專(zhuān)利名稱(chēng)：電力變壓器局部放電在線(xiàn)檢測(cè)和定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明述及電力變壓器局部放電在線(xiàn)檢測(cè)和定位系統(tǒng)，具體的說(shuō)就是利用多路信
號(hào)檢測(cè)通道探測(cè)電力變壓器內(nèi)部的局部放電所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)，并通過(guò)信號(hào)處理得到放 電源位置，屬光電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和電力工業(yè)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大，電壓等級(jí)進(jìn)一步提高， 對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可靠性以及各種電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況提出了更高的要求。電力變壓 器作為電力系統(tǒng)樞紐設(shè)備，它的穩(wěn)定性直接影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)，接近一半的電力 變壓器事故源于變壓器的絕緣劣化。絕緣故障常起源于變壓器內(nèi)部的局部放電，因此運(yùn)用 變壓器局部放電檢測(cè)和定位系統(tǒng)對(duì)電力變壓器進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)控，可以提前發(fā)現(xiàn)異常征兆，并 能確定放電源的位置，方便對(duì)變壓器進(jìn)行維修和更換，不僅能有效地提高供電可靠性，還降 低了電力系統(tǒng)的維修費(fèi)用。 局部放電是在絕緣體內(nèi)電氣強(qiáng)度較低部位發(fā)生的放電現(xiàn)象，它表現(xiàn)為絕緣體內(nèi)摻 入物的擊穿、液體介質(zhì)的局部擊穿或固體介質(zhì)局部的沿面放電等。變壓器出現(xiàn)局部放電時(shí)， 會(huì)伴隨電脈沖、超聲波、光、熱和化學(xué)變化等現(xiàn)象的產(chǎn)生。相應(yīng)地，局部放電的檢測(cè)方法有電 脈沖檢測(cè)法、氣相色譜檢測(cè)法、超聲波檢測(cè)法、電磁波檢測(cè)法、光檢測(cè)法、紅外檢測(cè)法等。
超聲波檢測(cè)法測(cè)量方便，是一種趨于成熟的變壓器局部放電檢測(cè)方法，得到了廣 泛的應(yīng)用。但是傳統(tǒng)超聲波傳感器易受電磁干擾，而工作中的變壓器本身就會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的 電磁場(chǎng)，所以傳統(tǒng)的超聲波檢測(cè)方法往往測(cè)量精度較差，定位不準(zhǔn)。隨著光纖傳感技術(shù)的發(fā) 展，光纖超聲波傳感器因其具有抗電磁干擾、耐腐蝕性和體積小等優(yōu)良特性，能夠很好地彌 補(bǔ)傳統(tǒng)超聲波傳感器的不足。 中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?5245275. 8的專(zhuān)利中描述了一種在線(xiàn)監(jiān)測(cè)變壓器內(nèi)局部放電 的裝置，它使用耐高溫變壓器油的光纖接光電轉(zhuǎn)換電路，光電轉(zhuǎn)換電路的輸出經(jīng)放大器及 數(shù)據(jù)采集處理電路將監(jiān)測(cè)結(jié)果打印輸出。但未涉及到局部放電源的定位。而且專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?為00812375. 6和專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?6190440. 2以及專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?0812375. 6的專(zhuān)利描述的 都是局部放電檢測(cè)，未涉及定位。 中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?3221150. X的專(zhuān)利中描述了一種變壓器局部放電電氣定位裝 置，該裝置根據(jù)變壓器繞組發(fā)生局部放電時(shí)，以放電點(diǎn)為中心向兩端傳送的局部放電信號(hào) 與放電點(diǎn)位置的關(guān)系，確定放電點(diǎn)的位置。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00610103665. 0的專(zhuān)利中描 述了一種變壓器局部放電超寬帶傳感器陣列定位系統(tǒng)及其方法，它采用4陣元超寬帶射頻 傳感器陣列來(lái)進(jìn)行探測(cè)和定位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決電力變壓器局部放電檢測(cè)和定位問(wèn)題，提供一種電力變壓 器局部放電在線(xiàn)檢測(cè)和定位系統(tǒng)，采用多個(gè)光纖超聲波傳感器陣列并利用門(mén)限判決的方法
3對(duì)電壓器局部放電所產(chǎn)生的超聲波信號(hào)進(jìn)行探測(cè)和定位，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、穩(wěn)定性高 等優(yōu)點(diǎn)。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案 —種電力變壓器局部放電在線(xiàn)檢測(cè)和定位系統(tǒng)，包括一個(gè)ARM處理器，其特征在 于所述ARM處理器連接多路信號(hào)檢測(cè)通道、一個(gè)LCD顯示屏、一個(gè)鍵盤(pán)、一個(gè)SD卡座和一個(gè) 串口。所述多路信號(hào)檢測(cè)通道是由一個(gè)光纖超聲波傳感器依次連接一個(gè)光電二極管、一個(gè) I/V轉(zhuǎn)換器、一個(gè)放大器、一個(gè)濾波器和一個(gè)門(mén)限判決器構(gòu)成。
上述光纖超聲波傳感器的輸出為連續(xù)波光信號(hào)。
上述放大器采用儀表放大器，放大倍數(shù)超過(guò)30倍。 上述濾波器采用帶通濾波器，通帶范圍為160KHz到200KHz，并有可調(diào)增益輸出。
上述門(mén)限判決器采用高速電壓比較器，根據(jù)噪聲大小設(shè)置高于基準(zhǔn)電壓約為0. 5 伏的門(mén)限電平。 上述多路信號(hào)檢測(cè)通道與ARM處理器的I/O 口相連，ARM處理器采用外部電壓觸 發(fā)中斷的方式進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。 上述鍵盤(pán)(4)采用4*4按鍵鍵盤(pán)，用于設(shè)置各種參數(shù)。 本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有如下顯而易見(jiàn)的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)
(1)相比傳統(tǒng)的超聲波傳感器，采用光纖超聲波傳感器具有抗電磁干擾，耐輻射等 優(yōu)點(diǎn)，能顯著提高電力變壓器局部放電測(cè)量和定位的準(zhǔn)確性。
(2)采用門(mén)限判決的方法來(lái)監(jiān)測(cè)超聲波的到達(dá)，較采用數(shù)模轉(zhuǎn)換采樣的方法具有 簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，能很大程度上簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，降低成本，并同時(shí)具有優(yōu)良的性能。
(3)本系統(tǒng)可兼容4到6個(gè)傳感器陣列，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件布置和選用傳感器數(shù)量。
(4)通過(guò)LCD液晶實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控情況，并可顯示放電源的位置坐標(biāo)，方便維修 人員進(jìn)行維護(hù)。還可以將數(shù)據(jù)保存起來(lái)或通過(guò)串口發(fā)送到上位機(jī)上方便監(jiān)控。


圖1為電力變壓器局部放電在線(xiàn)檢測(cè)和定位系統(tǒng)示意圖。
圖2是多路信號(hào)檢測(cè)通道示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所涉及的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合

如下 實(shí)施例一 參見(jiàn)圖1和圖2，本電力變壓器局部放電在線(xiàn)檢測(cè)和定位系統(tǒng)包括一個(gè) ARM處理器2，該ARM處理器2連接多路信號(hào)檢測(cè)通道1、一個(gè)LCD顯示屏3、一個(gè)鍵盤(pán)4、一 個(gè)SD卡座5和一個(gè)串口 6。其中有多路相同的信號(hào)檢測(cè)通道l，每路檢測(cè)通道l由一個(gè)光 纖超聲波傳感器7依次連接一個(gè)光電二極管8、一個(gè)I/V轉(zhuǎn)換器9、一個(gè)放大器10、一個(gè)濾 波器11和一個(gè)門(mén)限判決器12構(gòu)成。工作原理為每路信號(hào)檢測(cè)通道1用來(lái)檢測(cè)超聲波，它 利用光纖超聲傳感器7將局部放電所產(chǎn)生的超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)變成光信號(hào)，再通過(guò)光電二極管 8進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，然后通過(guò)運(yùn)放組成的1/V轉(zhuǎn)換器9，將電流轉(zhuǎn)換成電壓，并經(jīng)放大器10放 大，再通過(guò)帶通濾波器11進(jìn)行濾波和去噪，然后通過(guò)門(mén)限判決器12進(jìn)行門(mén)限判決，輸出的 是方波信號(hào)，高電平代表有超聲波信號(hào)，低電平代表無(wú)超聲波信號(hào)。多路路信號(hào)檢測(cè)通道1都連接到ARM處理器2上，ARM處理器2通過(guò)電平觸發(fā)中斷的方法監(jiān)測(cè)超聲波到達(dá)的時(shí)刻。 由于超聲波到達(dá)每個(gè)傳感器的時(shí)刻不同，ARM處理器2就可以得到它們之間的時(shí)間差，通過(guò) 計(jì)算就可以得到放電源的坐標(biāo)位置，并通過(guò)液晶屏3顯示放電源位置。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控和記 錄。 系統(tǒng)實(shí)際工作時(shí)，首先將光纖超聲波傳感器陣列進(jìn)行布局，可根據(jù)實(shí)際情況選用4 到6個(gè)傳感器。傳感器陣列布局時(shí)需散開(kāi)，可采用上下左右前后六個(gè)方向布局，位置沒(méi)有具 體要求，但布局好位置后需將傳感器的位置坐標(biāo)通過(guò)鍵盤(pán)輸入。當(dāng)有局部放電現(xiàn)象產(chǎn)生時(shí)， 系統(tǒng)成功捕捉到后，將放電源位置顯示在液晶屏上，記錄在SD卡上并通過(guò)串口發(fā)送報(bào)警信 號(hào)，方便技術(shù)人員進(jìn)行維修。 實(shí)施例二 本實(shí)施例與實(shí)施例一相同，特別之處是光纖超聲波傳感器7的輸出為 連續(xù)波光信號(hào)。 放大器10采用儀表放大器，放大倍數(shù)超過(guò)30倍。 濾波器11采用帶通濾波器，通帶范圍為160KHz到200KHz，并有可調(diào)增益輸出。
門(mén)限判決器12采用高速電壓比較器，根據(jù)噪聲大小設(shè)置高于基準(zhǔn)電壓約為0.5伏 的門(mén)限電平。 多路信號(hào)檢測(cè)通道1與ARM處理器2的I/O 口相連，ARM處理器2采用外部電壓 觸發(fā)中斷的方式進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。 鍵盤(pán)(4)采用4*4按鍵鍵盤(pán)，用于設(shè)置各種參數(shù)。
權(quán)利要求
一種電力變壓器局部放電在線(xiàn)檢測(cè)和定位系統(tǒng)，包括一個(gè)ARM處理器(2)，其特征在于所述ARM處理器連接多路信號(hào)檢測(cè)通道(1)、一個(gè)LCD顯示屏(3)、一個(gè)鍵盤(pán)(4)、一個(gè)SD卡座(5)和一個(gè)串口(6)；所述多路信號(hào)檢測(cè)通道(1)是由一個(gè)光纖超聲波傳感器(7)依次連接一個(gè)光電二極管(8)、一個(gè)I/V轉(zhuǎn)換器(9)、一個(gè)放大器(10)、一個(gè)濾波器(11)和一個(gè)門(mén)限判決器(12)構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變壓器局部放電在線(xiàn)檢測(cè)和定位系統(tǒng)，其特征在于所述 光纖超聲波傳感器(7)的輸出為連續(xù)波光信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變壓器局部放電在線(xiàn)檢測(cè)和定位系統(tǒng)，其特征在于所述 放大器(10)采用儀表放大器，放大倍數(shù)超過(guò)30倍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變壓器局部放電在線(xiàn)檢測(cè)和定位系統(tǒng)，其特征在于所述 濾波器(11)采用帶通濾波器，通帶范圍為160KHz到200KHz，并有可調(diào)增益輸出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變壓器局部放電在線(xiàn)檢測(cè)和定位系統(tǒng)，其特征在于所述 門(mén)限判決器(12)采用高速電壓比較器，根據(jù)噪聲大小設(shè)置高于基準(zhǔn)電壓約為O. 5伏的門(mén)限 電平。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變壓器局部放電在線(xiàn)檢測(cè)和定位系統(tǒng)，其特征在于所述 多路信號(hào)檢測(cè)通道(1)與ARM處理器(2)的I/O 口相連，ARM處理器(2)采用外部電壓觸 發(fā)中斷的方式進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變壓器局部放電在線(xiàn)檢測(cè)和定位系統(tǒng)，其特征在于所述 鍵盤(pán)(4)采用4*4按鍵鍵盤(pán)，用于設(shè)置各種參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電力變壓器局部放電在線(xiàn)檢測(cè)和定位系統(tǒng)。它包括ARM處理器，該ARM處理器連接多路信號(hào)檢測(cè)通道、LCD顯示屏、鍵盤(pán)、SD卡座和串口。多路信號(hào)檢測(cè)通道由光纖超聲波傳感器依次連接光電二極管、I/V轉(zhuǎn)換器、放大器、濾波器和門(mén)限判決器構(gòu)成。多路信號(hào)檢測(cè)通道中的光纖超聲波傳感器檢測(cè)局部放電時(shí)產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)，經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換、I/V轉(zhuǎn)換、放大、濾波后，通過(guò)門(mén)限判決器輸出。ARM處理器是將多路檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析處理并通過(guò)LCD顯示屏顯示放電源位置，并將數(shù)據(jù)保存在SD卡中，通過(guò)串口發(fā)送到上位機(jī)。本發(fā)明簡(jiǎn)單實(shí)用，抗電磁干擾性能強(qiáng)，工作穩(wěn)定，可用于對(duì)電力變壓器局部放電檢測(cè)和定位。
文檔編號(hào)G01S5/18GK101762777SQ201010023128
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者丁悅通, 孫慶國(guó), 龐拂飛, 王婧, 王廷云, 陳娜, 陳振宜 申請(qǐng)人:上海大學(xué)