CN213750164U - 一种用于放电检测的光电传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于放电检测的光电传感器，其特征在于包括传感器外壳、紫外光敏元件、信号处理电路和通信电路，所述的紫外光敏元件、所述的信号处理电路和所述的通信电路均设置在所述的传感器外壳中，所述的紫外光敏元件与所述的信号处理电路相连，所述的信号处理电路与所述的通信电路相连，所述的传感器外壳上设有窗口，所述的紫外光敏元件粘结封装或者螺纹压接在所述的窗口上，或者所述的紫外光敏元件通过管脚支撑的方式悬空设置在所述的传感器外壳内，且位于所述的窗口与信号处理电路板之间。通过该装置能够对放电信号进行监测，结构简单、成本低。

Description

一种用于放电检测的光电传感器

技术领域

本实用新型涉及光电检测技术领域，尤其涉及一种用于放电检测的光电传感器。

背景技术

电力领域中，10kV、35kV等中压开关柜、环网柜、箱式变压器（装于柜内）以及干式变压器（装于柜内）是目前常用的高压设备。这些高压设备经常会因为柜内湿度过高或者凝露等问题而出现放电现象，而放电会产生对地短路，严重时甚至会引起燃烧爆炸。为了保证这些高压设备的安全使用，需要对这些高压设备的放电现象进行检测。

放电过程中通常会产生波段为80-280nm的紫外光，而太阳光中该波段的紫外光在穿越大气层时，会被臭氧层吸收殆尽，到达地面时这个波段的光强基本为零，普通的照明灯具一般不会产生这个波段的光，因此，在放电过程中对该波段的紫外光进行检测，能够成功避免太阳光和普通灯光的干扰，可实现对高压设备放电现象的检测，且误检和误报率极低。此外，由于紫外光检测无需接触高电压部件，使用起来非常安全。故此，当前基于紫外光来检测放电现象的技术得到了广泛的研究。

现有的柜内放电检测紫外光电传感器装置，要么完全将紫外光敏元件完全暴露在空气之中，从而使得贵重的光敏元件极易被外力破坏；要么通过复杂的方式将紫外光敏元件完全保护起来，增加了传感器装置成本。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于放电监测的传感器，可低成本地实现在传感器监测过程中来对贵重的光敏元件的保护。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于放电检测的光电传感器，其特征在于包括传感器外壳、紫外光敏元件、信号处理电路和通信电路，所述的紫外光敏元件、所述的信号处理电路和所述的通信电路均设置在所述的传感器外壳中，所述的紫外光敏元件与所述的信号处理电路相连，所述的信号处理电路与所述的通信电路相连，所述的传感器外壳上设有窗口，所述的紫外光敏元件粘结封装或者螺纹压接在所述的窗口上，或者所述的紫外光敏元件通过管脚支撑的方式悬空设置在所述的传感器外壳内，且位于所述的窗口与信号处理电路板之间。

作为优选方案之一，所述的紫外光敏元件包括元件壳体、敏感单元和一次窗片，所述的紫外光敏元件嵌入所述的窗口，所述的敏感单元位于所述的元件壳体内，所述的一次窗片位于所述的敏感单元正上方，所述的一次窗片可透过280nm以下的紫外光。

作为优选方案之一，所述的紫外光敏元件包括元件壳体、敏感单元，所述的紫外光敏元件嵌入所述的窗口，所述元件壳体能够透过280nm以下的紫外光，所述的元件壳体作为一次窗片。

作为优选方案之一，所述的紫外光敏元件包括元件壳体、敏感单元，所述紫外光敏元件安装于所述窗口的下方。

作为优选方案之一，所述的紫外光敏元件为半导体紫外探测器、光电倍增管、光电雪崩二极管中的一种，且对280nm以下的紫外光敏感。

作为优选方案之一，所述的信号处理电路包括紫外信号调理电路和数据采集电路，所述的紫外信号调理电路与所述的紫外光敏元件连接，所述的数据采集电路分别与所述的紫外信号调理电路和所述的相连接，所述的通信电路与所述的数据采集电路连接，所述的紫外信号调理电路用于为所述的紫外光敏元件提供工作电源并获取所述的紫外光敏元件输出的脉冲或者电压信号，所述的数据采集电路用于分别采集所述紫外光敏元件输出的脉冲或者电压信号和所述的输出的数字信号，并发送给所述的通信电路，所述的通信电路将从数据采集电路采集的信号传输至监测中心。

作为优选方案之一，所述的紫外信号调理电路采用高压电路或者偏置电路来实现。

作为优选方案之一，所述的通信电路留有有线通信接口或者无线通信接口，采用有线通信方式或者无线通信方式将所述的紫外光敏元件的输出脉冲信号或者电压信号传输至监测中心。

作为优选方案之一，所述的有线通信接口包括485通信接口和网口的方式，所述的无线通信接口包括zigbee、LoRa通信、蓝牙、433M和wifi的通信方式。

综上所述，运用本实用新型用于放电检测的光电传感器的技术方案，至少具有如下的有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点在于该光电传感器通过具体分析放电故障的原因，另外，本实用新型的放电检测告警方法通过实际测量信号与阈值进行比较，并通过统计高于阈值信号的次数进行严重放电告警，告警依据更为科学。

为使本实用新型构思和其他实用新型目的、优点、特征及作用能更清楚易懂，将在下文具体实施方式中特举较佳实施例，并配合附图，作出详细展开说明。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为具有的光电传感器第一种实施方式的结构示意图；

图2为具有的光电传感器第二种实施方式的结构示意图；

图3为第一种实施方式的紫外光敏元件结构示意图；

图4为第二种实施方式紫外光敏元件结构框图；

图5为放电检测告警方法与步骤的流程图。

附图标记说明：1-传感器外壳，2-窗口，3-通信电路，4-紫外光敏元件，41-元件壳体，42-敏感单元，43-一次窗片，5-信号处理电路。

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。

在本实施例中，为了更清楚的描述，作出如下说明：文中术语“纵向”、“横向”、“正上方”、“正下方”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其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装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接,也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请一并参阅图1至图2，本实施例提供一种用于放电检测的光电传感器，包括传感器外壳、紫外光敏元件、信号处理电路和通信电路，所述的紫外光敏元件、所述的信号处理电路和所述的通信电路均设置在所述的传感器外壳中，所述的紫外光敏元件与所述的信号处理电路相连，所述的信号处理电路与所述的通信电路相连，所述的传感器外壳上设有窗口，所述的紫外光敏元件粘结封装或者螺纹压接在所述的窗口上，或者所述的紫外光敏元件通过管脚支撑的方式悬空设置在所述的传感器外壳内，且位于所述的窗口与信号处理电路板之间。

实施例中，所述的紫外光敏元件包括元件壳体、敏感单元和一次窗片，所述的紫外光敏元件嵌入所述的窗口，所述的敏感单元位于所述的元件壳体内，所述的一次窗片位于所述的敏感单元正上方，所述的一次窗片可透过280nm以下的紫外光。

实施例中，所述的紫外光敏元件包括元件壳体、敏感单元，所述的紫外光敏元件嵌入所述的窗口，所述元件壳体能够透过280nm以下的紫外光，所述的元件壳体作为一次窗片。

实施例中，所述的紫外光敏元件包括元件壳体、敏感单元，所述紫外光敏元件安装于所述窗口的下方。

实施例中，所述的紫外光敏元件为半导体紫外探测器、光电倍增管、光电雪崩二极管中的一种，且对280nm以下的紫外光敏感。

实施例中，所述的信号处理电路包括紫外信号调理电路和数据采集电路，所述的紫外信号调理电路与所述的紫外光敏元件连接，所述的数据采集电路分别与所述的紫外信号调理电路和所述的相连接，所述的通信电路与所述的数据采集电路连接，所述的紫外信号调理电路用于为所述的紫外光敏元件提供工作电源并获取所述的紫外光敏元件输出的脉冲或者电压信号，所述的数据采集电路用于分别采集所述紫外光敏元件输出的脉冲或者电压信号和所述的输出的数字信号，并发送给所述的通信电路，所述的通信电路将从数据采集电路采集的信号传输至监测中心。

实施例中，所述的紫外信号调理电路采用高压电路或者偏置电路来实现。

实施例中，所述的通信电路留有有线通信接口或者无线通信接口，采用有线通信方式或者无线通信方式将所述的紫外光敏元件的输出脉冲信号或者电压信号传输至监测中心。

实施例中，所述的有线通信接口包括485通信接口和网口的方式，所述的无线通信接口包括zigbee、LoRa通信、蓝牙、433M和wifi的通信方式。

请参阅图3，本实施例还提供了一种放电检测告警方法，包括以下步骤：

（1）开启所述的光电传感器；

（2）所述光电传感器每轮进行P（3≤ P ≤ 20）次光电信号测量，设光电传感器测量得到的实际放电信号为x，并设定信号“放电”告警阈值为X₀，设定“注意”告警的信号阈值X₁，设信号高于“注意告警”阈值X₁的次数为n，0≤n≤P；其中，X₀和X₁数值由实验或者实际使用过程中总结获得；

（3）当任意一次测量值x ≥X₀时，发出“产生放电”告警；进一步，当任意一次测量值x≥ X₁时发出“注意值”告警的信号，“产生放电”告警和“注意值”告警分别属于一级告警和二级告警；

（4）当连续P次测量，测量值x≥ X₁的次数n高于（P-1）/2时发出“严重放电”告警，“严重放电”告警属于三级告警，此刻需要进行高压设备停电检修。

光电传感器实际工作时，紫外光信号会通过传感器外壳1上的窗口2进入到传感器内部，并透过一次窗片3到达紫外光敏元件4的敏感单元42，从而感应出紫外光强信号，由信号处理电路5进行处理，并实现告警。

此外，光电传感器实际测量过程中，高电压环境会产生电磁干扰，会产生偶发性的测量值高于阈值情况，通过多次连续测量则可以排除偶发性的误报警，报警依据更为科学。

与现有技术相比，本实用新型实施例的优点在于该光电传感器通过3检测柜内的温湿度信号，进而基于柜内的温湿度情况并进行具体分析放电故障的原因，从而避免光电传感器内的电子元器件收到温湿度的影响而导致检测不准确，另外，本实用新型的放电检测告警方法通过实际测量信号与阈值进行比较，并通过统计高于阈值信号的次数进行严重放电告警，告警依据更为科学。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于放电检测的光电传感器，其特征在于包括传感器外壳、紫外光敏元件、信号处理电路和通信电路，所述的紫外光敏元件、所述的信号处理电路和所述的通信电路均设置在所述的传感器外壳中，所述的紫外光敏元件与所述的信号处理电路相连，所述的信号处理电路与所述的通信电路相连，所述的传感器外壳上设有窗口，所述的紫外光敏元件粘结封装或者螺纹压接在所述的窗口上，或者所述的紫外光敏元件通过管脚支撑的方式悬空设置在所述的传感器外壳内，且位于所述的窗口与信号处理电路板之间。

2.根据权利要求1所述一种用于放电检测的光电传感器，其特征在于所述的紫外光敏元件包括元件壳体、敏感单元和一次窗片，所述的紫外光敏元件嵌入所述的窗口，所述的敏感单元位于所述的元件壳体内，所述的一次窗片位于所述的敏感单元正上方，所述的一次窗片可透过280nm以下的紫外光。

3.根据权利要求1所述一种用于放电检测的光电传感器，其特征在于所述的紫外光敏元件包括元件壳体、敏感单元，所述的紫外光敏元件嵌入所述的窗口，所述元件壳体能够透过280nm以下的紫外光，所述的元件壳体作为一次窗片。

4.根据权利要求1所述一种用于放电检测的光电传感器，其特征在于所述的紫外光敏元件包括元件壳体、敏感单元，所述紫外光敏元件安装于所述窗口的下方。

5.根据权利要求1所述一种用于放电检测的光电传感器，其特征在于所述的紫外光敏元件为半导体紫外探测器、光电倍增管、光电雪崩二极管中的一种，且对280nm以下的紫外光敏感。

6.根据权利要求1所述一种用于放电检测的光电传感器，其特征在于所述的信号处理电路包括紫外信号调理电路和数据采集电路，所述的紫外信号调理电路与所述的紫外光敏元件连接，所述的数据采集电路分别与所述的紫外信号调理电路和所述的相连接，所述的通信电路与所述的数据采集电路连接，所述的紫外信号调理电路用于为所述的紫外光敏元件提供工作电源并获取所述的紫外光敏元件输出的脉冲或者电压信号，所述的数据采集电路用于分别采集所述紫外光敏元件输出的脉冲或者电压信号和所述的输出的数字信号，并发送给所述的通信电路，所述的通信电路将从数据采集电路采集的信号传输至监测中心。

7.根据权利要求6所述一种用于放电检测的光电传感器，其特征在于，所述的紫外信号调理电路采用高压电路或者偏置电路来实现。

8.根据权利要求6所述一种用于放电检测的光电传感器，其特征在于，所述的通信电路留有有线通信接口或者无线通信接口，采用有线通信方式或者无线通信方式将所述的紫外光敏元件的输出脉冲信号或者电压信号传输至监测中心。

9.根据权利要求8所述一种用于放电检测的光电传感器，其特征在于，所述的有线通信接口包括485通信接口和网口的方式，所述的无线通信接口包括zigbee、LoRa通信、蓝牙、433M和wifi的通信方式。

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