CN211043559U - 一种基于臭氧浓度的高压电气设备局放监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于臭氧浓度的高压电气设备局放监测装置，包括安装在高压电气设备的防护柜中的盒体，所述盒体内设有电源模块、臭氧浓度传感器模块、A/D转换模块和数据微处理模块，所述臭氧浓度传感器模块，用于监测高压电气防护柜中臭氧浓度。实用新型是一种非接触式局放监测仪，无需直接接触高压一次设备，不对电气设备产生影响，也不受高压电气设备电压影响。本实用新型利用高精度臭氧浓度检测仪检测臭氧浓度，把臭氧浓度转化为局放强度数据，供人工或计算机监控系统分析使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及高压电气设备安全技术领域，具体涉及一种基于臭氧浓度的高压电气设备局放监测装置。
背景技术
局部放电(简称局放)是绝缘介质中局部区域击穿导致的放电现象。电气设备绝缘材料多为有机材料，如变压器油、绝缘纸、环氧等。通常电气设备绝缘体所承受的电场分布是不均匀的，而电介质本身通常也是不均匀的，如气体–固体复合绝缘、液体–固体复合绝缘等。即使是单一的绝缘介质，在制造、运行过程中也会在介质内部出现气泡、杂质等其他物质，这就导致了在绝缘介质内部或表面会出现高场强区域，一旦这些区域的场强高到足以引起该区域的局部击穿，就会出现局部区域的放电，而此时其他区域仍会保持良好的绝缘性能，这就形成了局部放电。
局部放电是绝缘局部区域的微小击穿，是绝缘劣化的初始现象。局部放电不会立即导致绝缘整体的击穿，但其对绝缘介质的危害异常严重。持续的局部放电会形成一系列的电脉冲,在放电点的介质上产生很高的温度,使绝缘设备的介电性能劣化,最终致使绝缘击穿和闪络,导致更严重的电弧短路事故,造成不可估量的经济损失。
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，与绝缘材料的劣化和绝缘体的击穿过程密切相关，能有效地反映设备内部绝缘的潜伏性缺陷和故障，尤其对突发性故障的早期发现比介损测量、色谱分析等方法要有效得多。
局部放电的强度则给出了当前局部放电活动的剧烈程度，监测电气设备局放强度，是评估电气设备绝缘状态的一种重要方式。
电气设备局部放电的检测，目前常用的方法主要有脉冲电流法、特高频法和超声波法等。目前几种方法各有其优缺点，且难以用一种方法精确测量局放，互相补充才能实现局部放电较为准确的测量和判断。脉冲电流法、特高频法等需要在电气设备上埋设传感器，装置本身会对被测设备绝缘产生不良影响。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供了一种基于臭氧浓度的高压电气设备局放监测装置，利用高精度臭氧浓度检测仪检测臭氧浓度，把臭氧浓度转化为局放强度数据，供人工或计算机监控系统分析使用。
为实现上述目的，本实用新型通过以下方案实现：一种基于臭氧浓度的高压电气设备局放监测装置，包括安装在高压电气设备的防护柜中的盒体，所述盒体内设有电源模块、臭氧浓度传感器模块、A/D转换模块和数据微处理模块，所述臭氧浓度传感器模块，用于监测高压电气防护柜中臭氧浓度；
所述臭氧浓度传感器模块通过A/D转换模块与所述微处理模块连接，所述微处理模块通过通信电缆或无线通讯模块连接到上位机，所述上位机用于输出模拟量和开关量信号至计算机监控系统，并将历史数据存储在数据管理模块中；
所述微处理模块连接有越限报警模块，用于局放严重时输出报警信号，提醒电气设备管理人员及时采取措施。
所述A/D转换模块包括前置放大器、低通滤波器和A/D转换器，用于将臭氧浓度传感器模块输出的电压信号幅值放大。
所述前置放大器采用OPA404型高性能场效应管输入单片运算放大器，
所述A/D转换器采用3位半双积分5G14433芯片。
优选的，所述盒体1内还设有NO传感器，NO传感器用于拾取高压电气防护柜中一氧化氮浓度。
优选的，所述盒体1内还设有NO2传感器，NO2传感器用于拾取高压电气防护柜中二氧化氮浓度。
优选的，所述NO传感器采用7ID-NO智能型一氧化氮气体传感器模组。
优选的，所述臭氧浓度传感器模块3采用7NE/O3-1臭氧传感器。
优选的，所述NO2传感器采用7NE/N02-1二氧化氮传感器。
本实用新型的有益效果为：1、本实用新型是一种非接触式局放监测仪，无需直接接触高压一次设备，不对电气设备产生影响，也不受高压电气设备电压影响；利用臭氧浓度检测仪检测臭氧浓度或其他局放产生的气体，把气体浓度转化为局放强度数据；
监测封闭高压电气设备局放产生的一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）等气体浓度，把气体浓度转化为局放强度数据。
2、本实用新型可适用在带有防护罩的高压电气开关柜、封闭母线，也适用在封闭运行的发电机定转子设备（又称风洞）。
3、本实用新型可作为脉冲电流法、特高频法和超声波法等局放监测方法的补充，实现局部放电较为准确的测量和判断。
附图说明
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：
图1为一种基于臭氧浓度的高压电气设备局放监测装置的结构框图；
图2为A/D转换模块4电路图；
图3为7ID-NO一氧化氮气体传感器模组接线图；
图中：盒体1，电源模块2，臭氧浓度传感器模块3，A/D转换模块4，微处理模块5，无线通讯模块6，上位机7，数据管理模块8，通信电缆9，NO传感器10，NO2传感器11。
具体实施方式
如图1至图3所示，一种基于臭氧浓度的高压电气设备局放监测装置，包括安装在高压电气设备的防护柜中的盒体1，所述盒体1内设有电源模块2、臭氧浓度传感器模块3、A/D转换模块4和微处理模块5，所述臭氧浓度传感器模块3，用于监测高压电气防护柜中臭氧浓度；
所述臭氧浓度传感器模块3通过A/D转换模块4与所述微处理模块5连接，所述微处理模块5通过通信电缆9或无线通讯模块6连接到上位机7，所述上位机7用于输出模拟量和开关量信号至计算机监控系统，并将历史数据存储在数据管理模块8中；具体地，微处理器的串行口RXD、TXD经MAX485芯片，通过RS485协议采用应答方式与计算机监控系统通讯。
所述微处理模块5连接有越限报警模块，用于局放严重时输出报警信号，提醒电气设备管理人员及时采取措施。
局部放电过程会在空气中产生臭氧（O3）及一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）等气体。臭氧（O3）能在空气中存在超过30分钟。当高压电气设备装有封闭的防护外壳时，局放产生的臭氧（O3）不能向外部环境扩散，臭氧的浓度可反映局放的强度。盒体1是非密闭的，内外气体可自由流动。由此结构，将利用高精度臭氧浓度检测仪检测臭氧浓度，把臭氧浓度转化为局放强度数据，供人工或计算机监控系统分析使用。
所述A/D转换模块4包括前置放大器、低通滤波器和A/D转换器，用于将臭氧浓度传感器模块3输出的电压信号幅值放大。
所述前置放大器采用OPA404型高性能场效应管输入单片运算放大器，
所述A/D转换器采用3位半双积分5G14433芯片。本实施例中，微处理器5采用89C51单片机。A/D转换模块4电路图如图2所示，运放的负输入端接一个反馈电阻和一个电容的并联电路，其作用时防峰值干扰；运放的正输入接一个电容和电阻的并联电路，其作用时高频干扰；±电源线接去耦电容，作用是防止电源突变对运放的影响；5G14433的输入端Vx接两个稳压二极管暴保证信号电压不高于5G14433的最高输入电压+2V；5G14433的转换结果以BCD码形式由Q0~Q3到89C51的P0.0-P0.3端，相应的选通信号由DS1-DS4提供。5G1403位精密电压基准源。
所述盒体1内还设有NO传感器10，NO传感器10用于拾取高压电气防护柜中一氧化氮浓度。
所述盒体1内还设有NO2传感器11，NO2传感器11用于拾取高压电气防护柜中二氧化氮浓度。
所述NO传感器10采用7ID-NO智能型一氧化氮气体传感器模组。传感器模组将各种不同检测原理的传感器输出信号通过高精度放大电路无噪声处理，温度补偿，高纯度气体标定等环节，将气体浓度信号转换成标准数字模拟信号。7ID-NO一氧化氮气体传感器模组接线图如图3所示。
所述臭氧浓度传感器模块3采用7NE/O3-1臭氧传感器。该传感器为电化学气体传感器，以模拟信号0-5V/4-20mA和数字串口信号输出。
所述NO2传感器11采用7NE/N02-1二氧化氮传感器。
电源模块采用GDHUIZHI的AC/DC模块电源HAW5_S-B2&HAW5_D-B2系列。
数据管理模块8采用北京中科世行测控技术有限公司的EXMC数据存储模块，进行高速数据存储。
本实用新型工作原理：臭氧浓度传感器模块2监测高压电气防护柜中臭氧浓度，NO传感器10监测高压电气防护柜中一氧化氮浓度，NO2传感器11监测高压电气防护柜中二氧化氮浓度，其输出的模拟信号经A/D转换模块4转换为数字信号，数字信号经微处理模块5处理，并经通信电缆9或无线通讯模块6传输到上位机7上，上位机7对数据综合处理后输出模拟量和开关量信号至计算机监控系统，并将历史数据存储在数据管理模块8中。
当高压电气设备局放时产生臭氧，装置输出局放强度数据。并设置越限报警，在局放严重时输出报警信号，提醒电气设备管理人员及时采取措施。
Claims (8)
1.一种基于臭氧浓度的高压电气设备局放监测装置，其特征在于：包括安装在高压电气设备的防护柜中的盒体（1），所述盒体（1）内设有电源模块（2）、臭氧浓度传感器模块（3）、A/D转换模块（4）和数据微处理模块（5），所述臭氧浓度传感器模块（3），用于监测高压电气防护柜中臭氧浓度；
所述臭氧浓度传感器模块（3）通过A/D转换模块（4）与所述微处理模块（5）连接，所述微处理模块（5）通过通信电缆（9）或无线通讯模块（6）连接到上位机（7），所述上位机（7）用于输出模拟量和开关量信号至计算机监控系统，并将历史数据存储在数据管理模块（8）中；
所述微处理模块（5）连接有越限报警模块，用于局放严重时输出报警信号，提醒电气设备管理人员及时采取措施。
2.根据权利要求1所述的一种基于臭氧浓度的高压电气设备局放监测装置，其特征在于：所述A/D转换模块（4）包括前置放大器、低通滤波器和A/D转换器，用于将臭氧浓度传感器模块（3）输出的电压信号幅值放大。
3.根据权利要求2所述的一种基于臭氧浓度的高压电气设备局放监测装置，其特征在于：所述前置放大器采用OPA404型高性能场效应管输入单片运算放大器，
所述A/D转换器采用3位半双积分5G14433芯片。
4.根据权利要求1所述的一种基于臭氧浓度的高压电气设备局放监测装置，其特征在于：所述盒体（1）内还设有NO传感器（10），NO传感器（10）用于拾取高压电气防护柜中一氧化氮浓度。
5.根据权利要求1所述的一种基于臭氧浓度的高压电气设备局放监测装置，其特征在于：所述盒体（1）内还设有NO2传感器（11），NO2传感器（11）用于拾取高压电气防护柜中二氧化氮浓度。
6.根据权利要求4所述的一种基于臭氧浓度的高压电气设备局放监测装置，其特征在于：所述NO传感器（10）采用7ID-NO智能型一氧化氮气体传感器模组。
7.根据权利要求1所述的一种基于臭氧浓度的高压电气设备局放监测装置，其特征在于：所述臭氧浓度传感器模块（3）采用7NE/O3-1臭氧传感器。
8.根据权利要求5所述的一种基于臭氧浓度的高压电气设备局放监测装置，其特征在于：所述NO2传感器（11）采用7NE/N02-1二氧化氮传感器。
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