基于電磁波天線接收陣列的10v開關柜內部放電檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種檢測裝置，特別涉及一種基于電磁波天線接收陣列的10V開關柜內部放電檢測裝置。包括天線陣列接收器，天線陣列接收器連接可變增益放大器，可變增益放大器通過電流信號轉電壓信號電路連接帶通濾波器，帶通濾波器連接A/D轉換器，A/D轉換器通過數據通信模塊連接D/A轉換器，D/A轉換器連接微處理器，微處理器連接故障信息顯示屏和數據存儲模塊。本實用新型結構簡單，能夠實現24小時在線監測10V開關柜周圍由局部放電發射的微波信號，進而實現對10V開關柜內部放電故障的在線監測，實用性強，通過存儲模塊保障了測量數據的海量存儲，通過通信模塊保障了測量裝置與后臺服務系統之間實時的海量通信管理。
【專利說明】基于電磁波天線接收陣列的10V開關柜內部放電檢測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型公開一種檢測裝置，特別涉及一種基于電磁波天線接收陣列的IOV開關柜內部放電檢測裝置，特別涉及包括故障定位與故障類型判斷的裝置及測量方法。
【背景技術】
[0002]IOV開關柜應用范圍巨大，運行環境各異，由于長期的開關投切過程，了解其老化過程所處的階段對電力系統安全運行有重要意義。目前對于開關柜局部放電的檢測均基于實時監測放電存在與否。沒有一個可以量化監測的指標可以準確的反映開關柜的老化過程。IOV開關柜內電力器件分布集中，而由于局部放電引起的問題各異，需要檢測具體的故障類型，進而了解故障原因。在變電站開關柜局部放電的檢測故障時，基本是通過放電信號的幅值，頻率等通過合理的推測得到放電故障類型。這種方法實用性強，但是對新型故障則準確度不好。需要一種更為準確的，從機理上出發的故障檢測方法。
[0003]IOV開關柜內局部放電故障位置的確定對開關柜的局部放電故障原因分析具有重要意義，而現有研究中，對于局部放電位置的研究是現有研究中的一大弱點，至今尚未見合理報道。IOV開關柜局部放電數據通常只用于對當次故障的檢測，而開關柜局部放電到最終導致開關柜故障甚至爆炸是一個長期的過程。對局部放電的檢測也應該是一個全方位、全周期的發展過程。要清楚了解開關柜的局部放電導致故障甚至爆炸的過程，有必要收集好各種局部放電的信號，定位等信息，建立用于科學預測開關柜壽命的數據庫。
實用新型內容
[0004]根據以上現有技術中的不足，本實用新型要解決的問題是:提供一種可在線檢測、實用性強的基于電磁波天線接收陣列的IOV開關柜內部放電檢測裝置。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0006]所述的基于電磁波天線接收陣列的IOV開關柜內部放電檢測裝置，包括天線陣列接收器，天線陣列接收器連接可變增益放大器，可變增益放大器通過電流信號轉電壓信號電路連接帶通濾波器，帶通濾波器連接Α/D轉換器，Α/D轉換器通過數據通信模塊連接D/A轉換器，D/Α轉換器連接微處理器，微處理器連接故障信息顯示屏和數據存儲模塊。
[0007]將天線陣列接收器設置在開關柜的柜體外側，用于接收由局部放電發射的微波信號，將接收的微波信號傳輸給可變增益放大器，微波信號經過可變增益放大器增益放大后通過電流信號轉電壓信號電路將經過增益放大的微波信號轉換成電壓信號傳送給帶通濾波器，從帶通濾波器經過的電壓信號通過Α/D轉換器將信號轉換為數字信號，數字信號通過數據通信模塊傳送給D/Α轉換器，通過D/Α轉換器將數字信號還原，還原后的信號傳輸到信號處理系統，通過微處理器中的開關柜內部放電智能診斷與故障定位分析系統的處理，將結果顯示在故障信息顯示屏，并將信號信息存儲于數據存儲模塊里，并通過不同放電類型的信號劃分建立開關柜內部放電信號數據存儲模塊。放電智能診斷與故障定位分析程序內置于微處理器中，當接收到來自前段發送過來的放電信號時，將自動對其進行頻率分析、幅值分析等等，初步判斷局部放電故障類型與放電強弱。而通過對不同位置天線陣列的信號比較，多線程綜合處理來自不同傳感器的放電電磁波信號。采用定位程序對放電位置進行判定。
[0008]進一步地優選，數據通信模塊包括RS232模塊和RS485模塊。
[0009]進一步地優選，數據存儲模塊采用硬盤存儲。存儲量大。
[0010]進一步地優選，A/D轉換器采用單獨的A/D轉換芯片。A/D轉換器采用微處理器內部16位sigma-delta ADC。單通道模式下，A/D轉換器的轉換速率高達50ksps,支持單通道信號輸入和差分信號輸入模式。A/D轉換器采集的數據可以自動存儲在微處理器內部緩沖器內，減少系統運行時間。
[0011]進一步地優選，D/A轉換器采用單獨的D/A轉換芯片。D/A轉換器采用德州儀器(TI)公司的芯片DAC8562SDGSR。DAC8562是具有2.5V、4ppm/°C基準的16位、雙路、低功耗、超低短時脈沖波形干擾、緩沖電壓輸出的DAC。DAC8562芯片與微控制器I通過標準SPI接口通信。DAC8562有兩路相互獨立的模擬電壓輸出端口(VoutA和VoutB)。
[0012]進一步地優選，數據通信模塊與天線陣列接收器相連接。保障了測量裝置與后臺服務系統之間實時的海量通信管理。
[0013]本實用新型所具有的有益效果是:
[0014]所述的基于電磁波天線接收陣列的IOV開關柜內部放電檢測裝置能夠實現24小時在線監測IOV開關柜周圍由局部放電發射的微波信號，進而實現對IOV開關柜內部放電故障的在線監測。內部放電故障的在線監測采用高頻電磁波測量傳感器，可以實現對測量點處的電磁波強度進行準確測量。裝置中的存儲模塊保障了測量數據的海量存儲。裝置中的通信模塊保障了測量裝置與后臺服務系統之間實時的海量通信管理。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型結構示意圖；
[0016]圖2為本實用新型的可變增益放大電路原理圖；
[0017]圖3為本實用新型的電流信號轉電壓信號電路原理圖；
[0018]圖4為本實用新型的帶通濾波電路原理圖；
[0019]圖5為本實用新型的D/A轉換器電路原理圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本實用新型的實施例做進一步描述:
[0021]如圖1所示，本實用新型所述的基于電磁波天線接收陣列的IOV開關柜內部放電檢測裝置，包括天線陣列接收器，天線陣列接收器連接可變增益放大器，可變增益放大器通過電流信號轉電壓信號電路連接帶通濾波器，帶通濾波器連接A/D轉換器，A/D轉換器通過數據通信模塊連接D/A轉換器，D/A轉換器連接微處理器，微處理器連接故障信息顯示屏和數據存儲模塊；
[0022]將天線陣列接收器設置在開關柜的柜體外側，用于接收由局部放電發射的微波信號，將接收的微波信號傳輸給可變增益放大器，微波信號經過可變增益放大器增益放大后通過電流信號轉電壓信號電路將經過增益放大的微波信號轉換成電壓信號傳送給帶通濾波器，從帶通濾波器經過的電壓信號通過Α/D轉換器將信號轉換為數字信號，數字信號通過數據通信模塊傳送給D/Α轉換器，通過D/Α轉換器將數字信號還原，還原后的信號傳輸到信號處理系統，通過微處理器中的開關柜內部放電智能診斷與故障定位分析系統的處理，將結果顯示在故障信息顯示屏，并將信號信息存儲于數據存儲模塊里，并通過不同放電類型的信號劃分建立開關柜內部放電信號數據存儲模塊。
[0023]其中，數據通信模塊包括RS232模塊和RS485模塊，數據存儲模塊采用硬盤存儲。Α/D轉換器采用單獨的Α/D轉換芯片，D/Α轉換器采用單獨的D/Α轉換芯片。數據通信模塊與天線陣列接收器相連接。
[0024]本實用新型天線陣列由八個高精度電磁波測量傳感器組成，其測量頻率應在滿足測量幅值的要求上做到全頻譜測量。天線陣列所采集的信號通過光纖傳輸至信號增益放大器進行信號放大。
[0025]信號經過采集以后，傳輸至信號增益放大器前段，圖2為信號增益放大器原理圖。經過放大增益以后，信號將變成易于較長距離傳輸而不至于在傳輸線中過分衰減導致信號過度失真。
[0026]電流信號變換電壓信號電路將經過增益的電流信號轉換成電壓信號，傳送給帶通濾波。
[0027]電壓信號經帶通濾波消除干擾信號，由于不同類型局部放電的頻譜和幅值均有區另O，所以，需要對電壓信號進行選頻。選取能反映不同放電故障的特征頻率進行分類處理與傳輸。
[0028]經過帶通濾波之后的信號通過Α/D轉換器可以采用單獨的Α/D轉換芯片。D/Α轉換器可以采用單獨的D/Α轉換芯片。
[0029]微處理器通過通信模塊與其它外部設備通信。微處理器中內置有IOV開關柜內部局部放電診斷系統。可以判斷放電故障的類型、放電故障的程度與具體的內部放電位置。能有效的定位局部放電故障點。
[0030]參見附圖2，給出了一個可變增益放大器采用芯片AD8330ACP的非限定性的具體電路結構。AD8330是亞德諾半導體(ADI)公司的一款DC至150MHz寬帶寬可變增益放大器，適合要求完全差分信號通路、低噪聲、精確定義增益和適度低失真的應用。該芯片的基本增益函數為線性dB，受引腳VDBS上所施加電壓的控制。增益范圍為OdB至50dB，相應控制電壓為OV至1.5V，斜率為30mV/dB。
[0031]參見附圖3表示電流信號變換電壓信號電路的一個非限定性的具體電路結構圖，電流信號經電流信號變換電壓信號電路轉換成電壓信號，電流信號變換電壓信號電路由運算放大器ADA4841-2組成。ADA4841-2是亞德諾半導體(ADI)公司的一款單位增益穩定型、低噪聲和低失真、軌至軌輸出放大器，最大靜態電流為1.5mA。電流信號變換電壓信號電路的前半部分將輸入的電流信號變換成電壓信號，電路的后半部分將變換的電壓信號進行同相放大或電壓跟隨處理，再輸入帶通濾波。
[0032]參見附圖4表示帶通濾波的一個非限定性的具體電路結構圖，對電流信號變換電壓信號電路輸出的電壓信號進行帶通濾波處理，帶通濾波電路由運算放大器ADA4841-2組成。帶通濾波由一個高通濾波器和一個低通濾波器組成。利用兩個運算放大器ADA4841-2分別構建高通濾波器和低通濾波器，然后將二者串聯得到帶通濾波器。[0033]參見附圖5給出了 D/A轉換器的非限定性的具體電路結構。D/A轉換器采用德州儀器(TI)公司的芯片DAC8562SDGSR。DAC8562是具有2.5V、4ppm/°C基準的16位、雙路、低功耗、超低短時脈沖波形干擾、緩沖電壓輸出的DAC。DAC8562芯片與微控制器I通過標準SPI接口通信。DAC8562有兩路相互獨立的模擬電壓輸出端口(VoutA和VoutB)。
【權利要求】
1.一種基于電磁波天線接收陣列的IOV開關柜內部放電檢測裝置，其特征在于:包括天線陣列接收器，天線陣列接收器連接可變增益放大器，可變增益放大器通過電流信號轉電壓信號電路連接帶通濾波器，帶通濾波器連接A/D轉換器，A/D轉換器通過數據通信模塊連接D/A轉換器，D/A轉換器連接微處理器，微處理器連接故障信息顯示屏和數據存儲模塊。
2.根據權利要求1所述的基于電磁波天線接收陣列的IOV開關柜內部放電檢測裝置，其特征在于:所述的數據通信模塊包括RS232模塊和RS485模塊。
3.根據權利要求1所述的基于電磁波天線接收陣列的IOV開關柜內部放電檢測裝置，其特征在于:所述的數據存儲模塊采用硬盤存儲。
4.根據權利要求1所述的基于電磁波天線接收陣列的IOV開關柜內部放電檢測裝置，其特征在于:所述的A/D轉換器采用單獨的A/D轉換芯片。
5.根據權利要求1所述的基于電磁波天線接收陣列的IOV開關柜內部放電檢測裝置，其特征在于:所述的D/A轉換器采用單獨的D/A轉換芯片。
6.根據權利要求1所述的基于電磁波天線接收陣列的IOV開關柜內部放電檢測裝置，其特征在于:所述的數據通信模塊與天線陣列接收器相連接。
【文檔編號】G01R31/12GK203705594SQ201320881628
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】劉興華, 咸日常, 孫學峰, 陳素紅, 王濤, 楊帆 申請人:國家電網公司, 國網山東省電力公司淄博供電公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
