本实用新型专利技术提供一种基于高频宽带电光转换的光纤局放在线监测装置。包括：超高频传感器(2)、超声波传感器(4)、高频宽带电光转换器(3)、传输光纤(5)、信号综合处理单元(13)以及PC机(12)；超高频传感器(2)、超声波传感器(4)均与高频宽带电光转换器(3)相连，高频宽带电光转换器(3)通过传输光纤(5)与信号综合处理单元(13)相连；同时信号综合处理单元(13)与PC机(12)相连。本实用新型专利技术采用超声波和超高频法相结合，具有同时监测局部放电的电磁信号和超声波信号的能力，提高了局部放电监测的准确性；解决了因电力绝缘设备现场环境恶劣，无法安装复杂的局部放电监测处理装置的问题。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及高压电器绝缘监测领域，特别涉及一种基于高频宽带电光转换的超高频和超声波局部放电在线监测装置。
技术介绍
变压器、GIS气室等电气设备绝缘内部常存在一些缺陷，空气的击穿场强和介电常数都比固体介质的小，因此在外施电压作用下这些气隙或气泡首先发生放电。另外，绝缘材料的老化，结构设计的不合理以及制造工艺的不严谨，都会产生局部放电。局部放电是绝缘劣化的主要原因，也是绝缘设备劣化的先兆和表现形式。局部放电能量微弱，开始时并不影响设备的安全运行，但长时间积累会导致绝缘老化，引发电力绝缘设备运行异常，进而导致电力系统故障。而电气绝缘设备在常规的耐压非耐压试验室难以发现局部放电类绝缘缺陷。如果能在绝缘设备运行过程中，在线实时监测局部放电，能够反映出绝缘设备的绝缘情况，预防潜在电力设备运行事故的发生。根据局部放电时伴生的诸多现象，可以监测到局部放电的发生。目前主要的局部放电监测方法主要有脉冲电流法、气相色谱法、超声波检测法、红外检测法和超高频检测法等，其中超声波检测法和超高频检测法应用最为广泛。但是，当前的局放监测中，超声波检测法可测量局放大小和位置，受设备机械振动干扰小，但是灵敏度较低，抗电磁干扰能力差，无法对局部放电进行定量测定和模式识别；超高频检测法抗干扰能力强，接收频带宽，但是存在天线能力接收弱，信号衰减较快，无法远距离在线监测的缺点。同时，由于变压器、GIS气室等绝缘设备所处环境所限，现场空间狭小，无法安装体积较大的局部放电监测系统的数据处理和后台显示等单元。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种受机械振动干扰小、抗电磁干扰能力强、接收频带宽、监测准确度搞、能够进行放电模式识别并且信号衰减小能远距离在线监测的局放放电监测装置。本技术采取的技术方案为：一种基于高频宽带电光转换的光纤局放在线监测装置，包括：超高频传感器2、超声波传感器4、高频宽带电光转换器3、传输光纤5、信号综合处理单元13以及PC机12；超高频传感器2、超声波传感器4均与高频宽带电光转换器3相连，高频宽带电光转换器3通过传输光纤5与信号综合处理单元13相连；同时信号综合处理单元13与PC机12相连。传输光纤5为多模传输光纤。信号综合处理单元13包括：光纤调制解调器6、滤波电路7、放大电路8、比较电路10、现场可编程门阵列FPGA11和D/A转换电路9；光纤调制解调器6、滤波电路7与放大电路8依次相连；放大电路8与D/A转换电路9均连接比较电路10；现场可编程门阵列FPGA11分别连接D/A转换电路9和比较电路10；信号综合处理单元13通过现场可编程门阵列FPGA11与PC机12相连。超高频传感器2、超声波传感器4和高频宽带电光转换器3安装于电力绝缘设备或其附件之上。超声波传感器4用于采集电力绝缘设备局部放电时产生的超声波信号，并将超声波信号传输至高频宽带电光转换器3；超高频传感器2用于采集电力绝缘设备局部放电时产生的超高频电磁波，并将超高频电磁波信号传输至高频宽带电光转换器；同时采用超高频传感器2、超声波传感器4采集局部放电的超高频信号和超声波信号，提高局部放电监测的准确性。超高频传感器2的工作带宽为300MHz～1500MHz，超声波传感器4的工作带宽为20KHz～200KHz；高频宽带电光转换器3工作带宽覆盖超高频传感器2及超声波传感器4的工作带宽，将超高频传感器2和超声波传感器4采集的局部放电声电信号就地转换为光信号。采用传输光纤5将高频宽带电光转换器3转换的光信号传输至信号综合处理单元13。传输光纤5与信号综合处理单元13中的光纤调制解调器6相连，光纤调制解调器6将光信号还原为原始信号。优选的，高频宽带电光转换器3的工作带宽为2GHz。信号综合处理单元13包括基于FPGA的D/A转换电路、滤波电路、放大电路、比较电路和系统软件，用于对信号的转换、滤波、放大和比较等处理。本技术的目的之一是采用超声波和超高频法相结合，具有同时监测局部放电的电磁信号和超声波信号的能力，提高局部放电监测的准确性；本技术的目的之二是利用高频宽带的电光转换器，将超声波传感器和超高频传感器采集的原始信号就地转换成光信号，通过光纤传输到信号处理终端；本技术的目的之三是利用光纤传输信号，减小局部放电信号的衰减，达到远距离传输的目的；本技术的目的之四是解决因电力绝缘设备现场环境恶劣，无法安装复杂的局部放电监测处理装置的问题；本技术的目的之五是利用光纤调制解调器，将超声波传感器和超高频传感器采集的局部放电信号还原，再通过FPGA的D/A转换电路，以及滤波电路、放大电路和比较电路的信号综合处理单元处理，最终获得局部放电信息。附图说明图1为本技术的基于高频宽带电光转换的光纤局部放电监测装置结构示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及优选实施例对本技术作进一步的详细描述，应当理解，优选实施例仅为了说明本技术，而不是为了限制本技术的保护范围。图1为本技术的基于高频宽带电光转换的光纤传输超声波、超高频局部放电放电量监测装置结构示意图。如图1所示，本技术的基于高频宽带电光转换的光纤传输超声波、超高频局部放电放电量监测装置，主要包括超高频传感器2、超声波传感器4、高频宽带电光转换器3、多模传输光纤5、信号综合处理单元13以及PC机12，其中信号综合处理单元13又包括光纤调制解调器6、滤波电路7、放大电路8、比较电路10、FPGA11和D/A转换电路9。如图1所示，所述超高频传感器2的探测带宽为300MHz～1500MHz，用于采集电力绝缘设备1发生局部放电时产生的超高频电磁信号。如图1所示，所述超声波传感器4的探测带宽为20KHz～200KHz，用于采集电力绝缘设备1发生局部放电时产生的超声波信号。如图1所示，所述高频宽带电光转换器3工作带宽为2GHz，用于将超高频传感器2和超声波传感器4采集到的局部放电信号转换为光信号，此信号经过传输光纤5传输至信号综合处理单元13。如图1所示，所述超高频传感器2、超声波传感器4和高频宽带电光转换器3安装于电力绝缘设备1或其附件之上。如图1所示，所述传输光纤5采用多模光纤。如图1所示，所述信号综合处理单元13接收到光信号后，先经过光纤调制解调器6的解调，将光信号还原为电信号，此电信号包含所述超高频传感器2和所述超声波传感器4采集到的局部放电原始信号。如图1所示，上述电信号经过滤波电路7、放大电路8、比较电路10、FPGA11以及D/A转换电路9的处理后，得到局部放电的信息。如图1所示，上述局部放电信息经过PC机12处理后，展示给用户。如图1所示，所述PC机12的主要功能包括实时数据显示、历史数据显示、局部放电二维和三维谱图显示、局部放电模式识别及故障类型诊断、报表和报警、对外通信等。上述对外通信可通过局域网、CAN总线等方式，对PC机12进行远程访问，使用IEC61850通信规约通信。如图1所示，所述信号综合处理单元13和PC机12可安装于远离电力绝缘设备1的位置，方便工程实施。本技术所述基于高频宽带电光转换的光纤传输超声波、超高频局部放电放在线监测装置，可以同时监测局部放电所产生的超声波信号和超本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于高频宽带电光转换的光纤局放在线监测装置，其特征在于，包括：超高频传感器(2)、超声波传感器(4)、高频宽带电光转换器(3)、传输光纤(5)、信号综合处理单元(13)以及PC机(12)；所述超高频传感器(2)、所述超声波传感器(4)均与所述高频宽带电光转换器(3)相连，所述高频宽带电光转换器(3)通过所述传输光纤(5)与所述信号综合处理单元(13)相连；同时所述信号综合处理单元(13)与所述PC机(12)相连。
【技术特征摘要】
1.一种基于高频宽带电光转换的光纤局放在线监测装置，其特征在于，包括：超高频传感器(2)、超声波传感器(4)、高频宽带电光转换器(3)、传输光纤(5)、信号综合处理单元(13)以及PC机(12)；所述超高频传感器(2)、所述超声波传感器(4)均与所述高频宽带电光转换器(3)相连，所述高频宽带电光转换器(3)通过所述传输光纤(5)与所述信号综合处理单元(13)相连；同时所述信号综合处理单元(13)与所述PC机(12)相连。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号综合处理单元(13)包括：光纤调制解调器(6)、滤波电路(7)、放大电路(8)、比较电路(10)、现场可编程门阵列FPGA(11)和D/A转换电路(9)；所述光纤调制解调器(6)、所述滤波电路(7)与所述放大电路(8)依次相连；所述放大电路(8)与所述D/A转换电路(9)均连接所述比较电路(10)；所述现场可编程门阵列FPGA(11)分别连接所述D/A转换电路(9)和所述比较电路(10)；所述信号综合处理单元(13)通过所述现场可编程门阵列FPGA(11)与所述PC机(12)相连。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯英岭，于世秋，曾毅，王晓春，李志军，张峰，郭新海，刘小鹏，
申请(专利权)人：安徽华电六安电厂有限公司，江苏国电南自海吉科技有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34
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