CN217404443U - 一种高压开关柜电缆仓内电缆潜在缺陷的监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于电力技术领域，公开了一种高压开关柜电缆仓内电缆潜在缺陷的监测装置，具有电源模块（1）、信号采集模块（3）、预警模块（4），其特征在于还具有紫外光信号转换与预处理模块（2），电源模块（1）供应给其它模块电力，紫外光信号转换与预处理模块（2）的输出端连接信号采集模块（3）的输入端，信号采集模块（3）输出端连接预警模块（4）的输入端；所述紫外光信号转换与预处理模块（2）由第一滤波模块、隔离升压模块、第二滤波模块、紫外光信号转换模块、预处理模块构成。本实用新型具有以下主要有益技术效果：结构简单、易于实现，对于高压开关柜内的电缆的潜在缺陷可提前预测，减少了损失及维修时间。
Description
技术领域
本实用新型属于电力技术领域，公开了一种高压开关柜电缆仓内电缆潜在缺陷的监测装置。
背景技术
高压开关柜即交流金属封闭开关设备，广泛应用于配电系统中，其运行的稳定性直接关系到社会经济发展以及人民生活质量的提高。开关柜内部装有电缆接头、断路器、互感器等多种电力一次设备，这些设备在长期运行中，会在电、热以及各种化学因素的作用下导致绝缘劣化，进而造成设备故障，直接影响电网的安全稳定运行。相关研究表明，高压开关柜电缆绝缘劣化是导致设备故障的主要原因，而传统的带电检测手段耗时耗力、效率较低，往往无法发现潜在缺陷，通常是在出现故障后进行断电检修，故障出现后的断电检修通常维修量工作量较大，涉及的损坏面较大；而且，断电时无法供电，造成了未能供电的损失并给供电方造成了不良的影响。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型的目的是揭示一种高压开关柜电缆仓内电缆潜在缺陷的监测装置，它是采用以下技术方案实现的。
一种高压开关柜电缆仓内电缆潜在缺陷的监测装置，具有电源模块、信号采集模块、预警模块，其特征在于还具有紫外光信号转换与预处理模块，电源模块供应给紫外光信号转换与预处理模块、信号采集模块、预警模块电力，紫外光信号转换与预处理模块的输出端连接信号采集模块的输入端，信号采集模块输出端连接预警模块的输入端；
所述紫外光信号转换与预处理模块由第一滤波模块、隔离升压模块、第二滤波模块、紫外光信号转换模块、预处理模块构成，
第一滤波模块由第五电容、第六电容、第一电感构成，第五电容的一端连接第一电感的一端，第一电感的另一端连接第六电容的一端，第六电容的另一端的另一端连接第五电容的另一端，第六电容的另一端连接电源模块的负输出端，第五电容的一端连接电源模块的正输出端；
隔离升压模块由第三集成模块构成，第三集成模块的第一输入端连接第六电容的一端，第三集成模块的第二输入端连接第六电容的另一端；
第二滤波模块由第一电容、第一电阻、第二电阻构成，第一电容的一端连接第三集成模块的第一输出端，第一电容的另一端连接第三集成模块的第二输出端，第一电阻的一端连接第一电容的一端，第一电阻的另一端连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接第一电容的另一端；
紫外光信号转换模块由第二电容、第三电容、第三电阻、第四电阻、第五电阻、传感器构成，第三电阻的一端连接第一电阻的另一端，第三电阻的另一端连接第四电阻的一端，第四电阻的另一端连接传感器的第一端，传感器的第二端连接第五电阻的一端，第二电容的一端连接第三电阻的另一端，第二电容的另一端连接第二电阻的另一端，第五电阻的另一端连接第二电容的另一端，第三电容的一端连接第五电阻的一端，第三电容的另一端连接第五电阻的另一端；
预处理模块由第四电容、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一集成模块、第二集成模块构成，第一集成模块的负输入端连接第三电容的一端，第一集成模块的正输入端连接第六电阻的一端，第一集成模块的正输入端连接第七电阻的一端，第六电阻的另一端连接电源模块的正输出端，第七电阻的另一端连接电源模块的负输出端，第一集成模块的接地端连接电源模块的负输出端，第一集成模块的供电端连接电源模块的正输出端，第四电容的一端连接第一集成模块的供电端，第四电容的另一端连接电源模块的负输出端，第一集成模块的输出端连接第八电阻的一端，第八电阻的另一端连接第二集成模块的正输入端，第九电阻的一端连接第二集成模块的负输入端，第九电阻的另一端连接第二集成模块的输出端，第二集成模块的输出端连接信号采集模块的输入端。
上述所述的一种高压开关柜电缆仓内电缆潜在缺陷的监测装置，其特征在于：第一集成模块的型号为LM358。
上述所述的一种高压开关柜电缆仓内电缆潜在缺陷的监测装置，其特征在于：第二集成模块的型号为LM358。
上述所述的一种高压开关柜电缆仓内电缆潜在缺陷的监测装置，其特征在于：第三集成模块的型号为WRH12300S-6。
上述所述的一种高压开关柜电缆仓内电缆潜在缺陷的监测装置，其特征在于：传感器的型号是R2868。
本实用新型具有以下主要有益技术效果：结构简单、易于实现，对于高压开关柜内的电缆的潜在缺陷可提前预测，减少了损失及维修时间。
附图说明
图1为本申请中的原理框图。
图2为本申请中使用的紫外光信号转换与预处理模块。
图中：1—电源模块、2—紫外光信号转换与预处理模块、3—信号采集模块、4—预警模块、C1—第一电容、C2—第二电容、C3—第三电容、C4—第四电容、C01—第五电容、C02—第六电容、L1—第一电感、R1—第一电阻、R2—第二电阻、R3—第三电阻、R4—第四电阻、R5—第五电阻、R6—第六电阻、R7—第七电阻、R8—第八电阻、R9—第九电阻、IC1—第一集成模块、IC2—第二集成模块、IC3—第三集成模块、SN—传感器。
具体实施方式
请见图1和图2，一种高压开关柜电缆仓内电缆潜在缺陷的监测装置，具有电源模块1、信号采集模块3、预警模块4，其特征在于还具有紫外光信号转换与预处理模块2，电源模块1供应给紫外光信号转换与预处理模块2、信号采集模块3、预警模块4电力，紫外光信号转换与预处理模块2的输出端连接信号采集模块3的输入端，信号采集模块3输出端连接预警模块4的输入端；
所述紫外光信号转换与预处理模块2由第一滤波模块、隔离升压模块、第二滤波模块、紫外光信号转换模块、预处理模块构成，
第一滤波模块由第五电容C01、第六电容C02、第一电感L1构成，第五电容C01的一端连接第一电感L1的一端，第一电感L1的另一端连接第六电容C02的一端，第六电容C02的另一端的另一端连接第五电容C01的另一端，第六电容C02的另一端连接电源模块1的负输出端，第五电容C01的一端连接电源模块1的正输出端；
隔离升压模块由第三集成模块IC3构成，第三集成模块IC3的第一输入端连接第六电容C02的一端，第三集成模块IC3的第二输入端连接第六电容C02的另一端；
第二滤波模块由第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2构成，第一电容C1的一端连接第三集成模块IC3的第一输出端，第一电容C1的另一端连接第三集成模块IC3的第二输出端，第一电阻R1的一端连接第一电容C1的一端，第一电阻R1的另一端连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端连接第一电容C1的另一端；
紫外光信号转换模块由第二电容C2、第三电容C3、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、传感器SN构成，第三电阻R3的一端连接第一电阻R1的另一端，第三电阻R3的另一端连接第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端连接传感器SN的第一端，传感器SN的第二端连接第五电阻R5的一端，第二电容C2的一端连接第三电阻R3的另一端，第二电容C2的另一端连接第二电阻R2的另一端，第五电阻R5的另一端连接第二电容C2的另一端，第三电容C3的一端连接第五电阻R5的一端，第三电容C3的另一端连接第五电阻R5的另一端；
预处理模块由第四电容C4、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第一集成模块IC1、第二集成模块IC2构成，第一集成模块IC1的负输入端连接第三电容C3的一端，第一集成模块IC1的正输入端连接第六电阻R6的一端，第一集成模块IC1的正输入端连接第七电阻R7的一端，第六电阻R6的另一端连接电源模块1的正输出端，第七电阻R7的另一端连接电源模块1的负输出端，第一集成模块IC1的接地端连接电源模块1的负输出端，第一集成模块IC1的供电端连接电源模块1的正输出端，第四电容C4的一端连接第一集成模块IC1的供电端，第四电容C4的另一端连接电源模块1的负输出端，第一集成模块IC1的输出端连接第八电阻R8的一端，第八电阻R8的另一端连接第二集成模块IC2的正输入端，第九电阻R9的一端连接第二集成模块IC2的负输入端，第九电阻R9的另一端连接第二集成模块IC2的输出端，第二集成模块IC2的输出端连接信号采集模块3的输入端。
上述所述的一种高压开关柜电缆仓内电缆潜在缺陷的监测装置，其特征在于：第一集成模块IC1的型号为LM358。
上述所述的一种高压开关柜电缆仓内电缆潜在缺陷的监测装置，其特征在于：第二集成模块IC2的型号为LM358。
上述所述的一种高压开关柜电缆仓内电缆潜在缺陷的监测装置，其特征在于：第三集成模块IC3的型号为WRH12300S-6。
上述所述的一种高压开关柜电缆仓内电缆潜在缺陷的监测装置，其特征在于：传感器SN的型号是R2868。
上述所述的一种高压开关柜电缆仓内电缆潜在缺陷的监测装置，其特征在于：C01的值为100μF，C02的值为100μF，L1的值为4.7μH，C1的值为0.1μF，C2的值为220pF，C3的值为1000pF，C4的值为0.1μF ，R1的参考值为10KΩ，R2的参考值为10KΩ，R3的参考值为10MΩ，R4的参考值为4.7KΩ，R5的参考值为10KΩ，R6的参考值为1.5KΩ，R7的参考值为1KΩ，R8的参考值为1KΩ，R9的参考值为1KΩ。
为了使所在技术领域人员更好地理解及实施本发明创造，下面对于本申请的原理作简要说明：参数C1、R1、R2组成第二滤波电路，调整R1和R2控制紫外电压，通过电阻R5测量放电电流，电容C2控制充放电脉冲电流，电容C3调节放电脉冲下降时间。IC3的作用是对电源模块1的直流电压进行逆变形成交流电并进行桥式整流形成升压的直流电，再通过由C1、R1、R2 组成的 RC 滤波电路进行滤波，得到传感器的工作电压，本申请中的传感器为紫外传感器。其中IC3的型号为：WRH12300S-6，用于隔离升压，输入电压为+12V，调整R1 和 R2的值将传感器升压模块输出端电压调整到+300V 左右，供紫外传感器工作使用。当紫外传感器接收到高压设备产生的紫外光后，传感器两端开始放电，也会持续放电，直到电压小于放电维持电压。此过程中，即使紫外线消失，放电过程也会维持。为了能正确检测紫外光，紫外光信号转换模块要有灭弧功能，防止放电电流自保持。本申请中，传感器的一端也可称为阳极，传感器的另一端也可称为阴极或负极，其工作原理为：没有紫外线时，传感器不放电，阳极电位等于外加工作电压。紫外线入射时，传感器放电，电流由充电用电容 C2 提供，并在电阻 R5上产生瞬时电流，输出一个脉冲电压；放电中电容 C2 电量减少，阳极电位逐渐降低，低于放电维持电压则暂停放电。停止放电后，电源向电容 C2 逐渐充电，阳极电位增加，达到放电起始电压后，如有紫外光照射到传感器上，则再次放电。
当紫外传感器检测到紫外光信号后，输出的脉冲信号幅值大小不一，具有很强的随机性，不利于对脉冲信号进行计数，且过大的脉冲幅值会对信号采集模块造成冲击，严重情况下甚至可能损坏芯片，因此需要对紫外传感器输出的脉冲信号进行预处理。本申请中利用双运放芯片LM358设计了电压比较器和电压跟随器作为脉冲信号预处理电路，通过调节R6和R7的比值大小来确定比较器电路的参考电压，设定比值为1.5，则参考电压为5/2.5=2V。若紫外脉冲信号大于参考电压，则比较器输出高电平，反之则输出低电平。R8、R9与LM358组成的电压跟随器将输出电平信号送入信号采集电路。
本申请中，当紫外传感器接收到高压开关柜电缆仓内电缆缺陷发出的紫外光信号后，由截止状态转换为导通状态，充电回路经紫外传感器向放电回路放电，在电阻R5两端形成脉冲电压，若外界紫外光强度不足以使紫外传感器维持导通，则充放电回路断开，电路回到初始状态，由直流电源继续向电容C2充电直至下一个放电条件的到来。当紫外传感器检测到紫外光信号后， C3两端输出的脉冲脉冲信号幅值大小不一，具有很强的随机性，不利于对脉冲信号进行计数，且过大的脉冲幅值会对信号采集电路造成冲击，严重情况下甚至可能损坏AD芯片，因此需要对紫外传感器输出的脉冲信号进行预处理。本申请利用双运放芯片LM358设计了电压比较器和电压跟随器作为脉冲信号预处理电路，预处理后的脉冲信号幅值大小基本一致，系统通过统计紫外脉冲数作为电缆头放电强度的表征量，当放电强度达到预警值时，预警模块向后台发出告警信号，有效避免放电缺陷进一步发展。
本申请中，电源模块1是现有技术中成熟的技术，产生+12V的直流电不需要付创造性的劳动，可以自已搭建或购买相关模块。
本申请中，信号采集模块3的主要作用是对于脉冲收集并进行计数分析等，而为了实现相应的功能，所在技术领域人员不需要付出创造性的劳动。
本申请中，预警模块4主要是在信号采集模块3采集到设定阈值的脉冲数量后，触发告警模块，可以通过语音、信号发送等来实现，而为了实现相应的功能，所在技术领域人员不需要付出创造性的劳动。
本申请中的一种高压开关柜电缆仓内电缆潜在缺陷的监测装置，放置在高压开关柜内，优选的是正对电缆仓的开关柜壁体上，只要有电缆产生缺陷，那么就会发出信号，相应的就能接收到，就能起到监测并预警；而高压开关柜是钢板或铁壳结构，对外部的信号是屏蔽的，故开关柜外部的缺陷不会进入内部，不会产生干扰；电缆没有缺陷时，是检测不到紫外光信号的，产生的脉冲数为零，不会触发预警模块；当出现了缺陷，并检测到以后，工作人员接收到预警信号，取紫外放电检测仪去现场对开关柜内的电缆一一在线检测，即可发现相应的问题，并进行后续处理，可有效地杜绝故障的进一步扩大。
本申请可对高压电缆因绝缘劣化导致的初期电晕放电阶段所产生的紫外光信号进行有效探测。高压电缆放电产生的紫外线中存在波长处于日盲区的紫外信光信号。因此，采用特定的紫外光线传感器，可利用太阳光盲区，使装置工作在紫外波长160~280nm之间，而对其它波段不敏感，从而去除可见光源的干扰。探测这部分波长的紫外线，可作为判断设放电强度的依据。本申请采用日盲型紫外光敏管R2868作为紫外传感器。传感器将放电辐射的紫外光信号转换为电流脉冲信号，系统通过统计紫外脉冲数作为电缆放电强度的表征量，当放电强度达到预警值时，向后台发出告警信号，有效避免放电缺陷进一步发展。
本实用新型具有以下主要有益技术效果：结构简单、易于实现，对于高压开关柜内的电缆的潜在缺陷可提前预测，减少了损失及维修时间。
上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制。本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种高压开关柜电缆仓内电缆潜在缺陷的监测装置，具有电源模块（1）、信号采集模块（3）、预警模块（4），其特征在于还具有紫外光信号转换与预处理模块（2），电源模块（1）供应给紫外光信号转换与预处理模块（2）、信号采集模块（3）、预警模块（4）电力，紫外光信号转换与预处理模块（2）的输出端连接信号采集模块（3）的输入端，信号采集模块（3）输出端连接预警模块（4）的输入端；所述紫外光信号转换与预处理模块（2）由第一滤波模块、隔离升压模块、第二滤波模块、紫外光信号转换模块、预处理模块构成；第一滤波模块由第五电容（C01）、第六电容（C02）、第一电感（L1）构成，第五电容（C01）的一端连接第一电感（L1）的一端，第一电感（L1）的另一端连接第六电容（C02）的一端，第六电容（C02）的另一端的另一端连接第五电容（C01）的另一端，第六电容（C02）的另一端连接电源模块（1）的负输出端，第五电容（C01）的一端连接电源模块（1）的正输出端；隔离升压模块由第三集成模块（IC3）构成，第三集成模块（IC3）的第一输入端连接第六电容（C02）的一端，第三集成模块（IC3）的第二输入端连接第六电容（C02）的另一端；第二滤波模块由第一电容（C1）、第一电阻（R1）、第二电阻（R2）构成，第一电容（C1）的一端连接第三集成模块（IC3）的第一输出端，第一电容（C1）的另一端连接第三集成模块（IC3）的第二输出端，第一电阻（R1）的一端连接第一电容（C1）的一端，第一电阻（R1）的另一端连接第二电阻（R2）的一端，第二电阻（R2）的另一端连接第一电容（C1）的另一端；紫外光信号转换模块由第二电容（C2）、第三电容（C3）、第三电阻（R3）、第四电阻（R4）、第五电阻（R5）、传感器（SN）构成，第三电阻（R3）的一端连接第一电阻（R1）的另一端，第三电阻（R3）的另一端连接第四电阻（R4）的一端，第四电阻（R4）的另一端连接传感器（SN）的第一端，传感器（SN）的第二端连接第五电阻（R5）的一端，第二电容（C2）的一端连接第三电阻（R3）的另一端，第二电容（C2）的另一端连接第二电阻（R2）的另一端，第五电阻（R5）的另一端连接第二电容（C2）的另一端，第三电容（C3）的一端连接第五电阻（R5）的一端，第三电容（C3）的另一端连接第五电阻（R5）的另一端；预处理模块由第四电容（C4）、第六电阻（R6）、第七电阻（R7）、第八电阻（R8）、第九电阻（R9）、第一集成模块（IC1）、第二集成模块（IC2）构成，第一集成模块（IC1）的负输入端连接第三电容（C3）的一端，第一集成模块（IC1）的正输入端连接第六电阻（R6）的一端，第一集成模块（IC1）的正输入端连接第七电阻（R7）的一端，第六电阻（R6）的另一端连接电源模块（1）的正输出端，第七电阻（R7）的另一端连接电源模块（1）的负输出端，第一集成模块（IC1）的接地端连接电源模块（1）的负输出端，第一集成模块（IC1）的供电端连接电源模块（1）的正输出端，第四电容（C4）的一端连接第一集成模块（IC1）的供电端，第四电容（C4）的另一端连接电源模块（1）的负输出端，第一集成模块（IC1）的输出端连接第八电阻（R8）的一端，第八电阻（R8）的另一端连接第二集成模块（IC2）的正输入端，第九电阻（R9）的一端连接第二集成模块（IC2）的负输入端，第九电阻（R9）的另一端连接第二集成模块（IC2）的输出端，第二集成模块（IC2）的输出端连接信号采集模块（3）的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种高压开关柜电缆仓内电缆潜在缺陷的监测装置，其特征在于：第一集成模块（IC1）的型号为LM358。
3.根据权利要求1所述的一种高压开关柜电缆仓内电缆潜在缺陷的监测装置，其特征在于：第二集成模块（IC2）的型号为LM358。
4.根据权利要求1所述的一种高压开关柜电缆仓内电缆潜在缺陷的监测装置，其特征在于：第三集成模块（IC3）的型号为WRH12300S-6。
5.根据权利要求1所述的一种高压开关柜电缆仓内电缆潜在缺陷的监测装置，其特征在于：传感器（SN）的型号是R2868。
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Granted publication date: 20220909 |