CN214795074U - 开关柜局部放电检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用公开了开关柜局部放电检测仪，包括TEV传感器，超声波传感器，信号采集调理模块，A/D转化模块，FPGA采集缓存模块，微处理器ARM，物联网网关，显示与人机交互，客户终端，监控中心计算机，所述TEV传感器用于检测开关柜表面电磁波，超声波传感器用于定位局部放电，信号采集调理模块用于处理电磁波信号，FPGA采集缓存模块用于数据采集缓存，微处理器ARM用于数据的处理与传输，物联网网关用于将数据传输给客户终端和监控中心计算机。本实用开关柜局部放电检测仪体积小，抗电磁波干扰能力强，可对多通道进行检测，对局部放电及时有效的监控并记录数据，并通过物联网通讯，客户可随时调取TEV数据和超声波数据，并可通过超声波进行局部放电位置的物理定位。

Description

开关柜局部放电检测仪

技术领域

本实用涉及局部放电检测领域，具体是开关柜局部放电检测仪。

背景技术

开关柜是电网中重要的开关设备，在电力系统中扮演着种重要的角色，直接面对配网供电系统或用电客户，因此确保其安全可靠运行是保障供电优质服务的关键，开关柜内含有断路器、电流互感器、母线、支柱绝缘子、电缆接头等多个电气设备，结构复杂、排列紧凑，开关柜内部不可避免地会被电应力等不良工况影响导致绝缘劣化，开关柜局部放电是绝劣化直观的表现形式，局部放电产生的能量释放导致绝缘材料发生不可逆转的变化，因此通过局部放电检测仪检测开关柜局部放电现象，并采取措施很重要，但是，目前对于局部放电的检测通常采用长期监测或者便携式检测仪进行局部放电监测，这大大的提高了人工检测工作量，增加运维成本，并且检测通道数量过少，无法全面仔细地进行局部放电的检测，并且由于开关柜的复杂，局部放电的位置较难排查。

实用新型内容

本实用的目的在于提供开关柜局部放电检测仪，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用提供如下技术方案：

开关柜局部放电检测仪，包括TEV传感器，超声波传感器，信号采集调理模块，A/D转化模块，FPGA采集缓存模块，微处理器ARM，物联网网关，显示与人机交互，客户终端，监控中心计算机，所述TEV传感器用于测量开关柜表面电磁波，超声波传感器用于检测局部放电的物理位置，信号采集调理模块用于处理电磁波信号，FPGA采集缓存模块用于数据采集缓存，微处理器ARM用于信息的处理与数据的传输，物联网网关用于将数据传输给客户终端和监控中心计算机。

作为本实用的进一步技术方案：所述信号采集调理模块的多个信号采集输入端连接TEV传感器和超声波传感器，信号采集调理模块的输出端通过A/D转化模块连接FPGA采集缓存模块，FPGA采集缓存模块通过高速总线连接微处理器ARM，微处理器ARM的数字量输出端连接信号采集调理模块，微处理器ARM的网络接口连接物联网网关，微处理器ARM的总线接口连接显示与人机交互，物联网网关通过因特网无线连接客户终端和监控中心计算机。

作为本实用的进一步技术方案：所述TEV传感器包括TEV探头，所述TEV探头安在开关柜U1的缝隙或孔洞出，开关柜U1通过电感L1连接电容C1和电阻R1，开关柜U1的另一端通过电阻R2连接地端、电容C2、变压器W2的次级绕组，电容C1的另一端连接电容C2的另一端，电阻R1的另一端连接变压器W2次级绕组的另一端，变压器W2的初级绕组连接自耦变压器W1的滑片端，变压器W2初级绕组的另一端连接自耦变压器W1的一端和交流电源AC，交流电源AC的另一端连接自耦变压器W1的另一端，TEV传感器的输出端通过电容C3连接电容C4和电阻R3，电阻R3的另一端连接运放A1的反相端、运放A1的输出端、电阻R5和电阻R6，运放A1的同相端连接电容C4的另一端和电阻R4，电阻R4的另一端连接地端、电阻R5的另一端和电阻R9，电阻R6的另一端连接放大器A2的端口3，放大器A2的端口2连接电阻R7和电阻R8，电阻R7的另一端连接地端放大器A2的端口1，放大器A2的端口8连接放大器A2的端口7和+5V电源，放大器A2的端口4连接-5V电源和电容C5，电容C5的另一端连接放大器A2的端口5，放大器A2的输出端连接电阻R8的另一端、电阻R9的另一端和A/D转化器。

作为本实用的进一步技术方案：所述微处理器ARM通过编程根据实际所需调解信号采集调理模块的控制参数，微处理器ARM的数字量输出端依次连接D/A转换器U2的引脚D0-D7，微处理器ARM的另一段数字量输出端依次连接D/A转换器U3的引脚D0-D7，D/A转换器U3的引脚Ref输入基准电压VIN，D/A转换器U3的引脚OUT通过电阻R11连接电阻R10和运放A3的反相端，运放A3的同相端通过电阻R12连接地端和电阻R13，运放A3的输出端VOUT连接电阻R13的另一端和D/A转换器U2的引脚Ref。

作为本实用的进一步技术方案：所述微处理器ARM选用S5PV210处理器，FPGA采集缓存模块选用EP3C10。

作为本实用的进一步技术方案：所述物联网网关选用无线5G的方式。

作为本实用的进一步技术方案：所述A/D转化器选用AD7656芯片，超声波传感器选用有源陶瓷传感器。

作为本实用的进一步技术方案：所述运放A1选用LM358运算放大器，放大器A2选用单极放大器AD8021，运放A3选用0P07运算放大器。

与现有技术相比，本实用的有益效果是：本实用开关柜局部放电检测仪体积小，抗电磁波干扰能力强，可对多通道进行检测，对局部放电及时有效的监控并记录数据，并通过物联网通讯，客户可随时调取TEV数据和超声波数据，并可通过超声波进行局部放电位置的物理定位。

附图说明

图1为本实用的原理方框示意图。

图2为本实用的TEV传感器和信号采集调理模块内部的信号滤波放大电路图。

图3为本实用信号采集调理模块内部的多级程控放大电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用实施例中的附图，对本实用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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用中的实施例，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，都属于本实用保护的范围。

实施例1：请参阅图1，开关柜局部放电检测仪，包括TEV传感器，超声波传感器，信号采集调理模块，A/D转化模块，FPGA采集缓存模块，微处理器ARM，物联网网关，显示与人机交互，客户终端，监控中心计算机，所述TEV传感器用于测量开关柜表面电磁波，超声波传感器用于检测局部放电的物理位置，信号采集调理模块用于处理电磁波信号，FPGA采集缓存模块用于数据采集缓存，微处理器ARM用于信息的处理与数据的传输，物联网网关用于将数据传输给客户终端和监控中心计算机,信号采集调理模块的多个信号采集输入端连接TEV传感器和超声波传感器，信号采集调理模块的输出端通过A/D转化模块连接FPGA采集缓存模块，FPGA采集缓存模块通过高速总线连接微处理器ARM，微处理器ARM的数字量输出端连接信号采集调理模块，微处理器ARM的网络接口连接物联网网关，微处理器ARM的总线接口连接显示与人机交互，物联网网关通过因特网无线连接客户终端和监控中心计算机。

实施例2：在实施例1的基础上，请参阅图2，TEV传感器包括TEV探头，所述TEV探头安在开关柜U1的缝隙或孔洞出，开关柜U1通过电感L1连接电容C1和电阻R1，开关柜U1的另一端通过电阻R2连接地端、电容C2、变压器W2的次级绕组，电容C1的另一端连接电容C2的另一端，电阻R1的另一端连接变压器W2次级绕组的另一端，变压器W2的初级绕组连接自耦变压器W1的滑片端，变压器W2初级绕组的另一端连接自耦变压器W1的一端和交流电源AC，交流电源AC的另一端连接自耦变压器W1的另一端，TEV传感器的输出端通过电容C3连接电容C4和电阻R3，电阻R3的另一端连接运放A1的反相端、运放A1的输出端、电阻R5和电阻R6，运放A1的同相端连接电容C4的另一端和电阻R4，电阻R4的另一端连接地端、电阻R5的另一端和电阻R9，电阻R6的另一端连接放大器A2的端口3，放大器A2的端口2连接电阻R7和电阻R8，电阻R7的另一端连接地端放大器A2的端口1，放大器A2的端口8连接放大器A2的端口7和+5V电源，放大器A2的端口4连接-5V电源和电容C5，电容C5的另一端连接放大器A2的端口5，放大器A2的输出端连接电阻R8的另一端、电阻R9的另一端和A/D转化器。

实施例3：在实施例1的基础上，请参阅图3，微处理器ARM通过编程根据实际所需调解信号采集调理模块的控制参数，微处理器ARM的数字量输出端依次连接D/A转换器U2的引脚D0-D7，微处理器ARM的另一段数字量输出端依次连接D/A转换器U3的引脚D0-D7，D/A转换器U3的引脚Ref输入基准电压VIN，D/A转换器U3的引脚OUT通过电阻R11连接电阻R10和运放A3的反相端，运放A3的同相端通过电阻R12连接地端和电阻R13，运放A3的输出端VOUT连接电阻R13的另一端和D/A转换器U2的引脚Ref。

本实用的工作原理是：将TEV传感器和超声波传感器直面开关柜空气间隙，特别是互感器、断路器端口处，将传感器采集到的信号通过信号采集调节模块，利用滤波，单极放大器和多级程控放大进行信号调节，由于开关柜局部放电产生的电磁波幅度范围大，因此使用程控放大来使固定范围内的ADC可以适应不同数量级的信号，经过处理的信号通过FPGA采集缓存模块进行数据采集缓存，最终传输给S5PV210处理器实现人机交互和对FPGA采集的数据做存储与实时在线分析，通过超声波信号检测，也可以定性的判断局部放电信号的存在与否，同时还可通过分析超声波的波形判断局部放电源的位置信息，其中通过S5PV210处理器开发板上植入Linux操作系统便可满足人机交互的需求和扩展需求。

对于本领域技术人员而言，显然本实用不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.开关柜局部放电检测仪，包括TEV传感器，超声波传感器，信号采集调理模块，A/D转化模块，FPGA采集缓存模块，微处理器ARM，物联网网关，显示与人机交互，客户终端，监控中心计算机，其特征在于，所述信号采集调理模块的多个信号采集输入端连接TEV传感器和超声波传感器，信号采集调理模块的输出端通过A/D转化模块连接FPGA采集缓存模块，FPGA采集缓存模块通过高速总线连接微处理器ARM，微处理器ARM的数字量输出端连接信号采集调理模块，微处理器ARM的网络接口连接物联网网关，微处理器ARM的总线接口连接显示与人机交互，物联网网关通过因特网无线连接客户终端和监控中心计算机。

2.根据权利要求1所述的开关柜局部放电检测仪，其特征在于，所述TEV传感器包括TEV探头，所述TEV探头安在开关柜U1的缝隙或孔洞出，开关柜U1通过电感L1连接电容C1和电阻R1，开关柜U1的另一端通过电阻R2连接地端、电容C2、变压器W2的次级绕组，电容C1的另一端连接电容C2的另一端，电阻R1的另一端连接变压器W2次级绕组的另一端，变压器W2的初级绕组连接自耦变压器W1的滑片端，变压器W2初级绕组的另一端连接自耦变压器W1的一端和交流电源AC，交流电源AC的另一端连接自耦变压器W1的另一端，TEV传感器的输出端通过电容C3连接电容C4和电阻R3，电阻R3的另一端连接运放A1的反相端、运放A1的输出端、电阻R5和电阻R6，运放A1的同相端连接电容C4的另一端和电阻R4，电阻R4的另一端连接地端、电阻R5的另一端和电阻R9，电阻R6的另一端连接放大器A2的端口3，放大器A2的端口2连接电阻R7和电阻R8，电阻R7的另一端连接地端放大器A2的端口1，放大器A2的端口8连接放大器A2的端口7和+5V电源，放大器A2的端口4连接-5V电源和电容C5，电容C5的另一端连接放大器A2的端口5，放大器A2的输出端连接电阻R8的另一端、电阻R9的另一端和A/D转化器。

3.根据权利要求2所述的开关柜局部放电检测仪，其特征在于，所述微处理器ARM通过编程根据实际所需调解信号采集调理模块的控制参数，微处理器ARM的数字量输出端依次连接D/A转换器U2的引脚D0-D7，微处理器ARM的另一段数字量输出端依次连接D/A转换器U3的引脚D0-D7，D/A转换器U3的引脚Ref输入基准电压VIN，D/A转换器U3的引脚OUT通过电阻R11连接电阻R10和运放A3的反相端，运放A3的同相端通过电阻R12连接地端和电阻R13，运放A3的输出端VOUT连接电阻R13的另一端和D/A转换器U2的引脚Ref。

4.根据权利要求3所述的开关柜局部放电检测仪，其特征在于，所述微处理器ARM选用S5PV210处理器，FPGA采集缓存模块选用EP3C10。

5.根据权利要求4所述的开关柜局部放电检测仪，其特征在于，所述物联网网关选用无线5G的方式。

6.根据权利要求5所述的开关柜局部放电检测仪，其特征在于，所述A/D转化器选用AD7656芯片，超声波传感器选用有源陶瓷传感器。

7.根据权利要求3所述的开关柜局部放电检测仪，其特征在于，所述运放A1选用LM358运算放大器，放大器A2选用单极放大器AD8021，运放A3选用0P07运算放大器。

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