专利名称：高压电气设备局部放电在线监视器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种信号检测装置，特别涉及高压电气设备(如高压变压器)局部放电信号的检测装置，具体为高压电气设备局部放电在线监视器。
背景技术：
近年来，电力工业的科技进步，使得输变电设备向着高电压、大容量方向发展。运行于电网中的110kv、8000kvA以上的电气设备(如高压变压器)的数量也越来越多。依照国际电工委员会IEC标准和国家标准及《电力设备预防性试验规程》的要求，对运行中的变压器、互感器等电气设备均需进行局部放电测量。现有的局部放电测量仪器价格昂贵，从几万元到近20万元，国外进口产品高达50-60万元。应该说这些高端产品所提供的局部放电参量较多、准确度较高，在确定设备局部放电的精度方面有着无可置疑的作用；但其存在如下问题1、其价格昂贵使许多运行维护单位望而却步；2、运行电气设备大都必须退出运行、在不带电的情况下才能测量，对于110KV及以上电网中数量庞大的运行电气设备，如果每台都停电进行局部放电测量是很不经济、而且也是不现实的，由此产生的停电损失较大；3、需要有专业技术人员进行检测，操作者要有较为丰富的局部放电测量经验；4、不能在线随机地对高压电气设备进行局放监测，对电气设备的故障不能预知、预测、提前报警，只能盲目地对电气设备是否存在局放进行检测。随着电网中高压电气设备数量的不断增加，对电气设备的随机在线监测越来越重要。5、其检测到的局部放电量值为暂态值。由于局部放电发生的机理与许多因素有关，局部放电量大小的暂态值往往重复率很低，并具有很大的随机性，每次测量结果都有较大的差异，使得操作人员难以对电气设备的局部放电的真实状况作出判断。
发明内容
本实用新型解决现有高压电气设备局部放电检测设备价格高、特别是不能进行在线随机监测的问题，提供一种高压电气设备局部放电在线监视器，并只以提供该监视器的硬件结构为目的。
本实用新型是采用如下技术方案实现的高压电气设备局部放电在线监视器，包含壳体和内部电路，内部电路包含一个超声波传感器CGQ，与超声波传感器连接有信号放大电路，内部电路还包含一个信号比较器芯片IC3，信号比较器芯片的反相端连接电阻(通过选择电阻的阻值，在反相端建立不同的参考电压值)，信号比较器芯片的同相端(即信号输入端)与信号放大电路的输出端相连，信号比较器芯片的输出端连接信号显示电路。该在线监视器附着于被监测高压电气设备的外壳体表面，超声波传感器感应到电气设备内部局部放电产生的超声波并转换为相应的电信号，该电信号经信号放大电路放大后，进入信号比较器芯片与固定的参考电压值进行比较，当局部放电达到一定的程度，转换后的信号电压大于参考电压值时，信号比较器芯片的输出端输出正电压，使信号显示电路(信号显示电路可以采用声、光发生部件进行显示、报警)进行显示、报警，提醒操作人员及时对电气设备进行检修。本实用新型由于在内部电路中设置了信号比较器芯片，因此，该监视器监测到的实际上是电气设备内部局部放电量在一定基础上的平均增加值。电气设备内部的局部放电要经过发生、量值增大、绝缘性能降低、形成贯穿性放电、导致运行故障的过程，即有一个从潜伏到爆发、从量变到质变的过程，这个过程受多种因素的影响，绝缘隐患的形成绝非偶然；因此，对局部放电平均增加量的监测应该比暂态值的监测更科学，能够克服现有局部放电监测设备仅监测局部放电暂态量值造成的监测偶然性。通过对局部放电增加量的监测能对电气设备在运行状态下的局部放电状况进行预知、预警，能够大致判断出电气设备内部局部放电的严重程度，减少电气设备检修的盲目性，节省较大的人力、物力、财力。
该在线监视器的内部电路还包含局部放电增加量值显示调谐电路，该调谐电路包含一个单片机IC6，在单片机IC6的输入线端连接有多个由按键开关和不同阻值的电阻串接而成的显示选择电路，在单片机的输出线端连接有数字电位器IC8，数字电位器IC8的输出端与信号放大电路中的信号放大芯片控制增益系数的控制线端相连接。按下显示选择电路中的不同按键开关，单片机IC6在相应软件的支持下，控制数字电位器有不同的阻值，其输出不同的电压值，控制信号放大电路有不同增益系数。这样，选择不同的按键开关，当信号显示电路显示时，表示电气设备内部有不同数值的局部放电增加量，如选择1号开关，红色显示灯亮时，表示局部放电量增加值为500PC；选择2号开关，红色显示灯亮时，表示局部放电量增加值为1000PC，以此类推，即选择不同的按键开关时红灯发亮，表明电气设备的局部放电增加值已达到相应的数值。这样，可以较为直观地表示出电气设备内部局部放电的增加幅度，从而对设备的运行状况作出客观的判断。
考虑到本监视器长期工作，需要有连续的电源保证，在监视器工作时，不可能频繁地更换电池。为此，本监视器配备有开关遥控器，调谐电路中的单片机IC6的相应控制端连接有遥控接收电路；开关遥控器的内部电路包含一个单片机IC9，单片机IC9的控制线端连接有开关接键S1，单片机IC9的输出线端连接有包含三极管Q4、连接于三极管Q4集电极的电感L2、与电感L2连接的电容C34、与三极管集电极相连接的电容C35、发射天线E1的信号发射电路；遥控接收电路包含一个信号接收芯片MICRF002，其输入端连接有信号接收天线E2。在巡检人员走近电气设备的20米范围内，用开关遥控器向监视器发出开机信号，遥控接收电路接收到开机信号后，触发在线监视器的整机处于开机工作状态，此时，监视器上的绿灯发亮；在巡检完毕离开现场时，用开关遥控器关闭监视器，使其电路不再工作，不再白白地耗电，以此可以提高监视器的使用寿命、降低监视成本。
本实用新型所述的高压电气设备局部放电在线监视器的突出特点是价格低廉，正因为其价格上的优势，每台高压电气设备(如高压变压器)上可长期附着一台甚至几台该监视器，无需高压电气设备停电或其它条件的配合，可随时方便地对运行中的高压电气设备进行局部放电的在线监测，对检测到的局部放电变化量值用指示灯直观地显示出来，以此对高压电气设备的局部放电状况进行预知、预测，减少检修的盲目性，为运行维护人员对局部放电故障的排查提供重要的动态依据，从而对运行设备局部放电的发生、放电特征、量值变化等进行基本的分析和判断。该监视器自重轻、携带、安装方便、操作简单，功能确切，无疑为数量众多的变电站、发电厂等高压运行设备提供了一种方便适用的局部放电监视手段。
图1为本实用新型的外型结构示意图；图2为图1的左视图；图3为本实用新型的内部电路原理图；其内的各同号线端相连接。
具体实施方式
高压电气设备局部放电在线监视器，包含壳体和内部电路，内部电路包含一个超声波传感器CGQ，与超声波传感器连接有信号放大电路，内部电路还包含一个信号比较器芯片IC3，信号比较器芯片的反相端连接电阻(通过选择电阻的阻值，在反相端建立不同的参考电压值)，信号比较器芯片的同相端(即信号输入端)与信号放大电路的输出端相连，信号比较器芯片的输出端连接信号显示电路。超声波传感器采用CS/CX-1型号。信号放大电路采用多级放大，场效应管Q5和三极管Q3构成前级放大，信号放大芯片IC1(采用F1590B型号)构成二次放大，三极管Q1、Q2构成三级放大，信号放大芯片IC2(也采用F1590B)构成末级放大。每级放大电路的外围元件的选择、具体连接对电学领域的普通技术人员来说是公知的现有技术。比较器芯片IC3采用FC82C，其外围元件的选择和具体连接也是公知的；与信号比较器芯片的输出端连接的信号显示电路包含双稳态触发器IC4(选用74LS123或74HC123)和连接于其输出端的发光二极管L1；该信号显示电路为常规的、以发光二极管作为发光元件的发光显示电路；信号显示电路也可采用其它显示元件(如发声元件，喇叭等)，以构成其它结构的信号显示电路；该在线监视器的内部电路还包含局部放电增加量值显示调谐电路，该调谐电路包含一个单片机IC6(选用PHILIP公司的89C51或ATMAL公司的2051、1051)，在单片机IC6的输入线端(S1-S8)连接有多个由按键开关(K1-K8)和不同阻值的电阻(R1-R8)串接而成的显示选择电路，在单片机的输出线端(A1-A3)连接有数字电位器IC8，数字电位器IC8的输出端(B2)与信号放大电路中的信号放大芯片控制增益系数的控制线端(B2)相连接。单片机IC6配备运行所需的外围元件、外围电路；数字电位器可选用AD5160或X9313或MCP41010或MCP41050。
该监视器配备有开关遥控器，调谐电路中的单片机IC6的相应控制端(6端、CEX1/P1.5)连接有遥控接收电路；开关遥控器的内部电路包含一个单片机IC9(选用PHILIP公司的89C51或ATMAL公司的2051、1051)，单片机IC9的控制线端(5端、CEX1/P1.4)连接有开关接键S1，单片机IC9的输出线端(22端，P2.1/A9)连接有包含三极管Q4、连接于三极管Q4集电极的电感L2、与电感L2连接的电容C34、与三极管集电极相连接的电容C35、发射天线E1的信号发射电路；遥控接收电路包含一个信号接收芯片MICRF002，其输入端连接有信号接收天线E2。信号发射电路中的三极管Q4的基极通过电阻R41、R42与单片机IC9相连；遥控接收电路中的信号接收芯片的输出端(DO，10)与单片机IC6相连(这些连接都是常规的公知连接)。
该监视器的壳体的前端1由磁性材料制成，并在其上开有超声波传感器外置孔2。通过磁性材料制成的前端可容易地将监视器吸附在高压电气设备的金属壳体外表面上，并使超声波传感器紧贴高压电气设备的壳体外表面，以便于超声波信号的采集。调谐开关按键(K1-K8)、显示发光二极管L1、工作电源显示发光二极管以及接收天线都设置在壳体的面板上。
权利要求1.一种高压电气设备局部放电在线监视器，包含壳体和内部电路，内部电路包含一个超声波传感器CGQ，与超声波传感器连接有信号放大电路，其特征为内部电路还包含一个信号比较器芯片IC3，信号比较器芯片的反相端连接电阻，信号比较器芯片的同相端与信号放大电路的输出端相连，信号比较器芯片的输出端连接信号显示电路。
2.如权利要求1所述的高压电气设备局部放电在线监视器，其特征为内部电路还包含局部放电增加量值显示调谐电路，该调谐电路包含一个单片机IC6，在单片机IC6的输入线端(S1-S8)连接有多个由按键开关(K1-K8)和不同阻值的电阻(R1-R8)串接而成的显示选择电路，在单片机的输出线端(A1-A3)连接有数字电位器IC8，数字电位器IC8的输出端(B2)与信号放大电路中的信号放大芯片控制增益系数的控制线端(B2)相连接。
3.如权利要求1或2所述的高压电气设备局部放电在线监视器，其特征为该监视器配备有开关遥控器，调谐电路中的单片机IC6的相应控制端(6端)连接有遥控接收电路；开关遥控器的内部电路包含一个单片机IC9，单片机IC9的控制线端(5端)连接有开关接键S1，单片机IC9的输出线端(22端)连接有包含三极管Q4、连接于三极管Q4集电极的电感L2、与电感L2连接的电容C34、与三极管集电极相连接的电容C35、发射天线E1的信号发射电路；遥控接收电路包含一个信号接收芯片MICRF002，其输入端连接有信号接收天线E2。
4.如权利要求1或2所述的高压电气设备局部放电在线监视器，其特征为壳体的前端(1)由磁性材料制成，并在其上开有超声波传感器外置孔(2)。
5.如权利要求3所述的高压电气设备局部放电在线监视器，其特征为壳体的前端(1)由磁性材料制成，并在其上开有超声波传感器外置孔(2)。
专利摘要本实用新型为高压电气设备局部放电在线监视器。其包含壳体和内部电路，内部电路包含一个超声波传感器CGQ，与超声波传感器连接有信号放大电路，内部电路还包含一个信号比较器芯片IC3，信号比较器芯片的反相端连接电阻，信号比较器芯片的同相端与信号放大电路的输出端相连，信号比较器芯片的输出端连接信号显示电路。该监视器还包含显示调谐电路和遥控开关电路。该监视器的突出特点是价格低廉，每台高压电气设备上可长期附着一台甚至几台该监视器，可随时方便地对运行中的高压电气设备进行局部放电的在线监测，对检测到的局部放电变化量值用指示灯直观地显示出来，以此对高压电气设备的局部放电状况进行预知、预测，减少检修的盲目性。
文档编号G01R31/08GK2660548SQ20032010646
公开日2004年12月1日 申请日期2003年10月22日 优先权日2003年10月22日
发明者董贵林, 高申印, 高峰, 祁家平, 李培元, 蔡健 申请人:太原昶宇电力新技术有限公司