CN209878934U - 一种新型数字化特高频局部放电信号传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型数字化特高频局部放电信号传感器，针对现有的传感器工作性能较差的问题，现提出如下方案，其包括传感单元、模拟信号调理单元、数字信号处理单元、数字存储单元、通讯单元和电源单元，所述传感单元封装在外部并留有SMB接口，所述模拟信号调理单元通过SMB接口与传感单元相连接，所述数字信号处理单元与模拟信号调理单元电性连接，所述数字存储单元和通讯单元电性连接，电源单元与通讯单元为一体结构形式。本实用新型设计新颖，便于监测，易于安装维护，且安装后简洁美观，适于应用在局部放电监测应用中，实用性强，适合推广。

Description

一种新型数字化特高频局部放电信号传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种新型数字化特高频局部放电信号传感器。

背景技术

随着国民经济的持续发展,对电力能源需求日益增加，电力工业也得到了迅猛的发展，正朝着大容量、超高压方向发展，电力网也正组成庞大的区域性甚至跨区域的大电网。

据大量电网故障统计分析表明，在电气设备故障中绝缘故障一直占有较高的比重，局部放电是造成绝缘劣化的主要原因，也是绝缘劣化的重要征兆和表现形式，局部放电检测能够提前反应电气设备的绝缘状态，及时发现设备内部的绝缘缺陷，从而预防潜伏性和突发性事故的发生。

由于当出现局部放电时发生特高频信号，通过监测300MHz至1500MHz的特高频电磁波信号，就可以得到绝缘缺陷的局部放电情况，目前，特高频(UHF)局部放电在线检测技术广泛应用于电力变压器、电力电缆、电力开关、GIS等高压电气设备的局部放电的检测与监测，是变电站状态监测的重要组成部分，而现有的特高频局部放电传感器，普遍采用传统模式的传感器，仅仅具有传感功能，也就是只具有能量形态转换功能，而对应的信号预处理(滤波、放大、检波)、数字化转换(ADC)、数字信号处理等均是独立于传感换能部件的分离组件，无论功能还是结构上都是分开的状态，其不仅功能较为单一、仅能实现信号探测功能，且系统构成比较复杂，构建监测系统的成本高，工作效果不是很理想，为此我们提出了一种新型数字化特高频局部放电信号传感器。

实用新型内容

本实用新型提出的一种新型数字化特高频局部放电信号传感器，解决了传感器工作性能较差的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种新型数字化特高频局部放电信号传感器，包括传感单元、模拟信号调理单元、数字信号处理单元、数字存储单元、通讯单元和电源单元，其特征在于，所述传感单元封装在外部并留有SMB接口，所述模拟信号调理单元通过SMB接口与传感单元相连接，所述数字信号处理单元与模拟信号调理单元电性连接，所述数字存储单元和通讯单元电性连接，电源单元与通讯单元为一体结构形式。

优选的，所述电源单元采用POE供电方式，所述电源单元为数字信号处理单元、数字存储单元和模拟信号调理单元提供工作电压。

优选的，所述传感单元采用阿基米德螺旋线天线，所述传感单元的背侧采用SMB接口。

优选的，所述通讯单元设置有以太网接口，该以太网接口用于通讯和供电。

本实用新型中：

通过传感单元、模拟信号调理单元、接收天线、带宽滤波器、连接放大器、检波器、数字信号处理单元、采样器、CPU模块、数字存储单元、通讯单元和电源单元的配合工作，提高了传感器的通用性和兼容性，提高了传感器的检测效率，方便安装维护，节省了监测系统的维护成本，为变电站综合智能监测构建高性能的大规模分布式系统提供了技术支撑。

综上所述，本实用新型设计新颖，便于监测，易于安装维护，且安装后简洁美观，适于应用在局部放电监测应用中，实用性强，适合推广。

附图说明

图1为本实用新型提出的数字化特高频局部放电传感器的示意图。

图2为本实用新型提出的数字化特高频局部放电传感器的传感单元及模拟信号调理单元示意图。

图3为本实用新型提出的数字化特高频局部放电传感器数字信号处理单元示意图。

图中标号：1传感单元、2模拟信号调理单元、21接收天线、22带宽滤波器、23放大器、24检波器、3数字信号处理单元、31采样器、32 CPU模块、4数字存储单元、5通讯单元、6电源单元。

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。

参见附图，一种新型数字化特高频局部放电信号传感器，包括传感单元1、模拟信号调理单元2、数字信号处理单元3、数字存储单元4、通讯单元5和电源单元6，传感单元1封装在外部并留有SMB接口，模拟信号调理单元2通过SMB接口与传感单元1相连接，数字信号处理单元3与模拟信号调理单元2电性连接，数字存储单元4和通讯单元5电性连接，电源单元6与通讯单元5为一体结构形式，电源单元6采用POE供电方式，电源单元6为数字信号处理单元3、数字存储单元4和模拟信号调理单元2提供工作电压，传感单元1采用阿基米德螺旋线天线，传感单元1的背侧采用SMB接口，通讯单元5设置有以太网接口，该以太网接口用于通讯和供电。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

工作原理：当传感器工作时，传感单元1，用于获取特高频信号，并且信号通过带通滤波器，去除干扰信号；模拟信号调理单元2与传感单元1连接，将特高频信号调制成预定形式的脉冲信号，数字信号处理单元3与模拟信号调理单元2电性连接，用于将脉冲信号转换成数字信号，并获取数字信号中的脉冲参数的信息，利用脉冲参数的信息生成局部放电的实时数据，数字存储单元4与数字信号处理单元3电性连接，用于保存局部放电的实时数据，通讯单元5与数字信号处理单元3电性连接，可通过以太网方式输出数字存储单元4内保存的局部放电实时数据，与此同时，接收天线21用于获取特高频信号，带通滤波电路22对干扰信号进行抑制，接收天线21采用阿基米德螺旋形式的特高频接收天线，带宽滤波器22的参数选定为带宽为300MHz至3000MHz，模拟信号调理单元2包含放大器23和检波器24，其中，放大器23，连接带宽滤波器22，用于对获取的特高频信号进行放大处理；检波器24，连接放大器23，用于将放大处理后的特高频信号调理为峰值不变的预定脉宽的脉冲，且采样器31连接模拟信号调理单元的输出，对经过调理后的模拟脉冲信号进行数字化取样，采用独立的ADC来进行采集，有效的节省CPU模块32的硬件资源，为了快速的采集，可以将转换后的数据缓存至动态随机存储器SDRAM，以保证采集速率，CPU模块32中的处理器芯片采用优选使用嵌入式微处理器芯片，完成局部放电特高频检波信号的同步采集控制、局部放电信号的分析处理，包括局部放电脉冲参数如幅值、放电相位提取、以及局部放电实时数据的生成，并发送到数字存储单元4中，数字存储单元4与数字信号处理单元3电性连接，用于保存预设数据格式的局部放电实时数据，与数字信号处理单元3以SPI接口形式连接，通讯单元5，与数字信号处理单元连接，用于通过以太网方式输出数字存储单元4中保存的局部放电实时数据，以上模拟信号调理单元2、数字信号处理单元3、数字存储单元4和通信单元5，均集成在同一块高频电路板上，该高频电路接收天线的输入采用SMP接口，通讯单元5的信号输出端口采用RJ45接口，本实施例提供的数字化特高频局部放电传感器包括两路传感单元1和模拟信号调理单元2，其中一路为特高频噪声传感单元和模拟信号调理单元，另外的为局部放电的特高频信号传感单元和模拟信号调理单元。本实用新型设计新颖，便于监测，易于安装维护，且安装后简洁美观，适于应用在局部放电监测应用中，实用性强，适合推广。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型数字化特高频局部放电信号传感器，包括传感单元(1)、模拟信号调理单元(2)、数字信号处理单元(3)、数字存储单元(4)、通讯单元(5)和电源单元(6)，其特征在于，所述传感单元(1)封装在外部并留有SMB接口，所述模拟信号调理单元(2)通过SMB接口与传感单元(1)相连接，所述数字信号处理单元(3)与模拟信号调理单元(2)电性连接，所述数字存储单元(4)和通讯单元(5)电性连接，电源单元(6)与通讯单元(5)为一体结构形式。

2.根据权利要求1所述的一种新型数字化特高频局部放电信号传感器，其特征在于，所述电源单元(6)采用POE供电方式，所述电源单元(6)为数字信号处理单元(3)、数字存储单元(4)和模拟信号调理单元(2)提供工作电压。

3.根据权利要求1所述的一种新型数字化特高频局部放电信号传感器，其特征在于，所述传感单元(1)采用阿基米德螺旋线天线，所述传感单元(1)的背侧采用SMB接口。

4.根据权利要求1所述的一种新型数字化特高频局部放电信号传感器，其特征在于，所述通讯单元(5)设置有以太网接口，该以太网接口用于通讯和供电。