CN208239565U - 一种利用紫外光谱仪探测高压线路电晕监测系统 - Google Patents

Abstract

一种利用紫外光谱仪探测高压线路电晕的监测系统，包括光学探头、紫外光纤、紫外光谱仪、采集控制器和监控中心；光学探头通过紫外光纤连接到紫外光谱仪，若干紫外光谱仪连接到采集控制器，采集控制器连接监控中心；光学探头安装在高压铁塔对准产生电晕的绝缘子接头，接收电晕释放的弧光；采集控制器采集紫外光谱仪的光电模拟信号，经过数字滤波、信号甄别处理，将数据以及预警状态传输至监控中心。本设备采用的是日盲区域紫外光点式探测，一方面避免了可见光干扰、提高可靠性；另一方面与紫外成像仪等高成本设备相比提供了低成本的解决方案。

Description

一种利用紫外光谱仪探测高压线路电晕监测系统

技术领域

本实用新型属于高压线路检测领域，特别涉及一种利用紫外光谱仪探测高压线路电晕监测系统。

背景技术

电晕放电除了产生典型的声热现象外，最主要的还是表现在辐射光特性上；绝缘表面放电的光谱特性与放电强度有直接关系。放电会产生从紫外到红外的全范围光谱，也因电离而干扰周边空气形成一定的超声效应。

因此，目前电晕放电检测技术主要有红外热成像技术、超声电晕探测器、基于紫外光的电晕放电成像技术和目视观察法等

红外热成像技术是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形，并反映到红外探测的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物理表面的热分布场是相对应的。通俗地讲红外热像仪就是物体发出的不可见红外能量转变为可见的热能量，热像图上面的不同颜色代表被测物体的不同温度，可以通过热像图的温度分布找出异常发热点。针对设备放电的情况，如果很容易就可以观察到电晕放电的红外图，说明电气设备绝缘状态恶化程度已经比较深了。况且，自然光源中红外线也极其强烈，用红外线监测仪的话，造成的误检率就会很高

超声波探测器主要用来查找在大气中暴露的电晕放电点。一般情况下，这种超声波探测器自身携带有抛物面反射镜，接收到的超声信号经放大、转换，达到可以用耳机监听以及表盘指示的功能，通过移动探测器的位置，直到发现表盘指示值最大，耳机声音最响的方向，基本可以确定超声波源的位置。这是因为超声波波长较短，能量较为集中，方向性较强，所以比较适合用于局部放电源定位。

紫外成像仪主要是通过接收观察、记录电晕和放电部位等大量辐射的紫外线，形成影像并经过分析处理从而间接评估运行设备的绝缘状况和及时发现绝缘设备的缺陷。

红外探测器或成像仪对于早期电晕放电的观测效果不明显，因为电晕是一种发光的表面局部放电，由于空气局部高强度电场而产生电离。该过程引起微小的热量，通常红外检测不能发现。况且受周边红外辐射影响非常大，很容易误判。

早期电晕放电所释放的超声信号极其微弱，易受干扰且在空中迅速衰减，因而灵敏度抗干扰度均不高，不宜作为早期电晕信号的探测预警，并且很难实现定量分析，一般只用作辅助探测作用。

紫外成像是目前用的较先进的一种探测技术，因为太阳在紫外区电晕光谱峰值(300nm-360nm)处的辐射干扰要大于早期电晕产生的紫外强度，需要滤除来自太阳光日盲区以外的紫外干扰，同时日盲区的成像器件极其昂贵，因此各方面的成本非常高，造成难以大量推广的主要原因，也因此不宜作为实时在线设备，多用为手持巡检。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种利用紫外光谱仪探测高压线路电晕监测系统，以解决上述问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种利用紫外光谱仪探测高压线路电晕的监测系统，包括光学探头、紫外光纤、紫外光谱仪、采集控制器和监控中心；光学探头通过紫外光纤连接到紫外光谱仪，若干紫外光谱仪连接到采集控制器，采集控制器连接监控中心；光学探头安装在高压铁塔对准产生电晕的绝缘子接头，接收电晕释放的弧光；采集控制器采集紫外光谱仪的光电模拟信号，将数据传输至监控中心。

进一步的，采集控制器包括光电转换放大处理器、信号采集触发控制器和输出接口；光电转换放大处理器、信号采集触发控制器和输出接口依次连接，紫外光谱仪连接光电转换放大处理器。

进一步的，输出接口为RS485接口。

进一步的，采集控制器连接有外接电源，外接电源的电压为12V。

进一步的，监控中心上设置有显示器，用于显示接收到的数据，并以图表形式显示出来，提供预警决策数据。

与现有技术相比本实用新型有以下技术效果：

本实用新型采用深紫外光谱光栅分光技术将要检测的高压设备局部放电闪络所产生的深紫外(波长240-280nm)光与环境背景光彻底分开，为供电部门提供了全新独一无二的在线检测设备故障隐患的技术手段，与现有的其它各种检测方法相比，可靠性大大提高，不需要用日盲紫外滤光片即可在全天候条件下有效监测深紫外光的发生，从而为供电部门低成本地实现高压线路故障隐患在线实时监测和预警机制提供一种高可靠性的解决方案。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

其中：1、光学探头；2、紫外光谱仪；3、紫外光纤；4、采集控制器；5、外接电源；6、监控中心；7、光电转换放大处理器；8、信号采集触发控制器；9、输出接口。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进一步说明：

请参阅图1，一种利用紫外光谱仪探测高压线路电晕的监测系统，包括光学探头1、紫外光纤3、紫外光谱仪2、采集控制器4和监控中心6；光学探头1通过紫外光纤3连接到紫外光谱仪2，若干紫外光谱仪2连接到采集控制器4，采集控制器4连接监控中心6；光学探头1安装在高压铁塔对准产生电晕的绝缘子接头，接收电晕释放的弧光；采集控制器4采集紫外光谱仪的光电模拟信号，经过数字滤波、信号甄别处理，将数据以及预警状态传输至监控中心6。

采集控制器4包括光电转换放大处理器7、信号采集触发控制器8和输出接口9；光电转换放大处理器7、信号采集触发控制器8和输出接口9依次连接，紫外光谱仪2连接光电转换放大处理器7。

输出接口9为RS485接口。

采集控制器4连接有外接电源5，外接电源5的电压为12V。

监控中心6上设置有显示器，用于显示接收到的数据，并以图表形式显示出来，提供预警决策数据。

操作方法：

现场安装要求光学探头准确地对准被监测点，可通过安装一激光定位笔来实现；同时，安装紫外光谱仪及其采集控制盒，要求接地屏蔽良好，避免强电磁干扰造成系统工作不正常或者误报。

全部安装调试完成后，接通12v电源，采集控制系统进行初始化后，监控中心通过数据协议查询电晕数据状态；一旦发现有电晕数据存在，随即发出读取电晕数据协议命令。

监控中心还可通过发出电晕数据采集甄别所需要的一些参数，例如曝光时间、电晕脉冲基数(用于判断是否是伪脉冲的依据)等来调整监控效果。

监控中心根据所收集到的电晕状态以及数据，经过软件处理，以图形化的数据提供给决策层，并置预警状态信号等。

各部件主要技术特征：

光学探头：此部件主要由光学部件组成，内含光学滤波片、透紫外透镜、光纤SMA905接头等。作用是初步滤除可见光并将入射光聚焦于光纤接收截面上，光纤探头的视角范围为+-15度。

紫外光纤：用来传输紫外光谱大于200nm波段的光传输媒介。一般只有采用石英光纤，才能传输包含日盲区波段在内的紫外光谱。采用光纤的最大优点是其抗高压电磁干扰能力。

紫外光谱仪：紫外光谱仪将所接收到的从紫外到可见范围的光谱进行分光处理，其中包含日盲区紫外波段，为提供可靠的探测提供了有效的手段，是检测装置的核心部件。另外，光谱仪的曝光事件可设置，最大为60秒，为读取微弱紫外信号提供了有效的手段。

采集控制器：读进紫外光谱仪输出的所有数据，选取其中的200-280日盲区波段范围的数据储存；通过程序设计，把每次超过一定电平阈值(可设置)的具有一定波长范围的有效光谱信号记录下来，作为一次有效数据事件，在规定的时间间隔内，若累积总有效事件数超过了预设的预警阀值，则判定为电晕放电达到了故障隐患的临界点，系统启动报警，并将记录的数据存入缓冲内存区，同时根据通讯协议，在远程主机的请求下，由RS485通信模块将相应数据和报警信号送达远程监控主站。

Claims (5)

1.一种利用紫外光谱仪探测高压线路电晕的监测系统，其特征在于，包括光学探头(1)、紫外光纤(3)、紫外光谱仪(2)、采集控制器(4)和监控中心(6)；光学探头(1)通过紫外光纤(3)连接到紫外光谱仪(2)，若干紫外光谱仪(2)连接到采集控制器(4)，采集控制器(4)连接监控中心(6)；光学探头(1)安装在高压铁塔对准产生电晕的绝缘子接头，接收电晕释放的弧光；采集控制器(4)采集紫外光谱仪的光电模拟信号，将数据传输至监控中心(6)。

2.根据权利要求1所述的一种利用紫外光谱仪探测高压线路电晕的监测系统，其特征在于，采集控制器(4)包括光电转换放大处理器(7)、信号采集触发控制器(8)和输出接口(9)；光电转换放大处理器(7)、信号采集触发控制器(8)和输出接口(9)依次连接，紫外光谱仪(2)连接光电转换放大处理器(7)。

3.根据权利要求2所述的一种利用紫外光谱仪探测高压线路电晕的监测系统，其特征在于，输出接口(9)为RS485接口。

4.根据权利要求1所述的一种利用紫外光谱仪探测高压线路电晕的监测系统，其特征在于，采集控制器(4)连接有外接电源(5)，外接电源(5)的电压为12V。

5.根据权利要求1所述的一种利用紫外光谱仪探测高压线路电晕的监测系统，其特征在于，监控中心(6)上设置有显示器，用于显示接收到的数据，并以图表形式显示出来，提供预警决策数据。