專利名稱：變壓器局部放電超高頻(uhf)在線監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力變壓器在線監(jiān)測(cè)裝置，特別涉及一種變壓器局部放電超高頻(UHF)在線監(jiān)測(cè)裝置。
技術(shù)背景隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行的要求越來越高，而電力變壓器是電力系統(tǒng)的樞紐設(shè)備，其運(yùn)行的可靠性直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。對(duì)實(shí)際故障的統(tǒng)計(jì)分析表明，絕緣故障是影響變壓器正常運(yùn)行的主要原因，而局部放電是造成絕緣故障的重要原因。因此，對(duì)局部放電的有效檢測(cè)，尤其是不間斷的在線監(jiān)測(cè)，對(duì)于電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。由于運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)干擾嚴(yán)重，廣泛應(yīng)用的脈沖電流法通常只能被用于變壓器出廠時(shí)的型式試驗(yàn)或離線檢測(cè)，無法有效地應(yīng)用于在線監(jiān)測(cè)。超聲波檢測(cè)是目前應(yīng)用較廣泛的變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)方法，但由于變壓器復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和變壓器的外殼對(duì)局部放電超聲波信號(hào)的嚴(yán)重衰減，使得超聲波檢測(cè)的靈敏度很低，有時(shí)無法在現(xiàn)場(chǎng)有效地檢測(cè)到信號(hào)。氣相色譜儀通過分析各種氣體的組成和濃度可確定故障類型和故障程度，其缺點(diǎn)在于油氣分離是一個(gè)長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)過程，不能反映突發(fā)性故障。超高頻檢測(cè)技術(shù)由于頻段較高，可以有效地避開常規(guī)局部放電測(cè)量中的電暈、開關(guān)操作等多種電氣干擾；由于采用的檢測(cè)頻帶很寬，所以該方法的檢測(cè)靈敏度很高，所以超高頻(UHF)檢測(cè)的特點(diǎn)使其在局部放電檢測(cè)領(lǐng)域具有其他方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
超高頻傳感器的安裝有內(nèi)置和外置兩種方式。外置傳感器由于油箱的屏蔽作用，不能發(fā)揮超高頻檢測(cè)技術(shù)靈敏度高的特點(diǎn)。將傳感器安裝在變壓器內(nèi)部則可以充分保證傳感器的檢測(cè)靈敏度，并利用變壓器油箱有效屏蔽外部干擾信號(hào)。目前實(shí)用的安裝方法是通過變壓器事故放油閥將傳感器置入變壓器油箱底部，或通過油箱頂部的泄漏閥進(jìn)行安裝。由于放油閥內(nèi)徑一般小于12厘米，要在變壓器底部放油閥處安裝UHF傳感器，就得由于安裝尺寸的限制必須縮小天線而犧牲天線的性能；此外，由于安裝部位較靠近油箱底部或頂部，所以傳感器有效接收范圍小。如果要在變壓器油箱上開孔，不但現(xiàn)場(chǎng)施工是個(gè)極其困難的問題，開孔后由于電場(chǎng)的畸變會(huì)出現(xiàn)象局部過熱等一系列問題，這需要大量的電磁場(chǎng)計(jì)算為基礎(chǔ)，用戶和變壓器生產(chǎn)單位目前都不會(huì)接受。目前已有的超高頻在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過混頻技術(shù)對(duì)原始局放信號(hào)的進(jìn)行調(diào)理的，由于混頻技術(shù)是一種窄帶提取信號(hào)的方法，所以在很大程度上犧牲了檢測(cè)的靈敏度。
實(shí)用新型內(nèi)容為了改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置，該裝置通過人(手)孔方式安裝傳感器，既可以使UHF傳感器不用安裝于放油閥，為了縮小傳感器尺寸而犧牲天線的性能，又不用改變變壓器油箱結(jié)構(gòu)；該裝置采用峰值檢波技術(shù)在寬頻帶內(nèi)有效地提取信號(hào)，從而大大提高了檢測(cè)的靈敏度并有效地進(jìn)行局放信號(hào)的監(jiān)測(cè)，使人們能隨時(shí)了解變壓器運(yùn)行過程中的局部放電狀況，預(yù)防變壓器絕緣故障發(fā)生。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是變壓器局部放電超高頻(UHF)在線監(jiān)測(cè)裝置由超高頻傳感器、高頻同軸饋線、信號(hào)硬件調(diào)理單元、高頻同軸電纜、A/D采集卡和工控機(jī)組成。超高頻傳感器通過變壓器本身的人(手)孔位置進(jìn)行預(yù)安裝，固定在法蘭端蓋內(nèi)側(cè)并一體化安裝在變壓器油箱上，并通過高頻同軸饋線引出到人(手)孔法蘭端蓋外部，利用N型連接端子接至信號(hào)硬件調(diào)理單元。硬件調(diào)理單元由帶通濾波器、帶寬為300M～1500MHz、增益為35～45dB的放大器、檢波脈沖寬度為100μs～400μs的峰值檢波器和功分器組成。傳感器接收到的超高頻信號(hào)經(jīng)過信號(hào)硬件調(diào)理單元的調(diào)理輸出檢波信號(hào)。信號(hào)硬件調(diào)理單元通過高頻電纜與現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)相連，工控機(jī)內(nèi)部安裝數(shù)據(jù)采集卡，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)硬件調(diào)理單元輸出的檢波信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，提取出局部放電信號(hào)的幅值、相位、放電次數(shù)等重要參量并以數(shù)據(jù)文件形式保存。通過對(duì)變壓器的局部放電信號(hào)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)顯示單個(gè)工頻周期的放電情況；由于手機(jī)信號(hào)是本監(jiān)測(cè)裝置的主要干擾，因而在將信號(hào)進(jìn)行保存或進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算之前先對(duì)信號(hào)進(jìn)行干擾識(shí)別，若其中含有手機(jī)信號(hào)，則工頻周期內(nèi)的信號(hào)置零；當(dāng)采集100個(gè)工頻周期的信號(hào)后，進(jìn)行一次統(tǒng)計(jì)計(jì)算，統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行保存；每天零點(diǎn)對(duì)前一天的統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算得出當(dāng)日的放電發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)果進(jìn)行保存。
本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了在不改變變壓器油箱結(jié)構(gòu)及UHF傳感器尺寸的情況下，通過變壓器人(手)孔將UHF傳感器安裝于變壓器內(nèi)部，克服了通過變壓器事故放油閥或油箱頂部泄漏閥進(jìn)行傳感器安裝時(shí)由于安裝位置尺寸限制和有效檢測(cè)范圍小而犧牲傳感器性能的缺點(diǎn)。通過峰值檢波技術(shù)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，能夠更有效地在整個(gè)檢測(cè)頻帶內(nèi)提取放電信號(hào)，提高檢測(cè)的靈敏度。


圖1本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)連接示意圖圖2信號(hào)硬件調(diào)理原理示意圖具體實(shí)施方法如圖1和圖2所示，基于人(手)孔傳感器安裝方式的變壓器局部放電超高頻(UHF)在線監(jiān)測(cè)裝置的傳感器1通過變壓器本身的人(手)孔位置進(jìn)行預(yù)安裝，將傳感器1固定在法蘭端蓋3內(nèi)側(cè)并一體化安裝在變壓器油箱2上。傳感器1通過RG402U高頻電纜4引出到人(手)孔法蘭端蓋3外部，利用N型連接端子接至信號(hào)硬件調(diào)理單元5。硬件調(diào)理單元5的結(jié)構(gòu)如圖2所示，由帶通濾波器、帶寬為300M～1500MHz、增益為40dB的放大器、檢波脈沖寬度為100μs的峰值檢波器和功分器組成。硬件調(diào)理單元5經(jīng)高頻同軸電纜6與現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)8內(nèi)部的A/D采集卡7連接，A/D采集卡7采用的是PCI9812。
權(quán)利要求1.一種變壓器局部放電超高頻(UHF)在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征是它是由超高頻傳感器、高頻同軸饋線、信號(hào)硬件調(diào)理單元、高頻同軸電纜、A/D采集卡和工控機(jī)組成；所述超高頻傳感器通過變壓器本身的人(手)孔位置固定在法蘭端蓋內(nèi)側(cè)并一體化安裝在變壓器油箱上，且通過高頻同軸饋線引出到人(手)孔法蘭端蓋外部，利用N型連接端子接至信號(hào)硬件調(diào)理單元；所述信號(hào)硬件調(diào)理單元通過高頻電纜與現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)相連，該工控機(jī)內(nèi)部安裝有對(duì)信號(hào)硬件調(diào)理單元輸出的檢波信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采集卡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變壓器局部放電超高頻(UHF)在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征是所述信號(hào)硬件調(diào)理單元依序由帶通濾波器、帶寬為300M～1500MHz、增益為35～45dB的放大器、功分器和檢波脈沖寬度為100μs～400μs的峰值檢波器聯(lián)接組成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種變壓器局部放電超高頻(UHF)在線監(jiān)測(cè)裝置。該裝置由超高頻傳感器、高頻同軸饋線、信號(hào)硬件調(diào)理單元、高頻同軸電纜、A/D采集卡和工控機(jī)組成；超高頻傳感器連同人(手)孔法蘭端蓋一體安裝在變壓器油箱壁的人(手)孔上，位于變壓器的內(nèi)部；本實(shí)用新型克服了通過變壓器事故放油閥或油箱頂部泄漏閥進(jìn)行傳感器安裝時(shí)由于安裝位置尺寸限制和有效檢測(cè)范圍小而犧牲傳感器性能的缺點(diǎn)，通過信號(hào)硬件調(diào)理單元進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，能夠更有效地在整個(gè)檢測(cè)頻帶內(nèi)提取放電信號(hào)，提高檢測(cè)的靈敏度。
文檔編號(hào)G01R31/02GK2736782SQ20042008477
公開日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2004年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月9日
發(fā)明者李成榕, 唐志國(guó), 黃興泉, 王偉, 王景春 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)(北京)