一种电树图像实时观察与局放同步采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种电树图像实时观察与局放同步采集装置，包括向试品施加高电压的高压交流单元、对试品进行图像采集的图像采集单元、对试品局放信号进行采集的局放采集单元。本实用新型专利技术可实现对电树枝生长情况的实时观测以及实现对局部放电信号的协同采集，对于检测、诊断和抑制XLPE电缆绝缘中的电树枝有着非常重要的现实意义。

A Synchronized Acquisition Device for Real-time Observation and Partial Discharge of Electric Tree Image

The utility model discloses a synchronous acquisition device for electric tree image real-time observation and partial discharge, which includes a high voltage AC unit applying high voltage to the sample, an image acquisition unit acquiring the image of the sample, and a partial discharge acquisition unit acquiring the partial discharge signal of the sample. The utility model can realize the real-time observation of the growth of electrical tree branches and the cooperative acquisition of partial discharge signals. It has very important practical significance for detecting, diagnosing and restraining electrical tree branches in XLPE cable insulation.

【技术实现步骤摘要】
一种电树图像实时观察与局放同步采集装置
本技术属于高电压
，涉及一种高电压实验中采集电树和局放信号的装置，具体涉及一种电树图像实时观察与局放同步采集装置。
技术介绍
交联聚乙烯(Cross-linkedpolyethylene，XLPE)由于其优越的电、机械和热性能，而被广泛应用于高压电力电缆。随着城市和现代工业的迅速发展，高于110kV电压等级的XLPE电缆在城市电网中具有越来越广泛的应用。然而由于局部放电的影响，交联聚乙烯绝缘中易产生不可恢复的树枝状放电通道——电树枝，电树枝生长到一定长度后会导致电缆绝缘击穿。同时XLPE电缆在制造、运输、敷设、运行等过程中，不可避免地会在绝缘层造成一些微观缺陷，当电缆遭遇雷电或操作过电压时，这些微观缺陷处有可能生成电树枝，最终导致XLPE电缆绝缘击穿。经研究表明，电树枝化是导致交联聚乙烯绝缘失效的主要原因，研究高压XLPE电缆绝缘中电树枝生长及其局部放电特性，对于检测、诊断和抑制XLPE电缆绝缘中的电树枝有着非常重要的现实意义。目前，对于电树现象的研究，通常是先对试品施加电压进行电老化，待引发电树枝后切断电源、取出试品，在通过显微镜观察试品中电树枝的引发和成长情况。以上研究方法虽然简单易实现，但无法对试品电树枝的引发和生长情况进行实时观测。且目前还缺乏对电树枝生长引发的局部放电现象的检测手段。
技术实现思路
本技术的目的在于针对目前本领域缺少用于研究电树枝及其引发的局部放电现象实验装置的技术现状，提供一种电树图像实时观察与局放同步采集装置，以实现对电树枝生长情况的实时观测以及实现对局部放电信号的协同采集。本技术提供的电树图像实时观察与局放同步采集装置，包括向试品施加高电压的高压交流单元、对试品进行图像采集的图像采集单元、对试品局放信号进行采集的局放采集单元；所述高压交流单元主要由调压器、变压器、水阻、电容分压器组成；所述调压器输出端依次串联变压器、水阻后与试品高压端连接；所述电容分压器高压端与水阻输出端连接；所述试品低压端与接地线连接；所述图像采集单元的采集端口对准试品，图像采集单元的信号端与计算机连接；所述局放采集单元包括检测接地线电流的高频电流传感器、触发电路和数据采集卡，所述高频电流传感器信号输出端与数据采集卡的采集端连接，所述触发电路输入端与电容分压器低压端连接，触发电路触发输出端与数据采集卡的触发输入端连接，所述数据采集卡信号端与计算机连接。上述电树图像实时观察与局放同步采集装置，为了避免试品发生表面放电，所述试品放置于油槽内的变压器油或硅油中。上述电树图像实时观察与局放同步采集装置，所述图像采集单元包括显微镜和位于显微镜镜头后方且置于显微镜镜筒内的图像传感器；图像采集单元通过图像传感器信号端连接于计算机，从而实现对试品发生电树枝成长的实时观测。所述图像传感器为电荷耦合式图像传感器，本技术采用的是电荷耦合器件(CCD)。上述电树图像实时观察与局放同步采集装置，所述局放采集单元用于采集试品电树现象引发后的局部放电信号，以实现对试品电树枝引发的局部放电情况进行研究。所述局放采集单元包括高频电流传感器、触发电路和数据采集卡。所述高频电流传感器用于采集试品电树枝引发的局部放电信号，高频电流传感器穿过接地线，其信号输出端与数据采集卡的采集端连接。所述触发电路用于接收来自电容分压器的电信号，并根据该电信号触发数据采集卡进行数据采集；所述触发电路输入端与电容分压器低压端连接，触发电路触发输出端与数据采集卡的触发输入端连接，所述数据采集卡信号端与计算机连接。所述触发电路包括用于匹配阻抗提高带载能力的电压跟随器、用于将输入的工频正弦信号转换为方波信号的过零比较器和用于隔离输入输出电信号补偿输入电压的光耦合器；所述电压跟随器的输入端作为触发电路的输入端与电容分压器低压端连接，电压跟随器的输出端与过零比较器的输入端连接，过零比较器的输出端与光耦合器的输入端连接，光耦合器的输出端作为触发电路的触发输出端与数据采集卡的触发输入端连接。所述电压跟随器为OP07型号的运算放大器，所述过零比较器为LM339型号的比较器，所述光耦合器为6N137型号的光耦合器。所述数据采集卡用于根据触发电路的触发信号，对来自电流传感器的信号进行实时采集，并将采集的局部放电信号传输给与之连接的计算机。所述数据采集卡型号为PCI8255型号的高速同步数据采集卡。上述电树图像实时观察与局放同步采集装置，所述试品高压端和低压端分别设置有高压电极和地电极。上述电树图像实时观察与局放同步采集装置，所述调压器、变压器、水阻、电容分压器均不会产生局部放电现象。上述电树图像实时观察与局放同步采集装置的工作原理为：缓慢升高调压器的电压直至其电压值达到所需设定电压，然后通过计算机控制图像采集单元开始采集试品电树枝的实时图像，并通过计算机进行实时显示和存储；与此同时，计算机向数据采集卡发出数据采集命令，在触发电路触发下，数据采集卡自动采集来自高频电流传感器的局部放电信号，从而实现对电树枝生长情况的实时观测以及实现对局部放电信号的协同采集。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：1、本技术电树图像实时观察与局放同步采集装置，通过设置的图像采集单元和局放采集单元，可实现对电树枝生长情况的实时观测以及实现对局部放电信号的协同采集，对于检测、诊断和抑制XLPE电缆绝缘中的电树枝有着非常重要的现实意义。2、本技术电树图像实时观察与局放同步采集装置，通过由显微镜以及设置在显微镜镜筒内的图像传感器，可在不断电的情况下实时观测试品电树枝生长状况，填补了本领域电树现象研究方面的技术空白。3、本技术电树图像实时观察与局放同步采集装置，可实现电树枝图像和局部放电信号同步采集，为电树现象的研究提供了重要的基础数据。4、本技术电树图像实时观察与局放同步采集装置，调压器自带继电保护电路，试品击穿时会自动跳闸，因此该装置可实现电树枝图像和局部放电信号的无人化连续自动采集。附图说明图1为本技术电树图像实时观察与局放同步采集装置原理示意图。图2为图像采集单元原理示意图。图3为局放采集单元原理示意图。图4为触发电路原理框图。图中附图标记为：1-调压器，2-试验变压器，3-水阻，4-电容分压器，5-试品，6-油槽，7-接地线，8-显微镜，9-图像传感器，10-计算机，11-高频电流传感器，12-触发电路，13-数据采集卡。具体实施方式以下将结合附图对本技术各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本技术所保护的范围。实施例本实施例以40mm*8mm*4mm的交联聚乙烯薄片为试品5，其内部置入一根曲率半径为10μm的钢针作为高压电极，并构成试品的高压端，在距离钢针位于交联聚乙烯薄片内针尖2mm处放置一块与接地线7相连正方体铜棒并紧贴交联聚乙烯薄片表面作为地电极，并构成试品的低压端。该试品5放置于充入变压器油的油槽6中。本实施例提供的电树图像实时观察与局放同步采集装置，如图1所示，其包括高压交流单元、图像采集单元和局放采集单元。如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电树图像实时观察与局放同步采集装置，其特征在于包括向试品(5)施加高电压的高压交流单元、对试品进行图像采集的图像采集单元、对试品局放信号进行采集的局放采集单元；所述高压交流单元主要由调压器(1)、变压器(2)、水阻(3)、电容分压器(4)组成；所述调压器输出端依次串联变压器、水阻后与试品高压端连接；所述电容分压器高压端与水阻输出端连接；所述试品低压端与接地线(7)连接；所述图像采集单元的采集端口对准试品，图像采集单元的信号端与计算机(10)连接；所述局放采集单元包括检测接地线电流的高频电流传感器(11)、触发电路(12)和数据采集卡(13)，所述高频电流传感器(11)信号输出端与数据采集卡的采集端连接，所述触发电路(12)输入端与电容分压器低压端连接，触发电路触发输出端与数据采集卡的触发输入端连接，所述数据采集卡信号端与计算机(10)连接。

【技术特征摘要】
1.一种电树图像实时观察与局放同步采集装置，其特征在于包括向试品(5)施加高电压的高压交流单元、对试品进行图像采集的图像采集单元、对试品局放信号进行采集的局放采集单元；所述高压交流单元主要由调压器(1)、变压器(2)、水阻(3)、电容分压器(4)组成；所述调压器输出端依次串联变压器、水阻后与试品高压端连接；所述电容分压器高压端与水阻输出端连接；所述试品低压端与接地线(7)连接；所述图像采集单元的采集端口对准试品，图像采集单元的信号端与计算机(10)连接；所述局放采集单元包括检测接地线电流的高频电流传感器(11)、触发电路(12)和数据采集卡(13)，所述高频电流传感器(11)信号输出端与数据采集卡的采集端连接，所述触发电路(12)输入端与电容分压器低压端连接，触发电路触发输出端与数据采集卡的触发输入端连接，所述数据采集卡信号端与计算机(10)连接。2.根据权利要求1所述电树图像实时观察与局放同步采集装置，其特征在于所述试品(5)放置于油槽(6)内的变压器油或硅油中。3.根据权利要求1所述电树图像实时观察与局放同步采集装置，其特征在于所述图像采集单元包括显微镜(8)和位于显微...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨进，周涛，陈永琴，代正元，赵威，赵永飞，孙宏达，金宇，段永生，吴辰阳，杨鸿景，吴尉民，周捷，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司昆明供电局，
类型：新型
国别省市：云南,53