局部放电特高频、超声波、光脉冲联合检测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种局部放电特高频、超声波、光脉冲联合检测系统及方法，用于对侵入式变压器中局部放电特高频、超声波、光脉冲信号进行检测，所述的系统包括局部放电特高频检测模块、局部放电超声波检测模块、局部放电光脉冲检测模块、局部放电超声波检测用光源模块、局部放电超声波检测用3dB耦合器模块、双通道光电转换和放大装置模块、滤波和放大装置、三通道数据同步采集装置模块、控制与显示装置模块、以及打印模块。与现有技术相比，本发明专利技术具有简单、实用、降低电磁和外部可见光干扰问题等优点。

【技术实现步骤摘要】
局部放电特高频、超声波、光脉冲联合检测系统及方法
本专利技术涉及侵入式变压器油中局部放电检测技术，尤其是涉及一种侵入式变压器油中局部放电特高频、超声波、光脉冲联合检测系统及方法。
技术介绍
局部放电的测量是以局部放电所产生的各种现象为依据，通过能表述该现象的物理量来表征局部放电的状态。局部放电的过程除了伴随着电荷的转移和电能的损耗之外，还会产生电磁辐射、超声波、发光、发热以及出现新的生成物等。因此与这些现象相对应，局部放电的检测方法可分为电气测量法和非电测量法两大类。非电测量法主要包括超声波检测法、光测法、红外检测法、化学检测法等。这些方法的优点是测量中不受电气的干扰，抗干扰能力强。目前，特高频检测法其通过耦合局部放电产生的电磁波信号，测量中心频率通常选择为300MHz以上，带宽为几MHz或更宽，避开了现场的许多外部电磁干扰，因而能较为有效地提高信噪比。据此，特高频测量已开始应用在变压器的局部放电测量中，并取得了较好的效果。检测所使用的传感器性能也正在逐步改进。超声波测量主要传感器是压电式声传感器，应用时将传感器固定在变压器壳体之外。此种测量方法不但存在信号的电磁干扰问题，同时也有声波沿变压器壳体传播影响定位的问题。光测法是通过检测局部放电产生的光辐射作为测量依据的。通过局放光脉冲本身或光电转换后，可以进行局部放电光谱分析、局放光脉冲检测、局放定位、电气绝缘老化机理以及局放电磁波传播特性等各种研究，但其易容受可见光等干扰问题，导致测量信号不准确。尽管如此，特高频、超声波、光脉冲局部放电检测的方法和技术已在在线监测中广泛使用，但均是独立分开的系统，或者是独立的传感器，联合使用时效率低、信号分析时需人为介入判断。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种局部放电特高频、超声波、光脉冲联合检测系统及方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种局部放电特高频、超声波、光脉冲联合检测系统，用于对侵入式变压器中局部放电特高频、超声波、光脉冲信号进行检测，其特征在于，所述的系统包括局部放电特高频检测模块、局部放电超声波检测模块、局部放电光脉冲检测模块、局部放电超声波检测用光源模块、局部放电超声波检测用3dB耦合器模块、双通道光电转换和放大装置模块、滤波和放大装置、三通道数据同步采集装置模块、控制与显示装置模块、以及打印模块；所述的局部放电特高频检测模块、滤波和放大装置、三通道数据同步采集装置模块依次连接后，构成了基于套筒单极子天线的局部放电特高频电磁波信号检测回路；所述的局部放电超声波检测模块、局部放电超声波检测用3dB耦合器模块、局部放电超声波检测用光源模块依次连接，所述的局部放电超声波检测模块、双通道光电转换和放大装置模块和三通道数据同步采集装置模块依次连接，构成了基于Fabry-Perot干涉原理的局部放电超声波信号检测回路；所述的局部放电光脉冲检测模块、双通道光电转换和放大装置模块和三通道数据同步采集装置模块依次连接后，构成基于荧光光纤技术的局部放电光脉冲检测回路；所述的三通道数据同步采集装置模块、控制与显示装置模块、以及打印模块依次连接。优选地，所述的系统还包括侵入式一体化传感器封装外壳模块，该侵入式一体化传感器封装外壳模块将局部放电特高频检测模块、局部放电超声波检测模块、局部放电光脉冲检测模块封装在一起，形成了一体化的具备同时测量特高频、超声波、光脉冲信号的侵入式变压器油中局部放电传感器。优选地，所述的侵入式一体化传感器封装外壳模块通过变压器放油阀模块固定在变压器壳体模块，所述的侵入式一体化传感器封装外壳模块深入变压器放油阀模块中，并与变压器壳体模块形成设定距离。优选地，所述的局部放电特高频检测模块通过同轴电缆传输模块与滤波和放大装置连接。优选地，所述的局部放电超声波检测用3dB耦合器模块通过光纤传输模块与双通道光电转换和放大装置模块连接.优选地，所述的局部放电光脉冲检测模块通过光纤传输模块与双通道光电转换和放大装置模块。一种局部放电特高频、超声波、光脉冲联合检测系统的方法，包括以下步骤：步骤1，基于微机电设计和加工技术，将局部放电特高频、超声波、光脉冲信号测量模块封装成一体化传感器；步骤2，将一体化传感器利用变压器壳体上的放油阀模块进行安装，深入于变压器外壳模块内，被变压器油包围；步骤3，局部放电特高频电磁波信号采用套筒单极子天线，通过滤波和放大装置转化为电压波形信号；局部放电超声波信号通过基于Fabry-Perot干涉原理的薄膜腔体探头，经光纤传输，通过光电转换和放大后转化为电压波形信号；局部放电光脉冲信号则通过多根普通光纤并联形成的探头，经光纤传输，通过光电转换和放大后转化为电压波形信号；步骤4，利用三通道数据同步采集装置对局部放电特高频、超声波、光脉冲信号进行同步采集、存储和传输；步骤5，局部放电特高频、超声波、光脉冲信号显示和对比分析，打印结果。与现有技术相比，本专利技术客服现有局部放电特高频、超声波、光信号检测传感器相互独立使用存在的缺点，提出一种侵入式变压器油中局部放电特高频、超声波、光脉冲信号联合检测方法；即使用微机电设计和加工技术，针对变压器放油阀，设计成具备同时测量特高频、超声波、光脉冲信号的一体化侵入式局部放电传感器。其中，特高频传感器采用常规的套筒单极子天线，通过滤波和放大装置，将局部放电的电磁波信号转化为电压波形信号(mV)；超声波传感器采用基于Fabry-Perot干涉原理的薄膜腔体探头，采用光纤传输，通过光电转换和放大装置，将局部放电的超声波信号转化为电压波形信号(mV)；光脉冲传感器，则利用多根荧光光纤进行并联作为探头，通过光电转换和放大装置，也将局部放电的光脉冲信号转化为电压波形信号(mV)。利用多通道数据同步采集装置记录三路电压模拟量信号，形成一种能够同时测量变压器油中局部放电特高频、超声波、光脉冲信号的联合检测方法。且具有简单、实用、降低电磁和外部可见光干扰问题等优点，可用于变压器内部局部放电信号分析、定位和模式识别等。附图说明图1为本专利技术一较佳实施例的系统方框示意图，其中1为变压器壳体模块、2为变压器放油阀模块、3为变压器油模块、4为侵入式一体化传感器封装外壳模块、5为局部放电特高频检测模块、6为局部放电超声波检测模块、7为局部放电光脉冲检测模块、8为局部放电超声波检测用光源模块、9为局部放电超声波检测用3dB耦合器模块、10为光纤传输模块、11为同轴电缆传输模块、12为双通道光电转换和放大装置模块、13为滤波和放大装置、14为三通道数据同步采集装置模块、15为控制与显示装置模块、16为打印模块。图2为本专利技术一较佳实施例的方法流程图；图3为本专利技术一较佳实施例的一体化传感器装置的示意图，其中17为联结器、18为荧光光纤、19为有机玻璃。图4为本专利技术一较佳实施例的同步采集单个放电脉冲示意图。图5为图3A部放大结构示意图，其中20为金属环、21硅胶套、22为密封气体腔、23硅膜薄片。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种局部放电特高频、超声波、光脉冲联合检测系统，用于对侵入式变压器中局部放电特高频、超声波、光脉冲信号进行检测，其特征在于，所述的系统包括局部放电特高频检测模块(5)、局部放电超声波检测模块(6)、局部放电光脉冲检测模块(7)、局部放电超声波检测用光源模块(8)、局部放电超声波检测用3dB耦合器模块(9)、双通道光电转换和放大装置模块(12)、滤波和放大装置(13)、三通道数据同步采集装置模块(14)、控制与显示装置模块(15)、以及打印模块(16)；所述的局部放电特高频检测模块(5)、滤波和放大装置(13)、三通道数据同步采集装置模块(14)依次连接后，构成了基于套筒单极子天线的局部放电特高频电磁波信号检测回路；所述的局部放电超声波检测模块(6)、局部放电超声波检测用3dB耦合器模块(9)、局部放电超声波检测用光源模块(8)依次连接，所述的局部放电超声波检测模块(6)、双通道光电转换和放大装置模块(12)和三通道数据同步采集装置模块(14)依次连接，构成了基于Fabry‑Perot干涉原理的局部放电超声波信号检测回路；所述的局部放电光脉冲检测模块(7)、双通道光电转换和放大装置模块(12)和三通道数据同步采集装置模块(14)依次连接后，构成基于荧光光纤技术的局部放电光脉冲检测回路；所述的三通道数据同步采集装置模块(14)、控制与显示装置模块(15)、以及打印模块(16)依次连接。...

【技术特征摘要】
1.一种局部放电特高频、超声波、光脉冲联合检测系统，用于对侵入式变压器中局部放电特高频、超声波、光脉冲信号进行检测，其特征在于，所述的系统包括局部放电特高频检测模块(5)、局部放电超声波检测模块(6)、局部放电光脉冲检测模块(7)、局部放电超声波检测用光源模块(8)、局部放电超声波检测用3dB耦合器模块(9)、双通道光电转换和放大装置模块(12)、滤波和放大装置(13)、三通道数据同步采集装置模块(14)、控制与显示装置模块(15)、以及打印模块(16)；所述的局部放电特高频检测模块(5)、滤波和放大装置(13)、三通道数据同步采集装置模块(14)依次连接后，构成了基于套筒单极子天线的局部放电特高频电磁波信号检测回路；所述的局部放电超声波检测模块(6)、局部放电超声波检测用3dB耦合器模块(9)、局部放电超声波检测用光源模块(8)依次连接，所述的局部放电超声波检测模块(6)、双通道光电转换和放大装置模块(12)和三通道数据同步采集装置模块(14)依次连接，构成了基于Fabry-Perot干涉原理的局部放电超声波信号检测回路；所述的局部放电光脉冲检测模块(7)、双通道光电转换和放大装置模块(12)和三通道数据同步采集装置模块(14)依次连接后，构成基于荧光光纤技术的局部放电光脉冲检测回路；所述的三通道数据同步采集装置模块(14)、控制与显示装置模块(15)、以及打印模块(16)依次连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的系统还包括侵入式一体化传感器封装外壳模块(4)，该侵入式一体化传感器封装外壳模块(4)将局部放电特高频检测模块(5)、局部放电超声波检测模块(6)、局部放电光脉冲检测模块(7)封装在一起，形成了一体化的具备同时测量特高频、超声波、光脉冲信号的...

【专利技术属性】
技术研发人员：司文荣，傅晨钊，高凯，陆启宇，黄华，袁鹏，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，华东电力试验研究院有限公司，西安茂荣电力设备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31