一种便携式输电线路外绝缘监测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种便携式输电线路外绝缘监测装置，其特征在于：包括聚焦超声传感器(1)、阻抗匹配器(2)、信号放大器(3)、补偿放大器(4)、带通滤波器(5)、A/D转换单元(6)、微处理器(7)、通信接口(8)、LCD显示单元(9)和数据存储单元(10)，聚焦超声传感器(1)、阻抗匹配器(2)、信号放大器(3)、补偿放大器(4)、带通滤波器(5)和A/D转换单元(6)依次连接，微处理器(7)和补偿放大器(4)、A/D转换单元(6)、通信接口(8)、LCD显示单元(9)、数据存储单元(10)分别连接。
【专利说明】一种便携式输电线路外绝缘监测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及输电检测【技术领域】，具体涉及一种便携式输电线路外绝缘监测装置。
【背景技术】
[0002]绝缘子是输电线路外绝缘的主要组成部件。由于长期暴露在大气中，空气中存在的固体悬浮微粒会沉积在绝缘子的表面，日积月累沉积了一层污秽物，遇到合适的气候条件(如毛毛雨、大雾、凝露等)时，绝缘子表面的污秽层受潮形成薄薄的导电层，使绝缘子的外绝缘水平下降，导致在额定运行电压下发生污秽闪络(以下简称污闪)。此外，线路覆冰等输电线路外绝缘故障也会导致输电线路绝缘失效，进而产生短路事故，严重威胁着电网安全、稳定运行。输电线路外绝缘故障不仅影响范围广、持续时间长，而且造成的经济损失十分严重。据统计，虽然输电线路外绝缘故障不及雷害事故发生频繁，但是所引起的事故损失却是雷害事故的十倍。
[0003]随着经济的发展，电网容量和电压等级相应提升、环境污染日渐加剧，污秽闪络等输电线路外绝缘故障的发生率也日益增大。我国的输电线路在1971 - 1980年间共发生污闪事故1126次，1981 - 1990年则达1907次。90年代后跨地区、跨省市的大面积污闪事故更为突出，1990年的华北地区、1996 - 1997年的华东地区、2001年的辽宁、华北和河南等地都发生了大面积污闪事故。污闪事故造成的直接电能损失以及国民经济损失都是十分惊人的。例如，1986年兰州电网的“3.16”污闪，导致14条线路41处发生污闪，5条线路的9处架空地线断线，2条线路的3处导线断线，全网开关跳闸106台次，5座220kV变电站和28座IlOkV变电站全部停电，I座220kv变电站部分停电，兰州电网与西北主网解列长达5小时，电厂与系统解列两次。在我国南方地区，由于线路覆冰所引起的输电线路外绝缘故障也时有发生。
[0004]国内外广泛采用预防性措施防污闪，例如采用大爬距耐污绝缘子、增加绝缘子串的片数、涂憎水性涂料和停电冲洗等。采取上述预防性措施后，确实降低了输电线路外绝缘故障的发生率，但是绝缘子的实际运行条件非常复杂，外绝缘故障发生与否由绝缘子的表面积污或覆冰情况、潮湿(气象条件)和运行电压三因素共同决定，外绝缘故障并未从电网中根本消除，特别是20世纪90年代以来我国电网较大规模跨区域性的污闪事故发生得日益频繁。因此，深入开展输电线路外绝缘故障监测技术发难的研究，最大限度地抑制外绝缘故障的发生，具有重要的实际意义。
实用新型内容
[0005]为了克服上述技术缺点，本实用新型提供了一种新颖的便携式输电线路外绝缘监测装置。
[0006]为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案提供一种便携式输电线路外绝缘监测装置，包括聚焦超声传感器1、阻抗匹配器2、信号放大器3、补偿放大器4、带通滤波器5、A/D转换单元6、微处理器7、通信接口 8、IXD显示单元9和数据存储单元10，聚焦超声传感器1、阻抗匹配器2、信号放大器3、补偿放大器4、带通滤波器5和A/D转换单元6依次连接，微处理器7和补偿放大器4、A/D转换单元6、通信接口 8、IXD显示单元9、数据存储单元10分别连接。
[0007]而且，聚焦超声传感器I输出输电线路放电所产生超声波信号相应的电信号，经过阻抗匹配器2后依次输出到信号放大器3、补偿放大器4，补偿放大器4输出补偿放大结果到带通滤波器5，带通滤波器5的输出送入A/D转换单元6，A/D转换单元6的输出送入微处理器7，微处理器7输出输电线路的放电强度到IXD显示单元9。
[0008]而且，微处理器7输出输电线路的放电强度经通信接口 8送入外接的PC机。
[0009]而且，微处理器7输出输电线路的放电强度到数据存储单元10。
[0010]而且，所述聚焦超声传感器I包括超声波传感器和抛物面天线，超声波传感器安装在抛物面天线的焦点处。
[0011]而且，阻抗匹配器2采用场效应管FS70SM-2，信号放大器3采用仪表放大器AD620，补偿放大器4采用精密运算放大器0PA2277，带通滤波器5采用滤波器芯片MAX275，A/D转换电路6包括A/D转换芯片ADS1286U和放大器芯片PGA309，微处理器7采用TMS320LF2407芯片，通信接口 8采用SN65HVD1050DR芯片，LCD显示单元9采用液晶触摸屏TFT3224RS-3.5，数据存储单元10采用CF卡。
[0012]本实用新型提供的装置紧密结合电力系统的实际，可有效监测输电线路绝缘子放电情况或外绝缘强度的变化，有助于运行维护部门及时了解和掌握绝缘子的运行状态，一旦发现输电线路外绝缘强度劣化，能及时发出预警信号，使得相关人员及时采取应对措施，避免输电线路外绝缘故障的发生与发展，保证电力系统的安全与稳定运行。本实用新型提供的装置特别适用于IlOkV以上电压等级架空输电线路外绝缘强度及外绝缘缺陷的监测。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型实施例的电路结构图。
[0014]图2是本实用新型实施例的A/D转换单元电路图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本实用新型的最佳实施方案作进一步的详细的描述。
[0016]如图1所示，本实用新型实施例所提供装置包含聚焦超声传感器1，阻抗匹配器2，信号放大器3，补偿放大器4，带通滤波器5，A/D转换单元6，微处理器7，通信接口 8，IXD显示单元9，数据存储单元10。聚焦超声传感器1、阻抗匹配器2、信号放大器3、补偿放大器
4、带通滤波器5和A/D转换单元6依次连接，微处理器7和补偿放大器4、A/D转换单元6、通信接口 8、IXD显示单元9、数据存储单元10分别连接。
[0017]聚焦超声传感器I输出输电线路放电所产生超声波信号相应的电信号，经过阻抗匹配器2后依次输出到信号放大器3、补偿放大器4，补偿放大器4输出补偿放大结果到带通滤波器5，带通滤波器5的输出送入A/D转换单元6，A/D转换单元6的输出送入微处理器7，微处理器7输出输电线路的放电强度到IXD显示单元9。
[0018]本实用新型实施例使用时，工作原理如下:[0019]其中聚焦超声传感器I由I个超声波传感器和I个用于聚焦超声波的抛物面天线构成；聚焦超声传感器I将输电线路上的放电产生的超声波信号转变为电信号，经过阻抗匹配器2后，输出到信号放大器3进行信号放大；补偿放大器4将信号放大器3输出的信号进行补偿放大，使之与A/D转换单元6所用转换芯片的测量范围相匹配，然后输入带通滤波器5，滤去信号中的噪声，最后送入A/D转换单元6，A/D转换单元6将模拟信号转变为数字信号并送入微处理器7，微处理器7根据数字信号相应超声信号得到的输电线路的放电强度输入IXD显示单元9,通过IXD显示单元9进行显示。具体实施时,通过IXD显示单元9可以对超过预警值的输电线路的放电强度进行突出显示(例如标示为红色)，提示输电线路的外绝缘出现问题。通信接口 8用于便携式输电线路外绝缘监测装置与PC机进行通信，微处理器7输出输电线路的放电强度经通信接口 8送入外接的PC机进行储存与进一步分析。数据存储单元10则用来保存装置测量得到的数据，微处理器7输出输电线路的放电强度到数据存储单元10即可进行保存。
[0020]本实施例的聚焦超声传感器I为自行研制的专用传感器，由频率范围在35kHz^45kHz的超声波传感器和抛物面天线构成，抛物面天线通过抛物面进行反射，具体实施时，其聚焦参数可按40kHz超声波达到最佳聚焦效果设计。超声波传感器可采用现有技术中的传感器，安装在抛物面天线的焦点处，可使超声波传感器的灵敏度增加l(T20dB。超声波传感器的输出接入阻抗匹配器2。
[0021]具体实施时，各单元可采用现有芯片。例如，阻抗匹配器2为场效应管FS70SM-2，信号放大器3为仪表放大器AD620，补偿放大器4为精密运算放大器0PA2277，带通滤波器5可采用maxim公司生产的8阶模拟有源连续时间滤波器芯片MAX275。
[0022]A/D转换电路6采用A/D转换芯片ADS1286U加放大器芯片PGA309构成，PGA309的输出端连接到ADS1286U 的输入端。具体实施时，放大器芯片PGA309可以根据所输入的信号范围，设定放大倍数，结合A/D转换，以提高采样测量精度。A/D转换电路6的内部结构如图2所示，PGA309的输出端Vout、Vfb连接到ADS1286U的输入端V+、V-，模拟信号经PGA309的输入端Vinl、Vin2进入，转换后所得数字信号经ADS1286U的输出端Dout、DCLK输出。PGA309、ADS1286U的工作电压都为5V。
[0023]微处理器7采用TMS320LF2407芯片构成，具有强大的数据处理能力，可以根据A/D转换单元6输出的数字信号得到超声信号，得到相应输电线路的放电强度，根据是否超过预警值给出输电线路外绝缘的状态。具体超声信号和放电强度的关系为现有技术，本领域技术人员可自行根据现有技术实现分析判断。本实用新型不涉及方法的改进，仅要求硬件的保护。
[0024]IXD显示单元9采用定制工业级液晶触摸屏，型号为TFT3224RS-3.5，工作温度为-30°C~60°C，可满足户外工作的需要。
[0025]通信接口 8采用SN65HVD1050DR芯片，实现CAN工业总线信号输出，抗干扰能力强。
[0026]数据存储单元10可采用工业级CF卡，例如采用Sandisk公司生产的CF5000型工业CF卡构成，具有存储容量大，防震省电，抗干扰能力强等优点，适合在恶劣的户外环境下工作。
[0027]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所做的进一步详细说明，便于该【技术领域】的技术人员能理解和应用本实用新型，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下还可以做出若干简单推演或替换，而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，对本实用新型做出的简单改进都应该在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种便携式输电线路外绝缘监测装置，其特征在于:包括聚焦超声传感器(I)、阻抗匹配器(2)、信号放大器(3)、补偿放大器(4)、带通滤波器(5)、A/D转换单元(6)、微处理器(7)、通信接口(8)、LCD显示单元(9)和数据存储单元(10)，聚焦超声传感器(I)、阻抗匹配器(2)、信号放大器(3)、补偿放大器(4)、带通滤波器(5)和A/D转换单元(6)依次连接，微处理器(7)和补偿放大器(4)、A/D转换单元(6)、通信接口(8)、LCD显示单元(9)、数据存储单元(10)分别连接。
2.根据权利要求1所述便携式输电线路外绝缘监测装置，其特征在于:聚焦超声传感器(I)输出输电线路放电所产生超声波信号相应的电信号，经过阻抗匹配器(2)后依次输出到信号放大器(3)、补偿放大器(4)，补偿放大器(4)输出补偿放大结果到带通滤波器(5)，带通滤波器(5)的输出送入A/D转换单元(6)，A/D转换单元(6)的输出送入微处理器(7)，微处理器(7)输出输电线路的放电强度到LCD显示单元(9)。
3.根据权利要求2所述便携式输电线路外绝缘监测装置，其特征在于:微处理器(7)输出输电线路的放电强度经通信接口(8)送入外接的PC机。
4.根据权利要求2所述便携式输电线路外绝缘监测装置，其特征在于:微处理器(7)输出输电线路的放电强度到数据存储单元(10)。
5.根据权利要求1或2或3或4所述便携式输电线路外绝缘监测装置，其特征在于:所述聚焦超声传感器(I)包括超声波传感器和抛物面天线，超声波传感器安装在抛物面天线的焦点处。
6.根据权利要求1或2或3或4所述便携式输电线路外绝缘监测装置，其特征在于:阻抗匹配器(2)米用场效应管FS70SM-2,信号放大器(3)米用仪表放大器AD620,补偿放大器(4)采用精密运算放大器OPA2277，带通滤波器(5)采用滤波器芯片MAX275，A/D转换电路(6)包括A/D转换芯片ADS1286U和放大器芯片PGA309，微处理器(7)采用TMS320LF2407芯片，通信接口(8)采用SN65HVD1050DR芯片，LCD显示单元(9)采用液晶触摸屏TFT3224RS-3.5，数据存储单元(10)采用CF卡。
【文档编号】G01R31/14GK203745599SQ201420121272
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】龚继平, 刘凤龙, 张晖平, 徐军波, 胡浩, 蒋超, 舒乃秋, 李自品, 彭辉 申请人:国家电网公司, 国网江西省电力公司鹰潭供电分公司, 武汉大学