CN211627735U - 一种基于超声波的电力设备局部放电在线检测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于超声波的电力设备局部放电在线检测仪，该检测仪包括超声波传感器，所述超声波传感器与光电隔离电路对应电连接，所述光电隔离电路与信号调理电路对应电连接，所述信号调理电路与低速数模转换电路和高速数模转换电路对应电连接，所述时钟地址发生电路还与存储器对应电连接，所述存储器还分别与高速数模转换电路和微控制器对应电连接。本实用新型一种基于超声波的电力设备局部放电在线检测仪克服了现有检测仪安全性能不强、上位机与下位机通讯存在干扰等缺陷。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力设备检测领域，尤其是一种基于超声波的电力设备局部放电在线检测仪。
背景技术
配电网络的电压强度不断增加，配电网络中的高压电气设备如变压器、高压开关柜、电缆附件等设备中的绝缘材料也越来越容易出现问题。局部放电检测技术作为一种最有效的、最可靠的检测办法在各类绝缘材料的性能测试中取得了一定效果。关于局部放电检测，有一种传统的方法叫做预防性试验，该方法是在断电的状态下进行检测，并不符合满足在线检测的要求，并不能体现电气设备在高电压下的放电特性。工作量大、成本高、实验难度大使得预防性试验既不能很好检测故障，又耗费人力物力，所以该方法在科技迅速地今天，已经不被广泛使用了。
现有的局部放电检测方法都是在线检测，而且不会影响设备的正常运行。局部放电作为高压配电设备发生绝缘故障发生的前兆，对其产生信号的特征进行了解分析是非常有必要的。利用这些特征能够帮助减少电力事故所带来的人员伤亡或者经济损失。这些放电现象伴随产生的现象可能是声波、光波、发热、电脉冲等各种物理现象。通过对这些现象的检测和定量分析，不仅可以尽量让工作人员原理电气设备，提高检测的安全性和可靠性，还能增加检测的有效性，所以非接触式局部放电在线检测技术已经成为了对高压配电设备诊断的主要方法。
现有的超声波局部放电检测设备的安全性能不强、上位机与下位机通讯存在干扰等缺陷，而且设备中的超声波传感器也会出现灵敏度不高及抗电磁干扰能力不强的问题，因此需要设计一种基于超声波的电力设备局部放电在线检测仪。
实用新型内容
为了克服现有技术中的缺陷，提供一种基于超声波的电力设备局部放电在线检测仪。
本实用新型通过下述方案实现：
一种基于超声波的电力设备局部放电在线检测仪，该检测仪包括超声波传感器，所述超声波传感器与光电隔离电路对应电连接，所述光电隔离电路与信号调理电路对应电连接，所述信号调理电路与低速数模转换电路和高速数模转换电路对应电连接，所述低速数模转换电路与微控制器对应电连接，所述微控制器还与时钟地址发生电路对应电连接，所述时钟地址发生电路与信号调理电路对应电连接，所述时钟地址发生电路还与存储器对应电连接，所述存储器还分别与高速数模转换电路和微控制器对应电连接；
所述微控制器还与通信电路对应电连接，所述通信电路与通信接口对应电连接，所述通信接口与接口转换电路对应电连接，所述接口转换电路与上位机对应电连接。
所述微控制器还与显示及警报模块对应电连接。
所述显示及警报模块包括显示屏和报警器，所述显示屏为液晶显示屏，所述液晶显示屏与相应的控制显示模块封装在一起，在所述液晶显示屏上显示对应的放电强度，所述报警器包括喇叭、报警灯。
所述存储器包括CD-ROM、DVD-ROM、硬盘驱动器、存储卡中的一种或数种。
所述超声波传感器包括一端敞口的圆柱形的金属外壳，所述金属外壳的敞口处对应设有压电晶片，在所述压电晶片的外表面对应设有圆环状的限位盘，在所述金属外壳远离敞口的一端对应设有吸收片；
在所述金属外壳的外侧对应设有一对引脚，所述引脚为缠绕在金属外壳外侧的金属导线，所述引脚的一端与压电晶片对应电连接，所述引脚的另一端穿过吸收片与光电隔离电路对应电连接。
所述光电隔离电路包括依次对应电连接的声电转换模块、电光转换模块、光纤、光电转换模块，所述声电转换模块与超声波传感器对应电连接，并将超声波传感器的声音信号转换为电信号，所述电光转换模块将声电转换模块的电信号转换为光信号，然后光信号通过光纤对应传输至光电转换模块，所述光电转换模块将光信号对应转换为电信号，所述光电转换模块与信号调理电路对应电连接。
所述信号调理电路包括前后对应电连接的前置放大电路和滤波电路，所述前置放大电路将收到的信号进行放大，滤波电路是清除外界的电磁干扰信号影响。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型一种基于超声波的电力设备局部放电在线检测仪克服了现有检测仪安全性能不强、上位机与下位机通讯存在干扰等缺陷。
附图说明
图1为本实用新型一种基于超声波的电力设备局部放电在线检测仪的模块框图；
图2为本实用新型一种基于超声波的电力设备局部放电在线检测仪的超声波传感器的主视图；
图3为本实用新型一种基于超声波的电力设备局部放电在线检测仪的超声波传感器的爆炸分解图；
图4为本实用新型一种基于超声波的电力设备局部放电在线检测仪的光电隔离电路的模块框图；
图中：1为信号调理电路，2为光电隔离电路，21为声电转换模块，22为电光转换模块，23为光纤，24为光电转换模块，3为超声波传感器，31为引脚，32为压电晶片，33为金属外壳，34为限位盘，35为吸收片，4为低速数模转换电路，5为高速数模转换电路，6为微控制器，7为时钟地址发生电路，8为存储器，9为通信电路，10为通信接口，11为接口转换电路，12为上位机，13为显示及警报模块。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型优选的实施例进一步说明：
如图1所示，一种基于超声波的电力设备局部放电在线检测仪，该检测仪包括超声波传感器3，所述超声波传感器3与光电隔离电路2对应电连接，所述光电隔离电路2与信号调理电路1对应电连接，所述信号调理电路1与低速数模转换电路4和高速数模转换电路5对应电连接，所述低速数模转换电路4与微控制器6对应电连接，所述微控制器6还与时钟地址发生电路7对应电连接，所述时钟地址发生电路7与信号调理电路1对应电连接，所述时钟地址发生电路7还与存储器8对应电连接，所述存储器8还分别与高速数模转换电路5和微控制器6对应电连接；
所述微控制器6还与通信电路9对应电连接，所述通信电路9与通信接口10对应电连接，所述通信接口10与接口转换电路11对应电连接，所述接口转换电路11与上位机12对应电连接。本实施例中，微控制器6选择STC公司生产的STC89C52微控制器，STC89C52微控制器是低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器，使用经典的MCS-51内核，做了很多的改进使得芯片具有传统的51单片机不具备的功能，在单芯片上，拥有8位CPU和在系统可编程Flash。本实施例中，通信接口为具有联网功能的RS-485接口。
所述微控制器6还与显示及警报模块13对应电连接。所述显示及警报模块13包括显示屏和报警器，所述显示屏为液晶显示屏，所述液晶显示屏与相应的控制显示模块封装在一起，在所述液晶显示屏上显示对应的放电强度，所述报警器包括喇叭、报警灯。所述存储器8包括CD-ROM、DVD-ROM、硬盘驱动器、存储卡中的一种或数种。
如图2和图3所示，所述超声波传感器3包括一端敞口的圆柱形的金属外壳33，所述金属外壳33的敞口处对应设有压电晶片32，在所述压电晶片32的外表面对应设有圆环状的限位盘34，在所述金属外壳33远离敞口的一端对应设有吸收片35；在所述金属外壳33的外侧对应设有一对引脚31，所述引脚31为缠绕在金属外壳33外侧的金属导线，所述引脚31的一端与压电晶片32对应电连接，所述引脚31的另一端穿过吸收片35与光电隔离电路2对应电连接。当电力设备内部的超声波作用到压电晶片时，引起压电晶片的伸缩，在压电晶片的两个表面产生极性相反的电荷，这些电荷转换成电压后即可反映出超声波的大小，压电晶片的具体成本及原理为公知技术，在此不再赘述。本申请的引脚缠绕在金属外壳，形成一个网状的金属结构，可以进一步降低周围的电磁信号对超声波传感器的工作造成的影响。限位盘的高度略大于金属外壳的高度，可以在一定程度保护金属外壳及其内部的电气元件，吸收片为圆盘状的结构，吸收超声波的声能量，提高超声波传感器的分辨率。
如图4所示，所述光电隔离电路2包括依次对应电连接的声电转换模块21、电光转换模块22、光纤23、光电转换模块24，所述声电转换模块21与超声波传感器3对应电连接，并将超声波传感器3的声音信号转换为电信号，所述电光转换模块22将声电转换模块21的电信号转换为光信号，然后光信号通过光纤23对应传输至光电转换模块24，所述光电转换模块24将光信号对应转换为电信号，所述光电转换模块24与信号调理电路1对应电连接。本实施例中，光纤采用在近红外波段具有良好透过率的石英光纤。光电转换模块采用半导体光电二极管，具体结构和原理在此不再赘述。
所述信号调理电路1包括前后对应电连接的前置放大电路和滤波电路，所述前置放大电路将收到的信号进行放大，滤波电路是清除外界的电磁干扰信号影响。
本申请的工作过程简述如下：超声波传感器接收的信号通过光电隔离电路的光电隔离，然后通过信号调理电路的放大、滤波等调理，由低速数模转换电路进行采样和数模转换后发送至微控制器，在微控制器内与事先根据经验值设定的阈值进行比较，如果低于阈值则认为没有发生局部放电现象，则不进行下一步的操作；如果高于阈值，则认为存在局部放电现象，则将对应换算出来的放电强度及相关信息在显示及警报模块进行显示和报警，然后控制时钟地址发生电路的启动，将发生局部放电现象的地址和时间信息发送至信号调理电路，进而由高速数模转换电路将放电强度、地址和时间等信息采样后存储在存储器中，存储器同时发生一份进入微控制器，由微处理器通过通信电路、通信接口、接口转换电路等等信息传输至电脑、智能手机等上位机，由上位机对这些信息进行对应处理，上位机对这些信息的处理流程、原理为公知技术，在此不再赘述。
尽管已经对本实用新型的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种基于超声波的电力设备局部放电在线检测仪，其特征在于：该检测仪包括超声波传感器(3)，所述超声波传感器(3)与光电隔离电路(2)对应电连接，所述光电隔离电路(2)与信号调理电路(1)对应电连接，所述信号调理电路(1)与低速数模转换电路(4)和高速数模转换电路(5)对应电连接，所述低速数模转换电路(4)与微控制器(6)对应电连接，所述微控制器(6)还与时钟地址发生电路(7)对应电连接，所述时钟地址发生电路(7)与信号调理电路(1)对应电连接，所述时钟地址发生电路(7)还与存储器(8)对应电连接，所述存储器(8)还分别与高速数模转换电路(5)和微控制器(6)对应电连接；
所述微控制器(6)还与通信电路(9)对应电连接，所述通信电路(9)与通信接口(10)对应电连接，所述通信接口(10)与接口转换电路(11)对应电连接，所述接口转换电路(11)与上位机(12)对应电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于超声波的电力设备局部放电在线检测仪，其特征在于：所述微控制器(6)还与显示及警报模块(13)对应电连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于超声波的电力设备局部放电在线检测仪，其特征在于：所述显示及警报模块(13)包括显示屏和报警器，所述显示屏为液晶显示屏，所述液晶显示屏与相应的控制显示模块封装在一起，在所述液晶显示屏上显示对应的放电强度，所述报警器包括喇叭、报警灯。
4.根据权利要求1所述的一种基于超声波的电力设备局部放电在线检测仪，其特征在于：所述存储器(8)包括CD-ROM、DVD-ROM、硬盘驱动器、存储卡中的一种或数种。
5.根据权利要求1所述的一种基于超声波的电力设备局部放电在线检测仪，其特征在于：所述超声波传感器(3)包括一端敞口的圆柱形的金属外壳(33)，所述金属外壳(33)的敞口处对应设有压电晶片(32)，在所述压电晶片(32)的外表面对应设有圆环状的限位盘(34)，在所述金属外壳(33)远离敞口的一端对应设有吸收片(35)；
在所述金属外壳(33)的外侧对应设有一对引脚(31)，所述引脚(31)为缠绕在金属外壳(33)外侧的金属导线，所述引脚(31)的一端与压电晶片(32)对应电连接，所述引脚(31)的另一端穿过吸收片(35)与光电隔离电路(2)对应电连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于超声波的电力设备局部放电在线检测仪，其特征在于：所述光电隔离电路(2)包括依次对应电连接的声电转换模块(21)、电光转换模块(22)、光纤(23)、光电转换模块(24)，所述声电转换模块(21)与超声波传感器(3)对应电连接，并将超声波传感器(3)的声音信号转换为电信号，所述电光转换模块(22)将声电转换模块(21)的电信号转换为光信号，然后光信号通过光纤(23)对应传输至光电转换模块(24)，所述光电转换模块(24)将光信号对应转换为电信号，所述光电转换模块(24)与信号调理电路(1)对应电连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于超声波的电力设备局部放电在线检测仪，其特征在于：所述信号调理电路(1)包括前后对应电连接的前置放大电路和滤波电路，所述前置放大电路将收到的信号进行放大，滤波电路是清除外界的电磁干扰信号影响。
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