專利名稱：變壓器局部放電超高頻(uhf)在線監測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電力變壓器在線監測裝置，特別涉及一種變壓器局部放電超高頻(UHF)在線監測裝置。
技術背景隨著國民經濟的發展，對電力系統可靠運行的要求越來越高，而電力變壓器是電力系統的樞紐設備，其運行的可靠性直接關系到電力系統的安全與穩定。對實際故障的統計分析表明，絕緣故障是影響變壓器正常運行的主要原因，而局部放電是造成絕緣故障的重要原因。因此，對局部放電的有效檢測，尤其是不間斷的在線監測，對于電力設備的安全穩定運行具有重要意義。由于運行現場干擾嚴重，廣泛應用的脈沖電流法通常只能被用于變壓器出廠時的型式試驗或離線檢測，無法有效地應用于在線監測。超聲波檢測是目前應用較廣泛的變壓器局部放電在線監測方法，但由于變壓器復雜的內部結構和變壓器的外殼對局部放電超聲波信號的嚴重衰減，使得超聲波檢測的靈敏度很低，有時無法在現場有效地檢測到信號。氣相色譜儀通過分析各種氣體的組成和濃度可確定故障類型和故障程度，其缺點在于油氣分離是一個長期的監測過程，不能反映突發性故障。超高頻檢測技術由于頻段較高，可以有效地避開常規局部放電測量中的電暈、開關操作等多種電氣干擾；由于采用的檢測頻帶很寬，所以該方法的檢測靈敏度很高，所以超高頻(UHF)檢測的特點使其在局部放電檢測領域具有其他方法無法比擬的優點。
超高頻傳感器的安裝有內置和外置兩種方式。外置傳感器由于油箱的屏蔽作用，不能發揮超高頻檢測技術靈敏度高的特點。將傳感器安裝在變壓器內部則可以充分保證傳感器的檢測靈敏度，并利用變壓器油箱有效屏蔽外部干擾信號。目前實用的安裝方法是通過變壓器事故放油閥將傳感器置入變壓器油箱底部，或通過油箱頂部的泄漏閥進行安裝。由于放油閥內徑一般小于12厘米，要在變壓器底部放油閥處安裝UHF傳感器，就得由于安裝尺寸的限制必須縮小天線而犧牲天線的性能；此外，由于安裝部位較靠近油箱底部或頂部，所以傳感器有效接收范圍小。如果要在變壓器油箱上開孔，不但現場施工是個極其困難的問題，開孔后由于電場的畸變會出現象局部過熱等一系列問題，這需要大量的電磁場計算為基礎，用戶和變壓器生產單位目前都不會接受。目前已有的超高頻在線監測系統是通過混頻技術對原始局放信號的進行調理的，由于混頻技術是一種窄帶提取信號的方法，所以在很大程度上犧牲了檢測的靈敏度。
實用新型內容為了改進現有技術的不足，本實用新型提供了一種變壓器局部放電在線監測裝置，該裝置通過人(手)孔方式安裝傳感器，既可以使UHF傳感器不用安裝于放油閥，為了縮小傳感器尺寸而犧牲天線的性能，又不用改變變壓器油箱結構；該裝置采用峰值檢波技術在寬頻帶內有效地提取信號，從而大大提高了檢測的靈敏度并有效地進行局放信號的監測，使人們能隨時了解變壓器運行過程中的局部放電狀況，預防變壓器絕緣故障發生。
為了實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案是變壓器局部放電超高頻(UHF)在線監測裝置由超高頻傳感器、高頻同軸饋線、信號硬件調理單元、高頻同軸電纜、A/D采集卡和工控機組成。超高頻傳感器通過變壓器本身的人(手)孔位置進行預安裝，固定在法蘭端蓋內側并一體化安裝在變壓器油箱上，并通過高頻同軸饋線引出到人(手)孔法蘭端蓋外部，利用N型連接端子接至信號硬件調理單元。硬件調理單元由帶通濾波器、帶寬為300M～1500MHz、增益為35～45dB的放大器、檢波脈沖寬度為100μs～400μs的峰值檢波器和功分器組成。傳感器接收到的超高頻信號經過信號硬件調理單元的調理輸出檢波信號。信號硬件調理單元通過高頻電纜與現場工控機相連，工控機內部安裝數據采集卡，可以實現對信號硬件調理單元輸出的檢波信號進行A/D轉換。現場工控機對數字信號進行處理，提取出局部放電信號的幅值、相位、放電次數等重要參量并以數據文件形式保存。通過對變壓器的局部放電信號進行連續監測，實時顯示單個工頻周期的放電情況；由于手機信號是本監測裝置的主要干擾，因而在將信號進行保存或進行統計計算之前先對信號進行干擾識別，若其中含有手機信號，則工頻周期內的信號置零；當采集100個工頻周期的信號后，進行一次統計計算，統計結果進行保存；每天零點對前一天的統計結果進行計算得出當日的放電發展趨勢，結果進行保存。
本實用新型實現了在不改變變壓器油箱結構及UHF傳感器尺寸的情況下，通過變壓器人(手)孔將UHF傳感器安裝于變壓器內部，克服了通過變壓器事故放油閥或油箱頂部泄漏閥進行傳感器安裝時由于安裝位置尺寸限制和有效檢測范圍小而犧牲傳感器性能的缺點。通過峰值檢波技術進行信號調理，能夠更有效地在整個檢測頻帶內提取放電信號，提高檢測的靈敏度。
圖1本實用新型結構連接示意圖圖2信號硬件調理原理示意圖具體實施方法如圖1和圖2所示，基于人(手)孔傳感器安裝方式的變壓器局部放電超高頻(UHF)在線監測裝置的傳感器1通過變壓器本身的人(手)孔位置進行預安裝，將傳感器1固定在法蘭端蓋3內側并一體化安裝在變壓器油箱2上。傳感器1通過RG402U高頻電纜4引出到人(手)孔法蘭端蓋3外部，利用N型連接端子接至信號硬件調理單元5。硬件調理單元5的結構如圖2所示，由帶通濾波器、帶寬為300M～1500MHz、增益為40dB的放大器、檢波脈沖寬度為100μs的峰值檢波器和功分器組成。硬件調理單元5經高頻同軸電纜6與現場工控機8內部的A/D采集卡7連接，A/D采集卡7采用的是PCI9812。
權利要求1.一種變壓器局部放電超高頻(UHF)在線監測裝置，其特征是它是由超高頻傳感器、高頻同軸饋線、信號硬件調理單元、高頻同軸電纜、A/D采集卡和工控機組成；所述超高頻傳感器通過變壓器本身的人(手)孔位置固定在法蘭端蓋內側并一體化安裝在變壓器油箱上，且通過高頻同軸饋線引出到人(手)孔法蘭端蓋外部，利用N型連接端子接至信號硬件調理單元；所述信號硬件調理單元通過高頻電纜與現場工控機相連，該工控機內部安裝有對信號硬件調理單元輸出的檢波信號進行A/D轉換的數據采集卡。
2.根據權利要求1所述的一種變壓器局部放電超高頻(UHF)在線監測裝置，其特征是所述信號硬件調理單元依序由帶通濾波器、帶寬為300M～1500MHz、增益為35～45dB的放大器、功分器和檢波脈沖寬度為100μs～400μs的峰值檢波器聯接組成。
專利摘要本實用新型涉及一種變壓器局部放電超高頻(UHF)在線監測裝置。該裝置由超高頻傳感器、高頻同軸饋線、信號硬件調理單元、高頻同軸電纜、A/D采集卡和工控機組成；超高頻傳感器連同人(手)孔法蘭端蓋一體安裝在變壓器油箱壁的人(手)孔上，位于變壓器的內部；本實用新型克服了通過變壓器事故放油閥或油箱頂部泄漏閥進行傳感器安裝時由于安裝位置尺寸限制和有效檢測范圍小而犧牲傳感器性能的缺點，通過信號硬件調理單元進行信號調理，能夠更有效地在整個檢測頻帶內提取放電信號，提高檢測的靈敏度。
文檔編號G01R31/02GK2736782SQ20042008477
公開日2005年10月26日 申請日期2004年8月9日 優先權日2004年8月9日
發明者李成榕, 唐志國, 黃興泉, 王偉, 王景春 申請人:華北電力大學(北京)