基于特高频法的复合电场耦合油纸绝缘局部放电检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种基于特高频法的复合电场耦合油纸绝缘局部放电检测系统，包括复合电场耦合油纸绝缘局部放电单元、UHF信号采集单元、信号传输单元和主机显示单元四部分；所述局部放电单元包含直流电源，脉冲电源，电压分配组件和模拟局部放电装置；所述直流电源和所述脉冲电源的输出端连接所述电压分配组件的输入端，所述电压分配组件的输出端连接所述模拟局部放电装置的输入端；所述模拟局部放电装置的输出端连接所述特高频信号采集单元的输入端；所述电压反馈放大电路和稳压电路的输出端连接信号传输单元的输入端；所述信号传输单元的输出端连接所述主机显示单元的输入端。准确模拟换流变压器阀侧套管的复杂工况，快捷安全。

Electrical discharge coupled partial discharge detection system for oil paper insulation based on UHF method

The utility model discloses a composite electric field coupled oil-paper insulation partial discharge detection system based on UHF method, which comprises four parts: a composite electric field coupled oil-paper insulation partial discharge unit, a UHF signal acquisition unit, a signal transmission unit and a host display unit. The partial discharge unit comprises a DC power supply and a pulse power supply. The output end of the DC power supply and the pulse power supply is connected with the input end of the voltage distribution component, and the output end of the voltage distribution component is connected with the input end of the analog partial discharge device; the output end of the analog partial discharge device is connected with the UHF signal. The input end of the signal acquisition unit, the output end of the voltage feedback amplifier circuit and the voltage stabilization circuit are connected with the input end of the signal transmission unit, and the output end of the signal transmission unit is connected with the input end of the host display unit. Accurate simulation of converter transformer valve side bushing complex conditions, fast and safe.

【技术实现步骤摘要】
基于特高频法的复合电场耦合油纸绝缘局部放电检测系统
本技术属于油纸绝缘局部放电检测领域，具体涉及一种基于特高频法的复合电场耦合油纸绝缘局部放电检测系统。
技术介绍
输变电设备的带电检测技术作为状态检修工作强有力的技术支撑，已经纳入到国网公司的常规检测体系中来，是对电力设备进行故障诊断的有效技术手段。近年来随着高压直流输电工程(HighVoltageDirectCurrent,HVDC)发展，直流电压，脉冲电压和脉冲电压作用下油纸绝缘局部放电现象分析成为研究热点。但是，现阶段，国内外对复合电压下局部放电的试验与诊断技术的研究仍然处于起步阶段。特高频检测法(ultrahighfrequency,UHF)是指电力设备内发生局部放电时的电流脉冲(上升沿为纳秒级)能在内部激励频率高达数GHz的电磁波，通过检测这种电磁波信号来实现局部放电检测。特高频检测法检测频段高(通常为300-3000MHz)，具有抗干扰能力强，检测灵敏度高等优点，可用于电力设备局部放电类缺陷的检测、定位和故障类型识别。Zigbee串口模块是基于Zigbee2007/PRO协议栈的2.4GZigbee无线串口透明传输通信模块。模块基于TI高性能低功耗的2.4G射频收发芯片CC2530及大功率低噪声射频前端芯片CC2591，实现极易使用、全透明、高稳定、超低功耗、超远距离、超大规模Zigbee无线传感网络的组网。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，提供一种基于特高频法的复合电场耦合油纸绝缘局部放电检测系统，能够利用UHF天线的局部放电检测技术，对复合电场下油纸绝缘局部放电缺陷进行诊断和识别。本技术通过将特高频天线与直流叠加脉冲电压装置相结合，能够保持高灵敏度对运行的油纸绝缘局部放电进行检测，并通过信号采集和信号处理传输至主机，进而从局部放电方面描述油纸绝缘劣化的局部放电检测系统。本技术所采用的技术方案是：基于特高频法的复合电场耦合油纸绝缘局部放电检测系统，包括复合电场耦合油纸绝缘局部放电单元、UHF信号采集单元、信号传输单元和主机显示单元四部分；所述复合电场耦合油纸绝缘局部放电单元包含直流电源，脉冲电源，电压分配组件和模拟局部放电装置；所述直流电源和所述脉冲电源的输出端连接所述电压分配组件的输入端，所述电压分配组件的输出端连接所述模拟局部放电装置的输入端；所述模拟局部放电装置为一个恒温预热平台和两个指压型电极构成，其中一个指型电极与电压分配组件的输出端相连，另一个指型电极与大地相连；所述模拟局部放电装置的输出端连接所述特高频信号采集单元的输入端；所述特高频信号采集单元用以获取油纸绝缘所产生的特高频局部放电信号，包括依次串接的UHF天线、放大电路、滤波电路、检波电路以及电压反馈放大电路和稳压电路；所述电压反馈放大电路和稳压电路的输出端连接信号传输单元的输入端；所述信号传输单元用于采集局部放电数据并进行无线传输，采用微处理器芯片作为主处理器，并通过串口通信，搭载Zigbee发送模块完成对数据的无线传输，所述特高频信号采集单元的输出端连接射频天线，通过无线连接至主机的Zigbee接收模块的串口；所述信号传输单元的输出端连接所述主机显示单元的输入端；所述主机显示单元用于获取从信号传输单元传过来的数据，并进行局部放电相位谱图和脉冲序列相位谱图的描点，将结果显示在人机界面上，并进行数据存储和读取。所述UHF天线采用一端为BNC接头，另一端为高频RF头的传输线。所述UHF天线采用由阿基米德螺旋和平面等角螺线复合的外置型天线。所述直流电源为静电纺丝高压源。所述脉冲电源在0至±100kV可调。所述电压分配组件由两个高压薄膜电容和两个高压电阻构成。所述放大电路采用两个型号为ADL5545芯片串联实现的二级放大电路。所述检波电路由SMS7630高频二极管串联RC充放电电路构成，电容值1nF和电阻值5MΩ。所述电压反馈放大和稳压电路采用AD8056芯片中两个运算放大器实现的2倍放大和电压跟随。有益效果1、实现同时施加直流电压和脉冲电压，准确模拟换流变压器阀侧套管的复杂工况，并且正负直流电源切换快捷，保证实验安全。脉冲电源的输出电压和频率均可调节，保证功能完善。2、复合型螺旋天线具有更好的截止频率和更小的尺寸，能够更加准确捕捉到局部放电信号，能够有效去除部分干扰信号；3、主机分析功能强大，具有数据对比库和分析模式，能够查阅存储历史数据，并能够自行定义图片编号和日期，从PRPD和PRPS两种谱图协同分析局部放电特征，并进行模式识别；4、具备多种图形参数设置功能，可进行可视化降噪功能，可设定阈值和采样间隔以及电源频率等；5、完全数字化显示，界面更加直观，简洁明了，人机交互友好；6、与现有检测技术和检测装置相比，本技术能够准确模拟换流变压器阀侧套管用油纸绝缘在实际工况下所产生的局部放电信号，检测准确，便于工作人员操作设置和诊断，采用基于特高频法的检测系统更具优势，能够实现准确的信号捕捉，通过将采集结果通过无线传输至数据分析单元，保证操作安全可靠。附图说明图1是本技术的电压分配组件电路接线图；图2是本技术的系统结构连接框图：图3是本技术的UHF信号采集单元；图4是本技术的主机界面。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，进一步说明本技术的基于特高频法的复合电场耦合油纸绝缘局部放电检测系统是如何实现的。本技术通过UHF天线和复合电场耦合局部放电装置相结合，对油纸绝缘局部放电进行检测，从PRPD和PRPS谱图两个方面描述油纸绝缘在复合电场耦合作用下的局部放电特征，研究换流变压器阀侧套管内绝缘的介电性能。本技术提供一种基于UHF法的复合电场耦合油纸绝缘局部放电检测系统，即一种基于特高频天线和复合电场耦合局部放电装置实现油纸绝缘的局部放电动态和高灵敏度检测。如图2所示，本技术的基于UHF天线的复合电场耦合油纸绝缘局部放电检测系统，可用于研究换流变复杂工况下油纸绝缘的局部放电特征研究。包括复合电场耦合油纸绝缘局部放电单元、UHF信号采集单元、信号传输单元和主机显示单元四部分。复合电场耦合油纸绝缘局部放电单元包含直流电源，脉冲电源，电压分配组件和模拟局部放电装置；所述直流电源和所述脉冲电源的输出端连接所述电压分配组件的输入端，所述电压分配组件的输出端连接所述模拟局部放电装置的输入端。本实施例中所述直流电源由一台正极性东文静电纺丝高压电源和一台负极性东文静电纺丝高压电源构成，型号为DW-P503-1ACDF，内部采用模块化电路设计，输出稳压精度高，输出电压连续可调，并带有高精度输出电压及电流数字显示。本实施例中所述脉冲电源型号为武汉三鑫华泰的PV102AC，脉冲电压的冲击电压幅值为0至±100kV可调，冲击电压的上升沿及下降沿均为1至1000μs。产生的冲击电压叠于直流电源之上。本实施例中所述电压分配组件为一个聚丙烯高压无感吸收薄膜电容器和一个大红袍高压玻璃釉高频无感放电电阻串联而成的隔直电路与一个聚丙烯高压无感吸收薄膜电容器和一个大红袍高压玻璃釉高频无感放电电阻搭建而成的低通滤波电路组成；所述聚丙烯高压无感吸收薄膜电容器的型号为EACO-SDD，容值为0.1μF，耐压等级20kV，所述大红袍高压玻璃釉高频无感放电电阻的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于特高频法的复合电场耦合油纸绝缘局部放电检测系统，其特征在于，包括复合电场耦合油纸绝缘局部放电单元、UHF信号采集单元、信号传输单元和主机显示单元四部分；所述复合电场耦合油纸绝缘局部放电单元包含直流电源，脉冲电源，电压分配组件和模拟局部放电装置；所述直流电源和所述脉冲电源的输出端连接所述电压分配组件的输入端，所述电压分配组件的输出端连接所述模拟局部放电装置的输入端；所述模拟局部放电装置为一个恒温预热平台和两个指压型电极构成，其中一个指型电极与电压分配组件的输出端相连，另一个指型电极与大地相连；所述模拟局部放电装置的输出端连接所述特高频信号采集单元的输入端；所述特高频信号采集单元用以获取油纸绝缘所产生的特高频局部放电信号，包括依次串接的UHF天线、放大电路、滤波电路、检波电路以及电压反馈放大电路和稳压电路；所述电压反馈放大电路和稳压电路的输出端连接信号传输单元的输入端；所述信号传输单元用于采集局部放电数据并进行无线传输，采用微处理器芯片作为主处理器，并通过串口通信，搭载Zigbee发送模块完成对数据的无线传输，所述特高频信号采集单元的输出端连接射频天线，通过无线连接至主机的Zigbee接收模块的串口；所述信号传输单元的输出端连接所述主机显示单元的输入端；所述主机显示单元用于获取从信号传输单元传过来的数据，并进行局部放电相位谱图和脉冲序列相位谱图的描点，将结果显示在人机界面上，并进行数据存储和读取。...

【技术特征摘要】
1.基于特高频法的复合电场耦合油纸绝缘局部放电检测系统，其特征在于，包括复合电场耦合油纸绝缘局部放电单元、UHF信号采集单元、信号传输单元和主机显示单元四部分；所述复合电场耦合油纸绝缘局部放电单元包含直流电源，脉冲电源，电压分配组件和模拟局部放电装置；所述直流电源和所述脉冲电源的输出端连接所述电压分配组件的输入端，所述电压分配组件的输出端连接所述模拟局部放电装置的输入端；所述模拟局部放电装置为一个恒温预热平台和两个指压型电极构成，其中一个指型电极与电压分配组件的输出端相连，另一个指型电极与大地相连；所述模拟局部放电装置的输出端连接所述特高频信号采集单元的输入端；所述特高频信号采集单元用以获取油纸绝缘所产生的特高频局部放电信号，包括依次串接的UHF天线、放大电路、滤波电路、检波电路以及电压反馈放大电路和稳压电路；所述电压反馈放大电路和稳压电路的输出端连接信号传输单元的输入端；所述信号传输单元用于采集局部放电数据并进行无线传输，采用微处理器芯片作为主处理器，并通过串口通信，搭载Zigbee发送模块完成对数据的无线传输，所述特高频信号采集单元的输出端连接射频天线，通过无线连接至主机的Zigbee接收模块的串口；所述信号传输单元的输出端连接所述主机显示单元的输入端；所述主机显示单元用于获取从信号传输单元传过来的数据，并进行局部放电相位谱图和脉冲序列相位谱图的描点，将结果显示在人机界面上，并进行数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜伯书，宁江涛，朱闻博，
申请(专利权)人：天津学子电力设备科技有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12