检测装置工作能力。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种局部放电检测装置，其特征在于，应用于高压绝缘电气设备，包括：

2.根据权利要求1所述的局部放电检测装置，其特征在于，还包括：

与所述处理器相连、用于显示检测结果的显示屏。

3.根据权利要求1所述的局部放电检测装置，其特征在于，还包括：

与所述处理器相连、用于存储历史检测结果的存储器。

4.根据权利要求1所述的局部放电检测装置，其特征在于，还包括：

与所述处理器相连、用于接收用户输入的查询信息的查询按钮。

5.根据权利要求1至4任一项所述的局部放电检测装置，其特征在于，所述预处理电路包括串联的带通滤波电路和放大电路。