专利名称：电力变压器局部放电在线检测和定位系统的制作方法
技术领域：
本发明述及电力变压器局部放电在线检测和定位系统，具体的说就是利用多路信
号检测通道探测电力变压器内部的局部放电所产生的声发射信号，并通过信号处理得到放 电源位置，属光电技术领域。
背景技术：
随着国民经济和电力工业的迅速发展，电网规模日益扩大，电压等级进一步提高， 对电力系统的稳定性，可靠性以及各种电气设备的运行状况提出了更高的要求。电力变压 器作为电力系统枢纽设备，它的稳定性直接影响电网的稳定性。研究发现，接近一半的电力 变压器事故源于变压器的绝缘劣化。绝缘故障常起源于变压器内部的局部放电，因此运用 变压器局部放电检测和定位系统对电力变压器进行在线监控，可以提前发现异常征兆，并 能确定放电源的位置，方便对变压器进行维修和更换，不仅能有效地提高供电可靠性，还降 低了电力系统的维修费用。 局部放电是在绝缘体内电气强度较低部位发生的放电现象，它表现为绝缘体内掺 入物的击穿、液体介质的局部击穿或固体介质局部的沿面放电等。变压器出现局部放电时， 会伴随电脉冲、超声波、光、热和化学变化等现象的产生。相应地，局部放电的检测方法有电 脉冲检测法、气相色谱检测法、超声波检测法、电磁波检测法、光检测法、红外检测法等。
超声波检测法测量方便，是一种趋于成熟的变压器局部放电检测方法，得到了广 泛的应用。但是传统超声波传感器易受电磁干扰，而工作中的变压器本身就会产生很强的 电磁场，所以传统的超声波检测方法往往测量精度较差，定位不准。随着光纤传感技术的发 展，光纤超声波传感器因其具有抗电磁干扰、耐腐蚀性和体积小等优良特性，能够很好地弥 补传统超声波传感器的不足。 中国专利申请号为95245275. 8的专利中描述了一种在线监测变压器内局部放电 的装置，它使用耐高温变压器油的光纤接光电转换电路，光电转换电路的输出经放大器及 数据采集处理电路将监测结果打印输出。但未涉及到局部放电源的定位。而且专利申请号 为00812375. 6和专利申请号为96190440. 2以及专利申请号为00812375. 6的专利描述的 都是局部放电检测，未涉及定位。 中国专利申请号为93221150. X的专利中描述了一种变压器局部放电电气定位装 置，该装置根据变压器绕组发生局部放电时，以放电点为中心向两端传送的局部放电信号 与放电点位置的关系，确定放电点的位置。中国专利申请号为200610103665. 0的专利中描 述了一种变压器局部放电超宽带传感器阵列定位系统及其方法，它采用4阵元超宽带射频 传感器阵列来进行探测和定位。
发明内容
本发明的目的在于解决电力变压器局部放电检测和定位问题，提供一种电力变压 器局部放电在线检测和定位系统，采用多个光纤超声波传感器阵列并利用门限判决的方法
3对电压器局部放电所产生的超声波信号进行探测和定位，具有结构简单、成本低、稳定性高 等优点。 为达到上述目的，本发明采用下述技术方案 —种电力变压器局部放电在线检测和定位系统，包括一个ARM处理器，其特征在 于所述ARM处理器连接多路信号检测通道、一个LCD显示屏、一个键盘、一个SD卡座和一个 串口。所述多路信号检测通道是由一个光纤超声波传感器依次连接一个光电二极管、一个 I/V转换器、一个放大器、一个滤波器和一个门限判决器构成。
上述光纤超声波传感器的输出为连续波光信号。
上述放大器采用仪表放大器，放大倍数超过30倍。 上述滤波器采用带通滤波器，通带范围为160KHz到200KHz，并有可调增益输出。
上述门限判决器采用高速电压比较器，根据噪声大小设置高于基准电压约为0. 5 伏的门限电平。 上述多路信号检测通道与ARM处理器的I/O 口相连，ARM处理器采用外部电压触 发中断的方式进行实时监控。 上述键盘(4)采用4*4按键键盘，用于设置各种参数。 本发明与现有的技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点
(1)相比传统的超声波传感器，采用光纤超声波传感器具有抗电磁干扰，耐辐射等 优点，能显著提高电力变压器局部放电测量和定位的准确性。
(2)采用门限判决的方法来监测超声波的到达，较采用数模转换采样的方法具有 简单易实现的特点，能很大程度上简化设计，降低成本，并同时具有优良的性能。
(3)本系统可兼容4到6个传感器阵列，可根据现场条件布置和选用传感器数量。
(4)通过LCD液晶实时显示现场监控情况，并可显示放电源的位置坐标，方便维修 人员进行维护。还可以将数据保存起来或通过串口发送到上位机上方便监控。
图1为电力变压器局部放电在线检测和定位系统示意图。
图2是多路信号检测通道示意图。
具体实施例方式
本发明所涉及的一个优选实施例结合
如下 实施例一 参见图1和图2，本电力变压器局部放电在线检测和定位系统包括一个 ARM处理器2，该ARM处理器2连接多路信号检测通道1、一个LCD显示屏3、一个键盘4、一 个SD卡座5和一个串口 6。其中有多路相同的信号检测通道l，每路检测通道l由一个光 纤超声波传感器7依次连接一个光电二极管8、一个I/V转换器9、一个放大器10、一个滤 波器11和一个门限判决器12构成。工作原理为每路信号检测通道1用来检测超声波，它 利用光纤超声传感器7将局部放电所产生的超声波信号转变成光信号，再通过光电二极管 8进行光电转换，然后通过运放组成的1/V转换器9，将电流转换成电压，并经放大器10放 大，再通过带通滤波器11进行滤波和去噪，然后通过门限判决器12进行门限判决，输出的 是方波信号，高电平代表有超声波信号，低电平代表无超声波信号。多路路信号检测通道1都连接到ARM处理器2上，ARM处理器2通过电平触发中断的方法监测超声波到达的时刻。 由于超声波到达每个传感器的时刻不同，ARM处理器2就可以得到它们之间的时间差，通过 计算就可以得到放电源的坐标位置，并通过液晶屏3显示放电源位置。实现自动监控和记 录。 系统实际工作时，首先将光纤超声波传感器阵列进行布局，可根据实际情况选用4 到6个传感器。传感器阵列布局时需散开，可采用上下左右前后六个方向布局，位置没有具 体要求，但布局好位置后需将传感器的位置坐标通过键盘输入。当有局部放电现象产生时， 系统成功捕捉到后，将放电源位置显示在液晶屏上，记录在SD卡上并通过串口发送报警信 号，方便技术人员进行维修。 实施例二 本实施例与实施例一相同，特别之处是光纤超声波传感器7的输出为 连续波光信号。 放大器10采用仪表放大器，放大倍数超过30倍。 滤波器11采用带通滤波器，通带范围为160KHz到200KHz，并有可调增益输出。
门限判决器12采用高速电压比较器，根据噪声大小设置高于基准电压约为0.5伏 的门限电平。 多路信号检测通道1与ARM处理器2的I/O 口相连，ARM处理器2采用外部电压 触发中断的方式进行实时监控。 键盘(4)采用4*4按键键盘，用于设置各种参数。
权利要求
一种电力变压器局部放电在线检测和定位系统，包括一个ARM处理器(2)，其特征在于所述ARM处理器连接多路信号检测通道(1)、一个LCD显示屏(3)、一个键盘(4)、一个SD卡座(5)和一个串口(6)；所述多路信号检测通道(1)是由一个光纤超声波传感器(7)依次连接一个光电二极管(8)、一个I/V转换器(9)、一个放大器(10)、一个滤波器(11)和一个门限判决器(12)构成。
2. 根据权利要求1所述的电力变压器局部放电在线检测和定位系统，其特征在于所述 光纤超声波传感器(7)的输出为连续波光信号。
3. 根据权利要求1所述的电力变压器局部放电在线检测和定位系统，其特征在于所述 放大器(10)采用仪表放大器，放大倍数超过30倍。
4. 根据权利要求1所述的电力变压器局部放电在线检测和定位系统，其特征在于所述 滤波器(11)采用带通滤波器，通带范围为160KHz到200KHz，并有可调增益输出。
5. 根据权利要求1所述的电力变压器局部放电在线检测和定位系统，其特征在于所述 门限判决器(12)采用高速电压比较器，根据噪声大小设置高于基准电压约为O. 5伏的门限 电平。
6. 根据权利要求1所述的电力变压器局部放电在线检测和定位系统，其特征在于所述 多路信号检测通道(1)与ARM处理器(2)的I/O 口相连，ARM处理器(2)采用外部电压触 发中断的方式进行实时监控。
7. 根据权利要求1所述的电力变压器局部放电在线检测和定位系统，其特征在于所述 键盘(4)采用4*4按键键盘，用于设置各种参数。
全文摘要
本发明涉及一种电力变压器局部放电在线检测和定位系统。它包括ARM处理器，该ARM处理器连接多路信号检测通道、LCD显示屏、键盘、SD卡座和串口。多路信号检测通道由光纤超声波传感器依次连接光电二极管、I/V转换器、放大器、滤波器和门限判决器构成。多路信号检测通道中的光纤超声波传感器检测局部放电时产生的声发射信号，经过光电转换、I/V转换、放大、滤波后，通过门限判决器输出。ARM处理器是将多路检测信号进行分析处理并通过LCD显示屏显示放电源位置，并将数据保存在SD卡中，通过串口发送到上位机。本发明简单实用，抗电磁干扰性能强，工作稳定，可用于对电力变压器局部放电检测和定位。
文档编号G01S5/18GK101762777SQ201010023128
公开日2010年6月30日 申请日期2010年1月21日 优先权日2010年1月21日
发明者丁悦通, 孙庆国, 庞拂飞, 王婧, 王廷云, 陈娜, 陈振宜 申请人:上海大学