本實(shí)用新型涉及變壓器監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種變壓器局部放電監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

這些年，隨著我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷完善，以及電力系統(tǒng)的不斷建設(shè)，電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備如變壓器設(shè)備，應(yīng)用數(shù)量也在大幅度增加。因此，變壓器的可靠性對(duì)電網(wǎng)的安全有較大的直接制約和影響。局部放電是導(dǎo)致變壓器絕緣故障的主要因素之一，通過(guò)檢測(cè)局部放電的情況可以及時(shí)的判斷變壓器的絕緣狀態(tài)。變壓器局部放電是一個(gè)慢慢積累的過(guò)程，一旦發(fā)生嚴(yán)重的放電故障將會(huì)造成一些不可挽回的損失。一些常規(guī)的保護(hù)不能發(fā)現(xiàn)這種放電的細(xì)微變化。對(duì)變壓器的局部放電進(jìn)行一個(gè)有效的監(jiān)測(cè)，對(duì)于變壓器的絕緣保護(hù)以及對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行都意義重大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種監(jiān)測(cè)靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)的變壓器局部放電監(jiān)測(cè)裝置。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：一種變壓器局部放電監(jiān)測(cè)裝置，包括多個(gè)設(shè)置在變壓器內(nèi)部的內(nèi)置超高頻傳感器、多個(gè)設(shè)置在變壓器外部的外置超高頻傳感器、多路模擬開(kāi)關(guān)、信號(hào)處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、微處理器、無(wú)線通信模塊、串口通信模塊、報(bào)警模塊和電源模塊，所述內(nèi)置超高頻傳感器和外置超高頻傳感器的信號(hào)輸出端分別與多路模擬開(kāi)關(guān)的信號(hào)輸入端連接，所述多路模擬開(kāi)關(guān)的信號(hào)輸出端與信號(hào)處理模塊的輸入端連接，所述信號(hào)處理模塊的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與微處理器的輸入端連接，所述微處理器的輸出端分別與多路模擬開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)輸入端、無(wú)線通信模塊的輸入端、串口通信模塊的輸入端和報(bào)警模塊的輸入端連接，所述電源模塊為本裝置提供電源。

如上所述的一種變壓器局部放電監(jiān)測(cè)裝置，進(jìn)一步說(shuō)明為，所述信號(hào)處理模塊包括帶通濾波器、前置放大器和包絡(luò)檢波器，所述帶通濾波器的輸入端與多路模擬開(kāi)關(guān)的輸出端連接，所述帶通濾波器的輸出端與前置放大器的輸入端連接，所述前置放大器的輸出端與包絡(luò)檢波器的輸入端連接，所述包絡(luò)檢波器的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接。

如上所述的一種變壓器局部放電監(jiān)測(cè)裝置，進(jìn)一步說(shuō)明為，所述微處理器采用STM32F103VBT6芯片及其外圍電路組成的最小系統(tǒng)。

如上所述的一種變壓器局部放電監(jiān)測(cè)裝置，進(jìn)一步說(shuō)明為，所述無(wú)線通信模塊采用CC1101芯片及其外圍電路組成。

如上所述的一種變壓器局部放電監(jiān)測(cè)裝置，進(jìn)一步說(shuō)明為，所述電源模塊包括電源和電壓轉(zhuǎn)換模塊，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊用于將電源電壓轉(zhuǎn)化為若干不同數(shù)值的電壓。

本實(shí)用新型的有益效果是：通過(guò)在變壓器內(nèi)外均設(shè)置超高頻傳感器，能夠提高對(duì)變壓器局部放電監(jiān)測(cè)的靈敏性，通過(guò)設(shè)置信號(hào)處理模塊能夠確保檢測(cè)的準(zhǔn)確性和有效性。通過(guò)無(wú)線通信模塊能夠?qū)崿F(xiàn)短距離通信，通過(guò)串口通信模塊能夠用于遠(yuǎn)距離有線通信，便于數(shù)據(jù)的有效傳輸。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為信號(hào)處理模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為帶通濾波器實(shí)施例電路示意圖。

圖4為前置放大器實(shí)施例電路示意圖。

圖5為包絡(luò)檢波器實(shí)施例電路示意圖。

圖6為無(wú)線通信模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為報(bào)警模塊實(shí)施例電路示意圖。

圖8為電壓轉(zhuǎn)換模塊實(shí)施例電路示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式做進(jìn)一步的闡述。

如圖1所示，本實(shí)用新型提供的一種變壓器局部放電監(jiān)測(cè)裝置，包括多個(gè)設(shè)置在變壓器內(nèi)部的內(nèi)置超高頻傳感器、多個(gè)設(shè)置在變壓器外部的外置超高頻傳感器、多路模擬開(kāi)關(guān)、信號(hào)處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、微處理器、無(wú)線通信模塊、串口通信模塊、報(bào)警模塊和電源模塊。

所述內(nèi)置超高頻傳感器和外置超高頻傳感器的信號(hào)輸出端分別與多路模擬開(kāi)關(guān)的信號(hào)輸入端連接，所述內(nèi)置超高頻傳感器和外置超高頻傳感器的數(shù)量不設(shè)限定，根據(jù)情況自行決定，所述內(nèi)置超高頻傳感器和外置超高頻傳感器均可以采用UHF超高頻傳感器。

所述多路模擬開(kāi)關(guān)的選型應(yīng)該根據(jù)內(nèi)置超高頻傳感器和外置超高頻傳感器的數(shù)量來(lái)決定，這里不做限定，所述多路模擬開(kāi)關(guān)在微處理器的控制下，循環(huán)定時(shí)進(jìn)行切換，使相應(yīng)傳感器的輸出信號(hào)被采集，所述多路模擬開(kāi)關(guān)為現(xiàn)有技術(shù)，這里不做具體闡述，例如可以采用CD4052型多路模擬開(kāi)關(guān)。所述多路模擬開(kāi)關(guān)的信號(hào)控制端與微處理器的輸出端連接。所述微處理器的輸出端與多路模擬開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)輸入端連接。

所述多路模擬開(kāi)關(guān)的信號(hào)輸出端與信號(hào)處理模塊的輸入端連接，在接收到超高頻電磁波信號(hào)后，我們還需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，從而保證監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和有效性。如圖2所示，所述信號(hào)處理模塊包括帶通濾波器、前置放大器和包絡(luò)檢波器，所述帶通濾波器的輸入端與多路模擬開(kāi)關(guān)的輸出端連接，所述帶通濾波器的輸出端與前置放大器的輸入端連接，所述前置放大器的輸出端與包絡(luò)檢波器的輸入端連接，所述包絡(luò)檢波器的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接。

所述帶通濾波器用于選擇相應(yīng)頻率范圍內(nèi)的信號(hào)，過(guò)濾掉頻率范圍之外的信號(hào)，所述帶通濾波器為現(xiàn)有技術(shù)，這里不做具體闡述。例如，如圖3所示，可以采用由LC組成的帶通濾波器。

所述前置放大器用于對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行放大，從而保證信號(hào)下一步處理的可靠性，所述前置放大器為現(xiàn)有技術(shù)，型號(hào)多種多樣，例如可以選用由MAX2235芯片組成的放大器，該放大器能在超高頻信號(hào)頻率范圍內(nèi)正常工作，且有相對(duì)好的線性度，噪聲系數(shù)相對(duì)較低，具體電路圖如圖4所示。

所述包絡(luò)檢波器是指從高頻調(diào)幅信號(hào)中還原出包絡(luò)變化規(guī)律一致的原調(diào)制信號(hào)的過(guò)程。所述包絡(luò)檢波器為現(xiàn)有技術(shù)，這里只對(duì)包絡(luò)檢波器的電路原理做簡(jiǎn)單闡述，如圖5所示，為包絡(luò)檢波器的電路原理圖。在高頻信號(hào)電壓的正半周期，二極管D1正向?qū)ú?duì)電容C12進(jìn)行充電，由于二極管D1的正向?qū)娮韬苄?，所以充電點(diǎn)電流很大，則這個(gè)電容C12的電壓很快的接近高頻信號(hào)的峰值。這個(gè)電壓建立以后，通過(guò)信號(hào)源電路，又反向的加到二極管D1的兩端。這個(gè)時(shí)候二極管D1是否導(dǎo)通取決于電容C12上的電壓和輸入電壓。當(dāng)高頻信號(hào)的瞬時(shí)值小于電容C12電壓的時(shí)候，二極管處于反向偏置，處于截止?fàn)顟B(tài)。電容C12就通過(guò)負(fù)載進(jìn)行放大。同時(shí)因?yàn)榉烹姷某?shù)RC遠(yuǎn)大于調(diào)頻電壓周期，所以放電過(guò)程很慢。當(dāng)電容C12上的電壓下降不多時(shí)，調(diào)頻信號(hào)到達(dá)第二個(gè)正周期的電壓又超過(guò)二極管D1上的負(fù)壓，使得二極管D1導(dǎo)通。導(dǎo)通之后，又會(huì)對(duì)電容C12進(jìn)行充電，電容C12的電壓又會(huì)迅速的接近第二個(gè)高頻的最大量。以后又會(huì)重復(fù)二極管D1截止的步驟，如此這樣反復(fù)循環(huán)。因此，只需使得充電時(shí)間常數(shù)很小而放電時(shí)間常數(shù)很大，就能保證傳輸系數(shù)接近1。同時(shí)，由于正向?qū)щ姷臅r(shí)間很短，放電時(shí)間常數(shù)又遠(yuǎn)大于高頻周期，所以輸出電壓的起伏波動(dòng)很小，可看成與高頻調(diào)伏波包絡(luò)基本一致，而高頻調(diào)伏波的包絡(luò)又與原調(diào)制信號(hào)的形狀相同，因此輸出的電壓就是原來(lái)的調(diào)制信號(hào)。當(dāng)然所述包絡(luò)檢波器可以做相應(yīng)變形，這里不做限定。

所述信號(hào)處理模塊的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與微處理器的輸入端連接，即信號(hào)處理模塊的輸出信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后傳輸給微處理器。所述A/D轉(zhuǎn)換模塊為現(xiàn)有技術(shù)，這里不做具體闡述，即將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，從而便于微處理識(shí)別處理。所述為微處理器采用STM32F103VBT6芯片及其外圍電路組成的最小系統(tǒng)，還可以選用其他微處理器，例如采用ARM系列微處理器。

所述微處理器的輸出端分別與無(wú)線通信模塊的輸入端、串口通信模塊的輸入端和報(bào)警模塊的輸入端連接，所述無(wú)線通信模塊與微處理器連接用于實(shí)現(xiàn)短距離無(wú)線通信，所述無(wú)線通信模塊可以采用CC1101芯片及其外圍電路組成。如圖6所示，為CC1101芯片結(jié)構(gòu)示意圖，該芯片周圍需要搭建簡(jiǎn)單的外圍電路才能使其正常工作，因此可以采用模塊的方式將CC1101芯片及周圍電路做成通信模塊并預(yù)留通信接口供微處理器連接使用，這些外圍電路的參數(shù)值和連接方式是固定不變的，所以這里不做具體闡述。

所述串口通信模塊與微處理器連接用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離有線通信，所述串口通信模塊為現(xiàn)有技術(shù)，這里不做具體闡述，例如所述串口通信模塊可以由RS-485串口通信電路組成。

所述報(bào)警模塊與微處理器連接，用于發(fā)出警報(bào)，起提示作用。如圖7所示，為報(bào)警模塊實(shí)施例電路圖，當(dāng)微處理器的P0.6管腳輸出為低電平，P0.7輸出為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，同時(shí)揚(yáng)聲器BUZ動(dòng)作發(fā)出警報(bào)。即P0.6管腳控制發(fā)光二極管的通斷，P0.7管腳通過(guò)控制三極管PNP的通斷來(lái)對(duì)揚(yáng)聲器BUZ進(jìn)行控制，該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。例如，當(dāng)內(nèi)置超高頻傳感器檢測(cè)到持續(xù)放電時(shí)，報(bào)警模塊動(dòng)作發(fā)出警報(bào)，這時(shí)二極管點(diǎn)亮，同時(shí)揚(yáng)聲器BUZ動(dòng)作發(fā)出警報(bào)。這里只是為了便于對(duì)報(bào)警模塊的工作原理進(jìn)行說(shuō)明，在連接時(shí)，并不代表微處理器的P0.6管腳和P0.7管腳與報(bào)警模塊進(jìn)行連接。所述報(bào)警模塊也可以采用其他結(jié)構(gòu)的電路圖。

所述電源模塊為本裝置提供電源。圖1中電源模塊并不單單只與微處理器進(jìn)行連接，只是為了便于說(shuō)明，所述電源模塊包括電源和電壓轉(zhuǎn)換模塊，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊用于將電源電壓轉(zhuǎn)化為多個(gè)不同數(shù)值的電壓，保證各個(gè)設(shè)備的正常使用。例如，電壓轉(zhuǎn)換模塊包括HT7533芯片及外圍電路組成，從而將12V電壓轉(zhuǎn)化為3.3V的穩(wěn)定電壓，從而保證工作電壓為3.3V的設(shè)備正常使用，具體電路圖如圖8所示。還可以采用AS1117S-3.3穩(wěn)壓芯片將5V電壓降到3.3V，當(dāng)然該電壓轉(zhuǎn)換模塊還包括其他轉(zhuǎn)換芯片，這里不一一進(jìn)行闡述。所述電源模塊還可以采用多種不同的電壓電源，即不采用電壓轉(zhuǎn)換模塊，由不同的電源對(duì)不同的設(shè)備進(jìn)行供電，這樣結(jié)構(gòu)會(huì)復(fù)雜化，但是依然能保證本裝置的正常運(yùn)行。

本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)例，在本實(shí)用新型的權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員不經(jīng)創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種變形或修改均受本專利的保護(hù)。