一种尖端脉冲探测系统的制作方法

本实用新型涉及紫外光电传感器技术领域，特别涉及一种尖端脉冲探测系统。

背景技术：

局部放电是高压电场使空气电离并放电的现象，是设备故障的早期征兆。高压电力系统中设备绝缘处发生的局部放电现象会造成设备损坏、能源和经济损失、系统安全隐患等多种后果。其中，高压开关柜、环网柜电缆分支箱及GIS设备(气体绝缘组合电气设备)等等高压电力设备是常常出现局部放电现象的设备。绝缘部位局部放电会产生腐蚀性物质如臭氧和氮氧化物，在高湿度状态下会释放硝酸，会加速绝缘部分的腐蚀，进而增强局部放电的强度。因此对局部放电的实时监测，可以及早发现高压电力设备的安全隐患，保障电力系统的安全平稳运行。

目前应用于局部放电监测的探测方法主要有：超声波法(AE)、特高频法 (UHF)以及紫外探测法。超声波法是探测局部放电中的超声波脉冲，能够实现局部放电诊断和放电源的准确定位。但超声波法要利用多个传感器组成阵列才能实现对放电位置的定位，且因声波传播特性，易受机械振动的影响。特高频法的测量对象是局部放电时产生的高频电磁辐射。特高频法在GIS设备中的应用效果最好，已是国际上对GIS设备普遍采用的检测技术。特高频法特高频法易受环境中其他电磁干扰信号的影响，且成本高。

紫外检测法的测量对象是局部放电中辐射光谱的紫外成分。相对于超声波法与特高频法，紫外监测法具有原理简单有效、不受环境电磁干扰、灵敏度高、可早期诊断等优势。目前被应用于紫外探测的主要的探测器有：光电倍增管、硅基光电探测器等。光电倍增管具有较高灵敏度而且响应速度快。但真空封装的光电倍增管体积较大，易受电磁干扰，工作时需要大功率电源和阴极制冷。硅基光电传感器对可见光波段响应，对紫外波段并不敏感，可见光抑制比较低。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种尖端脉冲探测系统，解决局部放电紫外光信号采集、信号处理、放电脉冲波形显示、放电源方位判定的技术问题。

本实用新型提供一种尖端脉冲探测系统，包括光电转换模块、模拟电路模块、数字电路模块、上位机以及电源接口模块，其中，

所述光电转换模块用于将电晕放电采集到的光信号转换为电信号，将所述电信号通过I/V转换为模拟信号；

所述模拟电路模块用于对所述模拟信号进行多级放大，使得所述模拟信号满足模数转换需要；

所述数字电路模块用于对放大后的所述模拟信号进行模数转换和阈值滤波得到多通道信号，对所述多通道信号进行数据编码后将信号码流发送至所述上位机；

所述上位机用于对所述信号码流进行数据读取、数据帧拆分、输出波形并输出方位判定结果。

作为一种可选的方案，所述光电转换模块包括SiC碳化硅紫外传感器以及I/V转换单元，所述碳化硅紫外传感器用于在采集局部放电产生的紫外光信号并生成电信号，所述I/V转换模块将所述电信号转换为模拟信号输出至模拟电路模块。

作为一种可选的方案，所述多级放大为二级放大，所述模拟电路模块包括前置放大电路和二级放大电路，所述前置放大电路用于对所述模拟信号进行前置放大后输出至所述二级放大电路，所述二级放大电路用于对模拟信号进行二次放大后输出至所述数字电路模块。

作为一种可选的方案，所述数字电路模块包括A/D转换单元、阈值滤波单元以及数据编码分发单元，所述A/D转换单元用于对所述模拟信号进行模数转换得到数字信号，所述阈值滤波单元用于对所述数字信号进行阈值滤波得到四通道信号，所述数据编码分发单元用于对所述四通道信号进行数据编码，并通过串口将信号码流发送至所述上位机。

作为一种可选的方案，所述上位机具有识别定位软件，所述识别定位软件用于对包含脉冲信息的信号码流解码，并转化为波形图像实时输出，利用探测器不同方向幅值输出的差异，判定尖端放电源的方位信息并实时输出。

作为一种可选的方案，还包括电源模块，用于将市电转换为工作电压为系统工作进行供电。

作为一种可选的方案，所述电源模块的供电电压包括±5V、3.3V、1.8V。

作为一种可选的方案，所述探测器的探测面包括上、下、左、右、左上、左下、右上、右下八个方位。

作为一种可选的方案，所述模拟电路模块的中央处理器采用FPGA模块。

从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：

本实用新型提供的尖端脉冲探测系统，包括光电转换模块、模拟电路模块、数字电路模块、上位机以及电源接口模块，其中，所述光电转换模块将电晕放电采集到的光信号转换为电信号，将所述电信号通过I/V转换为模拟信号；所述模拟电路模块对所述模拟信号进行多级放大，使得所述模拟信号满足模数转换需要；所述数字电路模块对放大后的所述模拟信号进行模数转换和阈值滤波得到多通道信号，对所述多通道信号进行数据编码后将信号码流发送至所述上位机；所述上位机对所述信号码流进行数据读取、数据帧拆分、输出波形并输出方位判定结果，不仅完成了尖端放电的探测，能够记录下放电脉冲波形，还能通过脉冲幅值判定放电源方位。具有抗干扰能力强、体积小巧，实现对距离探测器0.5米半球范围内的尖端放电识别与方位探测。

附图说明

图1是本实用新型实施例中提供的尖端脉冲探测系统的结构框图；

图2是本实用新型实施例中提供的尖端脉冲探测系统中探测器探测面的示意图；

图3是本实用新型实施例中提供的尖端脉冲探测系统中识别定位软件的界面效果图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

结合图1所示，本实用新型提供一种尖端脉冲探测系统，包括光电转换模块、模拟电路模块、数字电路模块、上位机以及电源接口模块，其中，所述光电转换模块将电晕放电采集到的光信号转换为电信号，将所述电信号通过I/V转换为模拟信号；所述模拟电路模块对所述模拟信号进行多级放大，使得所述模拟信号满足模数转换需要；所述数字电路模块对放大后的所述模拟信号进行模数转换和阈值滤波得到多通道信号，对所述多通道信号进行数据编码后将信号码流发送至所述上位机；所述上位机对所述信号码流进行数据读取、数据帧拆分、输出波形并输出方位判定结果，不仅完成了尖端放电的探测，能够记录下放电脉冲波形，还能通过脉冲幅值判定放电源方位。具有抗干扰能力强、体积小巧，实现对距离探测器0.5米半球范围内的尖端放电识别与方位探测。

作为一种可选的方案，所述光电转换模块包括SiC碳化硅紫外传感器以及I/V转换单元，I/V转换是将信号电流转换为信号电压，所述碳化硅紫外传感器用于在采集局部放电产生的紫外光信号并生成电信号，所述I/V转换模块将所述电信号转换为模拟信号输出至模拟电路模块，宽带隙半导体材料禁带宽度大、对紫外波段响应较高、传感器体积小、性质稳定、量子效率高，是更适合于紫外探测的材料。SiC材料相比其他宽带隙半导体材料，具有更高的热导率，传感器结构设计更灵活。SiC材料具有较高的禁带宽度(3-3.3eV)，因此其光谱截止频率较高，此外还具有高热导率、高临场击穿电压、高电子迁移率等优势。

本实施例中，多级放大为二级放大，所述模拟电路模块包括前置放大电路和二级放大电路，所述前置放大电路对所述模拟信号进行前置放大后输出至所述二级放大电路，所述二级放大电路对模拟信号进行二次放大后输出至所述数字电路模块。

数字电路模块包括A/D转换单元、阈值滤波单元以及数据编码分发单元， A/D转换单元采用采用高精度模数转换器，提高转换精度，所述A/D转换单元对所述模拟信号进行模数转换得到数字信号，所述阈值滤波单元对所述数字信号进行阈值滤波得到四通道信号，所述数据编码分发单元对所述四通道信号进行数据编码，并通过串口将信号码流发送至所述上位机。

结合图2和3所示，上位机具有识别定位软件，识别定位软件对电晕放电现象的识别和放电方位的判断，所述识别定位软件对包含脉冲信息的信号码流解码，并转化为波形图像实时输出，利用探测器不同方向幅值输出的差异，判定尖端放电源的方位信息并实时输出，探测器采用紫外探测器可以采集尖端放电模拟信号，在识别定位软件的界面中，为了方便表达，所述探测器的探测面包括上、下、左、右、左上、左下、右上、右下八个方位。

尖端脉冲探测系统还包括电源模块，用于将市电转换为工作电压为系统工作进行供电，电源模块内置有电压转换电路，所述电源模块的供电电压包括±5V、3.3V、1.8V，本领域普通技术人员可以灵活选择，对此不作限定。

作为一种可选的方案，所述模拟电路模块的中央处理器采用FPGA模块， FPGA模块可以采用运行速度快、可并行处理数据的Altera公司的FPGA，对此不作限定。

本实用新型提供的尖端脉冲探测系统，首次实现了SiC基光电传感器在局部放电探测中的应用，使得探测系统具有供电要求低、兼容性好、抗干扰能力强系统小型化等优点。对比特高频法、超声波法等现有的局部放电探测方法，基于SiC的电晕放电探测系统能够更低成本地、更高效准确地实现电晕放电的探测与定位。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上对本实用新型所提供的一种尖端脉冲探测系统进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。