專利名稱：一種實現變壓器高頻超高頻局放監測的數據測量存儲系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電力技術領域，具體涉及一種實現變壓器高頻超高頻局放監測的數據測量存儲系統。
背景技術：
電力變壓器等電氣設備在長期運行時受溫度、雷擊、過電壓、自身發熱等因素影響，絕緣會逐步老化，局部放電是電力變壓器絕緣劣化的重要原因，其主要是由于電場分布不均，局部電場過高，導致絕緣介質中局部范圍內的電氣放電或擊穿現象。這種放電只存在于絕緣的局部位置，不會立即形成整個絕緣貫通性擊穿或閃絡。如不及時對局部放電進行有效監測，將會逐步擴大從而導致設備絕緣擊穿，造成惡性事故。每一次局部放電的產生都伴隨有一個很陸的電流脈沖，并向其周圍福射電磁波，變壓器油隔板結構的絕緣強度比較高，因此變壓器中的局部放電能夠輻射很高頻率的電磁波，大量的實際研究表明局部放電的頻譜非常寬，約從數百Hz到數千MHz。現有技術中的高頻局放檢測法的測試原理一般是通過高頻CT耦合變壓器的地線上的局部防電信號，輸入到檢測儀器，經過信號放大和信號處理，在檢測儀器上實時顯示和存儲，并接受測試者分析。另外，現有技術中也出現了超高頻局放檢測，其主要是根據設備中的局部放電會在設備外殼上產生流動的電磁波，使接地線上或套管處產生高頻放電脈沖電流流過，從而導致外殼對地呈現高頻電壓并向周圍空間傳播，通過測量變壓器內部局部放電所產生的超高頻(300 3000MHZ)電信號，就能實現局部放電的檢測定位。上述現有技術雖然采用了不同的檢測手段，但是因為局部放電作為一種非常復雜的放電現象，可能包括氣體或液體中的導體尖端或棱角上的放電、不同絕緣材料交界面上的表面放電或滑閃放電、固體或液體絕緣材料中的氣泡放電，固體絕緣材料中的樹枝狀放電等等。因此，其帶來的顯著缺點是:第一，各種局部放電的放電特征不盡相同，而且對每一種測試方法的敏感性也有差別，單純利用一種局部放電的檢測方法不一定能夠將局部放電進行準確識別和定位；第二，即便簡單集成上述現有技術于一個設備，也將直接導致設備的體積龐大，重量大并且不便于攜帶，接口復雜，測試接線凌亂，抗干擾性能差，而且，系統的運算速度、容量、穩定性等要求方面也將面臨考驗。
實用新型內容有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種實現變壓器高頻超高頻局放監測的數據測量存儲系統，其能夠顯著提高局部放電識別和定位的效率，有效濾除與測試現場無關的電磁干擾，從而節約測試時間和成本。為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的:一種實現變壓器高頻超高頻局放監測的數據測量存儲系統，其特征在于，包括:用于采集高頻局部放電信號與超高頻局部放電信號的數據采集單元；用于對數據采集單元的信號輸出端的數據進行測量，以獲取反映故障的信號的特征值的數據測量單元；以及用于將數據測量單元的信號輸出端的數據進行存儲，并且顯示故障結果的數據存儲單元。所述的數據采集單元包括:所述的高頻電流互感器連接前置放大器，所述的高頻電流互感器采集的信號輸入至前置放大器，前置放大器連接輸入選擇器，超高頻傳感器采集的信號輸入至輸入選擇器；所述的輸入選擇器的輸出端連接濾波器，所述的濾波器的輸出端連接第一放大器。所述的濾波器為由一組低通濾波器和高通濾波器構成的帶通濾波器。所述的數據測量單元包括:連接第一放大器的輸出端的有效值檢測模塊；所述的第一放大器的輸出端連接檢波器；所述的檢波器的輸出端連接平滑電路；所述的平滑電路的輸出端連接包絡線發生器；所述的包絡線發生器的輸出端連接揚聲器、峰值檢測器、頻率分量測量電路，以及脈沖測量觸發電路。所述的峰值檢測器包括:用于在脈沖開門時間內工作的第一峰值檢測器，以及用于在25ms或75ms工作的第二峰值檢測器。所述的數據存儲單元包括:緩存模塊，該模塊的輸入端連接所述的峰值檢測器、頻率分量測量電路，以及脈沖測量觸發電路的輸出端；所述的緩存模塊的輸出端連接顯示模塊和存儲控制模塊；所述的存儲控制模塊連接有串行接口和存儲器。本實用新型相對于現有技術具有以下的有益效果:綜合了現有的局部放電監測的主要手段，實現各種測試方法的無縫切換，克服了單一局放監測方法所遭遇的諸如測試盲區、復雜局放和外界干擾等困難，而且，該系統的電氣結構較為簡單，抗干擾性能優異，測試重復性好，局部放電識別和定位的準確度和穩定性都得到了很好的體現。
圖1為本實用新型的實現變壓器高頻超高頻局放監測的數據測量存儲系統的結構原理圖；圖2為圖1所示系統的具體實施例的結構示意圖；圖3為圖2所示實施例的有效值檢測器的一種具體電路圖；圖4為圖2所示實施例的檢波器的一種具體電路圖；圖5為圖2所示實施例的平滑電路的一種具體電路圖；圖6為圖2所示實施例的頻率分量測量電路的一種具體電路圖；圖7為圖2所示實施例的脈沖測量觸發電路的一種具體電路圖；圖8為圖2所示實施例的數據存儲單元的結構示意圖。
具體實施方式
為了便于對實用新型的進一步理解，
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
做進一步地詳細說明。如圖1所示，本實用新型的實現變壓器高頻超高頻局放監測的數據測量存儲系統包括:用于采集高頻局部放電信號與超高頻局部放電信號的數據采集單元110 ;用于對數據采集單元110的信號輸出端的數據進行測量，以獲取反映故障的信號的特征值的數據測量單元150 ;以及用于將數據測量單元150的信號輸出端的數據進行存儲，并且顯示故障結果的數據存儲單元190。圖2為圖1所示系統的具體實施例的結構示意圖，如圖所示，所述的數據采集單元110包括:高頻電流互感器和超高頻傳感器(未示出);所述的高頻電流互感器采集的信號輸入至前置放大器113，前置放大器113連接輸入選擇器114，超高頻傳感器采集的信號輸入至輸入選擇器114 ;所述的輸入選擇器114的輸出端連接濾波器115，所述的濾波器115的輸出端連接第一放大器116。作為具體實施例,放大器芯片可以米用AD825。作為具體的實施例，所述的高頻電流互感器和超高頻傳感器設置于變壓器外殼、高壓套管和/或接地線上。所述的高頻電流互感器的頻帶為IOOKHz IOMHz，所述的超高頻傳感器的頻帶為200 MHz 800MHz。所述的濾波器115為由一組低通濾波器和高通濾波器構成的帶通濾波器，局放產生的超聲信號因為需要通過絕緣層向外傳播，考慮到電纜附件結構的復雜性和聲波衰減的情況，首先，采集到的信號需要通過前置放大器113進行預防大，作為具體實施例，前置放大器113的放大增益小于等于IOOdB,放大后的信號通過濾波器115進行信號濾波，濾波的目的是除去低頻和高頻噪聲，濾波器也可用來分析信號。所述的數據測量單元150包括:連接第一放大器116的輸出端的有效值檢測模塊151，第一放大器116用于對信號進行主放大，作為具體實施例，放大增益小于等于3000dB，有效值的測量就是從第一放大器116輸出提取信號并由有效值檢測模塊151進行的。所述的第一放大器116的輸出端連接檢波器152 ;所述的檢波器152的輸出端連接平滑電路153 ;平滑電路153是一種算術平均值發生器，如果平滑高，則結果是輸入信號的算術平均值。信號的平滑濾波截去了信號的一些最高頻率，并把信號的尖峰取掉，例如放大器的噪聲，平滑濾波時間常數1μ s時，可以濾去IMHz以上頻率。所述的平滑電路153的輸出端連接包絡線發生器154 ;所述的包絡線發生器154的輸出端連接揚聲器155、峰值檢測器156、頻率分量測量電路157，以及脈沖測量觸發電路158。包絡線發生器154產生跟蹤平滑電路153輸出信號頂部的信號，該信號隨時間常數衰減，時間常數直接影響著包絡線頻率分量的測量。峰值檢測器156用包絡線的信號工作，在具體實施例中，可以采用兩個相同的峰值檢測器。一個在脈沖開門時間內工作，用于檢測包絡線的幅值和相位圖，另一個在25ms或75 ms測量，以便得到連續測量方式的周期峰值。峰值檢測器156的具體電路形式例如可以包括:采用型號為AD847的兩個音頻運算放大器組成，其中一個放大器的同向輸入端連接包絡線發生器的輸出端，反向輸入端連接兩個電阻，輸出端連接二極管，另一個放大器的反向輸入端和輸出端連接電阻，同向輸入
端連接二極管。圖2所示的系統結構中，包絡線是對信號進一步分析的基礎，信號的頻率成分以及峰值就是由包絡線得到的，到揚聲器155的信號也來自包絡線發生器154，最后，脈沖測量觸發電路158也采用包絡線發生器154的輸出信號。圖3為圖2所示實施例的有效值檢測器的一種具體電路圖，如圖所示，ICl的pi腳連接電容C2的一端和電阻Rll的一端，C2的另一端與ICl的COM腳和UTO腳相接，Rll的另一端連接U2的dl腳、RMSut腳和電容C3的一端，C3的另一端與ICl的Cav腳連接，ICl的PO腳連接電阻R15的一端，R15的另一端連接電容C5的一端，C5的另一端連接電阻R13的一端，R13的另一端連接電容C7，C7的另一端與ICl的VIN腳相接，信號通過該有效值檢測器，輸出為有效值直流信號。作為具體實施例，ICl可以采用AD637，該芯片提供波峰因數補償方案，允許以最高為10的波峰因數測量信號，額外誤差小于1%。帶寬允許測量200 mV均方根、頻率最高達600 kHz的輸入信號以及I V均方根以上、頻率最高達8 MHz的輸入信號。圖4為圖2所示實施例的檢波器的一種具體電路圖，如圖所示，放大器Ul的反向輸入端連接電阻R21的一端，R21的另一端連接二極管Dll的正極和電阻R23的一端，Dll的負極連接Ul的輸出端和二極管D12的正極，U2的同向輸入端連接二極管D12的負極和電阻R24的一端，R24的另一端接地，U2的反向輸入端連接電阻R23的另一端和電阻R25的一端，R25的另一端與U2的輸出端進行連接。具體實施例中，二極管Dll和D12可以采用IN4148。圖5為圖2所示實施例的平滑電路的一種具體電路圖，如圖所示，電阻R31的一端為信號輸入端，R31的另一端連接電容C22的一端，C22的另一端接地，電阻R31和電容C22組成一個阻容濾波器對信號進行平滑處理。圖6為圖2所示實施例的頻率分量測量電路的一種具體電路圖,如圖所示,變壓器的原級連接市電，次級連接電阻R51和R52的一端，IC2的IN-腳連接電阻R51和R52的另一端，OUT腳連接電阻R53的一端和電容C34的一端，電容C34的另一端連接電阻R55的一端，R55的另一端和電容C34的另一端連接非門。作為具體實施例，IC2可以采用LM311N。圖7為圖2所示實施例的脈沖測量觸發電路的一種具體電路圖，如圖所示，IC3的同向輸入端IN+腳連接電阻R71和R72，反向輸入端IN-腳連接包絡線發生器154的輸出端。作為具體實施例，IC3可以采用LM311N。圖8為圖2所示實施例的數據存儲單元的具體結構示意圖，如圖所示，所述的數據存儲單元190包括:緩存模塊191，該模塊的輸入端連接所述的峰值檢測器156、頻率分量測量電路157，以及脈沖測量觸發電路158的輸出端；所述的緩存模塊191的輸出端連接顯示模塊193和存儲控制模塊194 ;所述的存儲控制模塊194連接有串行接口 197和存儲器198。實驗效果舉例:將本實用新型應用在電纜終端接頭模擬缺陷實驗當中，其測試靈敏度可以滿足現場要求，并能及時、及早的發現電纜頭內部缺陷。局部放電監測手段的一體化結合使得局部放電故障定位更簡單、快捷、高效。以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。
權利要求1.一種實現變壓器高頻超高頻局放監測的數據測量存儲系統，其特征在于，包括: 用于采集高頻局部放電信號與超高頻局部放電信號的數據采集單元； 用于對數據采集單元的信號輸出端的數據進行測量，以獲取反映故障的信號的特征值的數據測量單元；以及用于將數據測量單元的信號輸出端的數據進行存儲，并且顯示故障結果的數據存儲單J Li ο
2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述的數據采集單元包括:高頻電流互感器和超高頻傳感器； 所述的高頻電流互感器采集的信號輸入至前置放大器，前置放大器連接輸入選擇器，超高頻傳感器采集的信號輸入至輸入選擇器； 所述的輸入選擇器的輸出端連接濾波器，所述的濾波器的輸出端連接第一放大器。
3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述的濾波器為由一組低通濾波器和高通濾波器構成的帶通濾波器。
4.根據權利要求2或3所述的系統，其特征在于，所述的前置放大器的增益為IOOdB之內。
5.根據權利要求2或3所述的系統，其特征在于，所述的第一放大器的增益為3000dB之內。
6.根據權利要求1、2、3所述的系統，其特征在于，所述的數據測量單元包括: 連接第一放大器的輸出端的有效值檢測模塊； 所述的第一放大器的輸出端連接檢波器； 所述的檢波器的輸出端連接平滑電路； 所述的平滑電路的輸出端連接包絡線發生器； 所述的包絡線發生器的輸出端連接揚聲器、峰值檢測器、頻率分量測量電路，以及脈沖測量觸發電路。
7.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述的峰值檢測器包括:用于在脈沖開門時間內工作的第一峰值檢測器，以及用于在25ms或75ms工作的第二峰值檢測器。
8.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述的數據存儲單元包括: 緩存模塊，該模塊的輸入端連接所述的峰值檢測器、頻率分量測量電路，以及脈沖測量觸發電路的輸出端； 所述的緩存模塊的輸出端連接顯示模塊和存儲控制模塊； 所述的存儲控制模塊連接有串行接口和存儲器。
9.根據權利要求2所述的系統，其特征在于:所述的高頻電流互感器和超高頻傳感器設置于變壓器外殼、高壓套管和/或接地線上。
10.根據權利要求9所述的系統，其特征在于:所述的高頻電流互感器的頻帶為IOOKHz 10MHz，所述的超高頻傳感器的頻帶為200 MHz 800MHz。
專利摘要本實用新型公開了一種實現變壓器高頻超高頻局放監測的數據測量存儲系統，包括用于采集高頻局部放電信號與超高頻局部放電信號的數據采集單元；用于對數據采集單元的信號輸出端的數據進行測量，以獲取反映故障的信號的特征值的數據測量單元；以及用于將數據測量單元的信號輸出端的數據進行存儲，并且顯示故障結果的數據存儲單元。本實用新型的優點是綜合了現有的局部放電監測的主要手段，實現各種測試方法的無縫切換，克服了單一局放監測方法所遭遇的諸如測試盲區、復雜局放和外界干擾等困難，而且，其電氣結構較為簡單，抗干擾性能優異，測試重復性好，局部放電識別和定位的準確度和穩定性都得到了很好的體現。
文檔編號G01R31/12GK203037802SQ20122068353
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月12日 優先權日2012年12月12日
發明者王天正, 俞華, 張海, 李艷鵬, 張健 申請人:山西省電力公司電力科學研究院