本實用新型屬于智能電網(wǎng)在線監(jiān)測及其應用領域，特別涉及一種基于超高頻電磁波檢測的局部放電監(jiān)測裝置。

背景技術：

隨著國家智能電網(wǎng)技術的發(fā)展，對變電站主設備關鍵部位的實時狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，已成為衡量電網(wǎng)可靠運行的一項重要指標。高壓開關柜是智能變電站的重要部分，通過研制一種適用高壓開關柜局部放電的監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測主要設備局部的放電情況和絕緣性能，掌握設備運行情況，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患、采取措施檢修處理，避免事故進一步擴大，對保障電網(wǎng)安全運行具有深遠的理論意義和廣泛的實用價值。

當前，國內(nèi)針對電氣設備的絕緣性能的監(jiān)測和維護，主要采取定期預防性試驗和維修，對減少和防止事故的發(fā)生起到了很好的作用。但預防性試驗是離線進行的，需要停電進行試驗，停電后設備狀態(tài)（如作用電壓、溫度等）與運行中不符，影響判斷的準確度，況且不少重要電力設備，輕易不能停止運行，這給電力設備的試驗與檢修帶來諸多不便。如今，一些便攜式的放電檢測裝置雖然克服了停電試驗檢修的不足，但其監(jiān)測方式不是連續(xù)的實時監(jiān)測，絕緣仍可能在檢修間隔期內(nèi)發(fā)生故障，降低了檢測的準確性。

為了解決以上問題，中國專利（申請?zhí)枮?01110104114.7）公開了一種基于無線網(wǎng)絡的開關柜局部放電超聲檢測裝置和中國專利（申請?zhí)枮?00610129824.4）公開了一種基于超聲輔助的局部放電帶電檢測裝置，上述兩種中國專利都是通過超聲傳感器采集局部放電信號，經(jīng)過A/D轉換將采集的模擬信號轉換成數(shù)字信號，最后傳至監(jiān)控室上位機進行數(shù)字信號處理得到放電信息。

但是，上述的超聲波檢測抗干擾能力較強，檢測頻帶主要集中在20kHz～220kHz，而局部放電信號產(chǎn)生的頻率范圍極寬，高頻信號可達到幾十GHz，超聲波檢測范圍較窄不利于放電信號的頻譜分析。上述兩款檢測裝置都是在監(jiān)控室上位機進行數(shù)據(jù)處理，不能就地顯示放電信息，不利于現(xiàn)場檢修人員的檢修和維護。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型意在提供一種基于超高頻電磁波檢測的局部放電監(jiān)測裝置，以解決檢測裝置都是在監(jiān)控室上位機進行數(shù)據(jù)處理，不能就地顯示放電信息，不利于現(xiàn)場檢修人員的檢修和維護。

本方案中的基于超高頻電磁波檢測的局部放電監(jiān)測裝置，包括高頻傳感器模塊、模擬信號處理模塊、A/D轉換電路模塊和微機處理單元，所述高頻傳感器模塊電連接所述模擬信號處理模塊，所述模擬信號處理模塊電連接所述A/D轉換電路模塊，所述A/D轉換電路模塊電連接所述微機處理單元，還包括短信模塊，所述微機處理單元還包括單片機、光提示模塊、旋鈕輸入設備和通信模塊，所述單片機的輸出端均電連接所述光提示模塊、所述旋鈕輸入設備和所述通信模塊，所述單片機的輸入端電連接所述A/D轉換電路模塊，所述通信模塊電連接所述短信模塊。

本方案的原理在于：高頻傳感器模塊與模擬信號處理模塊連接，模擬信號處理模塊與A/D轉換電路模塊的輸入端相連，A/D轉換電路模塊輸出端與微機處理單元的單片機的輸入端相連，微機處理單元的通訊模塊的輸出端與短信模塊的串口接口相連；最后通過短信模塊的GSM信道單元模塊發(fā)送到手機，利用高頻傳感器模塊所采集的電磁波信號，通過模擬信號處理模塊的信號放大濾波模塊將原始電磁波信號過濾成只包含局放的信號傳給A/D轉換電路模塊，然后經(jīng)A/D轉換電路模塊通過模數(shù)轉換電路將局放信號由模擬信號轉換成數(shù)字信號傳給微機處理模塊的單片機，單片機對檢測后的數(shù)據(jù)進行處理，并通過光提示模塊來提示檢測結果，以及通過通訊模塊的RS-232接口電路將局放數(shù)據(jù)報警結果送到短信模塊，最后經(jīng)由短信模塊通過GSM信號發(fā)送到手機。

本方案的有益效果在于：微機處理單元將從超高頻傳感器獲取的信號數(shù)字化，并將信號數(shù)字化的數(shù)據(jù)儲存在短信模塊中的普通數(shù)據(jù)采集卡，從而大大降低了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求和數(shù)據(jù)量。如果高壓開關柜達到危險值將報警，通過短信模塊將高壓開關柜內(nèi)的信息數(shù)據(jù)發(fā)送到工作人員手機上，避免工作人員長距離布線，通過電纜接入PC機查詢危險的來源。

進一步，所述A/D轉換電路模塊還包括模數(shù)轉化電路和A/D參考模塊，所述模數(shù)轉化電路均電連接所述模擬信號處理電路和所述單片機，所述A/D參考模塊電連接所述模數(shù)轉化電路。模數(shù)轉換電路將模擬電壓信號采樣為數(shù)字信號，通過A/D參考模塊修改A/D芯片的偏移量和工作區(qū)間，使釆樣芯片始終工作于線性度最佳的區(qū)間。

進一步，所述高頻傳感器模塊還包括高頻射頻天線、信號接收器和供電模塊，所述供電模塊用于給所述信號接收器提供電源，所述高頻射頻天線用于傳輸和接收信號，所述高頻射頻天線電連接所述信號接收器，所述信號接收器電連接所述模擬信號處理電路。局部放電檢測系統(tǒng)的局部電磁波通過高頻射頻天線穿入到信號接收器中，而且信號接收器只接收信號的峰值和其出現(xiàn)的相位，其本質(zhì)是隔離了其他信號的干擾，具有很強的抗干擾的能力。

進一步，所述模擬信號處理電路還包括信號轉化電路和放大濾波電路，所述信號接收器電連接所述信號轉化電路，所述信號轉化電路的輸出端電連接所述放大濾波電路的進口端，所述放大濾波電路將放大信號傳輸?shù)剿鯝/D轉化電路模塊。再通過信號轉化電路將該信息通過包絡檢波技術得到高頻信號的包絡曲線，該包絡曲線的曲線峰值能夠體現(xiàn)高頻傳感器模塊獲取信息的敏感度。

進一步，所述短信模塊還包括串口接口、MCU信令轉化、GSM信道單元模塊、SIM卡模塊和電源模塊，所述電源模塊用于給短信模塊提供電源，所述串口接口用于將信號傳遞給所述MCU信令轉化，所述MCU信令轉化電連接所述GSM信道單元模塊，所述GSM信道單元模塊電連接所述SIM卡模塊。方便與單片機連接，能夠精確的獲取局部放電危險值的信息。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的結構示意圖；

圖2為本實用新型高頻傳感器模塊結構示意圖；

圖3為本實用新型模擬信號處理電路結構示意圖；

圖4為本實用新型短信模塊結構示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明：

說明書附圖中的附圖標記包括：高頻傳感器模塊1、高頻射頻天線11、信號接收器12、供電模塊13、模擬信號處理電路2、信號轉化電路21、放大濾波電路22、A/D轉化電路模塊3、模數(shù)轉化電路31、A/D參考模塊32、微機處理單元4、單片機41、光提示模塊411、旋鈕輸入設備412、通訊模塊413、短信模塊5、串口接口51、MCU信令轉化52、GSM信道單元模塊53、SIM卡模塊54、電源模塊55、手機6。

實施例1

如圖1所示：基于超高頻電磁波檢測的局部放電監(jiān)測裝置，包括高頻傳感器模塊1、模擬信號處理模塊、A/D轉換電路模塊、微機處理單元4和短信模塊5，高頻傳感器模塊1上設有非頻變天線，該非頻變天線采用阿基米德雙臂螺旋天線，能實現(xiàn)帶寬10～100MHz的局部放電信號檢測，高頻傳感器模塊1與放大器連接，放大器增益設計為2.1dB。高頻傳感器模塊1電連接模擬信號處理模塊，模擬信號處理模塊電連接A/D轉換電路模塊，A/D轉換電路模塊電連接微機處理單元4，微機處理單元4還包括單片機41、光提示模塊411、旋鈕輸入設備412和通信模塊，以單片機41的型號為ARM74-1，單片機41設有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ接口，Ⅰ接口與光提示模塊411連接，Ⅱ接口與旋鈕輸入模塊連接，Ⅲ接口與通訊模塊413連接；單片機41的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ接口協(xié)調(diào)儀器三部分的工作；光提示模塊411提示高頻傳感器的工作狀態(tài)和參數(shù)，對局放等異常等情況進行提示；旋鈕輸入設備412控制單片機，旋鈕輸入設備412是儀器面板的唯一輸入設備，操作簡單；通訊模塊413包含RS232通訊協(xié)議和物理接口，同時提供0-2.5V、4-20mA模擬輸出接口。

A/D轉換電路模塊還包括模數(shù)轉化電路31和A/D參考模塊32，模數(shù)轉化電路31設有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ接口，Ⅰ接口和Ⅱ接口為輸入端，Ⅲ接口為輸出端。模數(shù)轉換電路的Ⅱ接口與A/D參考模塊32電連接，模數(shù)轉化電路31的Ⅰ接口電連接模擬信號處理電路2，模數(shù)轉化電路31的Ⅲ接口電連接單片機41。模數(shù)轉換電路將模擬電壓信號采樣為數(shù)字信號，通過A/D參考模塊32修改A/D芯片的偏移量和工作區(qū)間，使釆樣芯片始終工作于線性度最佳的區(qū)間。

如圖4所示，短信模塊5還包括串口接口51、MCU信令轉化52、GSM信道單元模塊53、SIM卡模塊54和電源模塊55，電源模塊55用于給短信模塊5提供電源，串口接口51用于將信號傳遞給MCU信令轉化52，MCU信令轉化52電連接GSM信道單元模塊53，GSM信道單元模塊53電連接SIM卡模塊54。

具體操作如下：

高頻傳感器模塊1與模擬信號處理模塊連接，模擬信號處理模塊與A/D轉換電路模塊的模數(shù)轉換電路的I接口相連，A/D轉換電路模塊的模數(shù)轉換電路的III接口與微機處理單元4的單片機41的進口相連，微機處理單元4的通訊模塊413的輸出端與短信模塊5的串口接口51相連；最后通過短信模塊5的GSM信道單元模塊53發(fā)送到手機6，利用高頻傳感器模塊1所采集的電磁波信號，通過模擬信號處理模塊的信號放大濾波模塊將原始電磁波信號過濾成只包含局放的信號傳給A/D轉換電路模塊，然后經(jīng)A/D轉換電路模塊通過模數(shù)轉換電路將局放信號由模擬信號轉換成數(shù)字信號傳給微機處理模塊的單片機41，單片機41對檢測后的數(shù)據(jù)進行處理，并通過光提示模塊411來提示檢測結果，以及通過通訊模塊413的RS-232接口電路將局放數(shù)據(jù)報警結果送到短信模塊5，最后經(jīng)由短信模塊5通過GSM信號發(fā)送到手機6。

本實施例1的有益效果在于，微機處理單元4將從超高頻傳感器獲取的信號數(shù)字化，并進行局放信號的篩選、分析并完成局放脈沖數(shù)值記錄、監(jiān)測局放量發(fā)展狀況等，并將數(shù)據(jù)儲存在短信模塊5中的普通數(shù)據(jù)采集卡，從而大大降低了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求和數(shù)據(jù)量。如果局放達到危險值將報警，通過短信模塊5將局放位置、脈沖數(shù)值等發(fā)送到工作人員手機6上，避免工作人員長距離布線，通過電纜接入PC機查詢危險的來源。

實施例2

如圖2所示，高頻傳感器模塊1還包括高頻射頻天線11、信號接收器12和供電模塊13，供電模塊13用于給信號接收器12提供電源，高頻射頻天線11用于傳輸和接收信號，高頻射頻天線11電連接信號接收器12，信號接收器12電連接模擬信號處理電路2。如圖3所示，模擬信號處理電路2還包括信號轉化電路21和放大濾波電路22，放大濾波電路22采用貝塞爾型有源帶通濾波器中的放大濾波電路22。信號接收器12電連接信號轉化電路21，信號轉化電路21的輸出端電連接放大濾波電路22的進口端，放大濾波電路22將放大信號傳輸?shù)紸/D轉化電路模塊3。

具體操作如下：

高頻傳感器模塊1利用高頻射頻天線11獲取電磁波信號，再將電磁波信號傳遞給信號接收器12，高頻傳感器內(nèi)的供電模塊13為信號接收器12提供電源，而信號接收器12只接收信號的峰值和其出現(xiàn)的相位，再將信息傳遞給模擬信號處理電路2中的信號轉化電路21，信號轉化電路21將該信息通過包絡檢波技術得到高頻信號的包絡曲線，再通過放大濾波電路22將包絡曲線信號放大，再傳遞給A/D轉化電路模塊3。

上述實施例2的有益效果在于，局部放電檢測系統(tǒng)的局部電磁波通過高頻射頻天線11穿入到信號接收器12中，而且信號接收器12只接收信號的峰值和其出現(xiàn)的相位，其本質(zhì)是隔離了其他信號的干擾，具有很強的抗干擾的能力，并且再通過信號轉化電路21將該信息通過包絡檢波技術得到高頻信號的包絡曲線，該包絡曲線的曲線峰值能夠體現(xiàn)高頻傳感器模塊1獲取信息的敏感度。

以上所述的僅是本實用新型的實施例，方案中公知的具體結構及特性等常識在此未作過多描述。應當指出，對于本領域的技術人員來說，在不脫離本實用新型結構的前提下，還可以作出若干變形和改進，這些也應該視為本實用新型的保護范圍，這些都不會影響本實用新型實施的效果和專利的實用性。本申請要求的保護范圍應當以其權利要求的內(nèi)容為準，說明書中的具體實施方式等記載可以用于解釋權利要求的內(nèi)容。