一种高压电晕放电实验在线监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种高压电晕放电实验在线监测系统，涉及高压放电在线监测技术领域，其包括电源单元、传感器单元、电气量检测单元、转换单元、中央控制处理单元、通讯单元、显示及监控单元；电源单元向传感器单元、电气量检测单元、中央控制处理单元和通讯单元进行供电；传感器单元和电气量检测单元的输出端与转换单元的输入端相连，转换单元的通过串口与中央控制处理单元实现双向通信；中央控制处理单元通过通讯单元与显示及监控单元实现数据交互。本实用新型专利技术从研究电晕放电产物的角度进行放电实验的监测。

An on-line monitoring system for high voltage corona discharge experiment

【技术实现步骤摘要】
一种高压电晕放电实验在线监测系统
本技术涉及高压放电在线监测
，特别涉及一种高压电晕放电实验在线监测系统。
技术介绍
随着我国对电力能源需求的不断增大，我国电网的电压等级也越来越高，传输距离越来越远，但是伴随着的也有高压输电对环境的影响，如噪声感染、电磁波干扰、臭氧气体污染、氮氧化物污染等，当架空输电线路表面场强达到一定值时，便会使导线周围的空气发生电离，发生电晕放电现象，噪声、臭氧、氮氧化物便是电晕放电的其中产物，伴随着电晕放电的还有电晕损耗，电压等级越高，电晕放电越强，线路损耗越大，而这也将影响到整个高压甚至特高压输电的效率。目前研究架空输电线路电晕多是从放电强度角度考虑，通过红外成像技术、紫外成像技术、超声波探测技术等进行数据采集分析，现有技术中实验装置复杂、实验成本高，操作繁琐等缺点。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本技术提供一种高压电晕放电实验的监测系统，从研究电晕放电产物的角度进行放电实验的监测。为实现上述目的，本技术提供一种高压电晕放电实验的监测系统，其包括电源单元、传感器单元、电气量检测单元、转换单元、中央控制处理单元、通讯单元、显示及监控单元；所述电源单元向所述传感器单元、所述电气量检测单元、所述中央控制处理单元和所述通讯单元进行供电；所述传感器单元和所述电气量检测单元的输出端与所述转换单元的输入端相连，所述传感器单元用于采集电晕放电实验生成物的数据信息和环境参量；所述电气量检测单元用于获取高压电晕放电实验的施加电压值和电晕电流；所述转换单元的通过串口与所述中央控制处理单元实现双向通信；所述中央控制处理单元通过所述通讯单元与显示及监控单元实现数据交互。如上所述的高压电晕放电实验的监测系统，进一步地，所述传感器单元包括臭氧传感器、氮氧化物传感器、噪音传感器和温湿度传感器。如上所述的高压电晕放电实验的监测系统，进一步地，所述电气量检测单元包括试验电压检测电路和电晕电流检测电路；所述电压检测电路和所述电晕电流检测电路通过光耦隔离电路与所述转换单元相连。如上所述的高压电晕放电实验的监测系统，进一步地，所述中央控制处理单元的型号为STM32F407ZET6。如上所述的高压电晕放电实验的监测系统，进一步地，其特征在于，所述中央控制处理单元上搭载FreeRTOS实时操作系统。如上所述的高压电晕放电实验的监测系统，进一步地，所述显示及监控单元包括本地显示单元和上位机监控单元。本技术与现有技术相比，其有益效果在于：1、本技术的高压电晕放电实验监测系统具有多实验数据采集功能，可以检测实验过程中关注的物理量，同时温湿度传感器用来记录实验实施的环境条件，电晕放电受到环境温度和湿度的影响，因此记录该数据对后续的实验数据分析中可以作为环境变量进行分析，同时传感器单元具有可替换性，单元模块扩展能力强，降低了成本；2、使用ARMCortex-M4内核架构的STM32F4系列芯片作为处理器，其自身具有丰富的外设接口，如果ADC、USART等，相比专用DSP处理器而言，系统开发更简单并且依靠ST公司创造的生态系统使得系统的可编程性也更强；3、利用串口和无线通信子单元，中央处理器将处理后的传感器信号传输到本地显示单元和上位机监控单元，实验人员可以实时监控实验状态，并且可以从显示数据中或者实验是否异常，提供了实验人员的操作安全性；4、实验人员可以直接在上位机监控单元的软件上操作进行数据保存工作，避免了人工记录数据的不准确性，同时上位机监控系统还具有报警提示功能，当实验施加的试验电压和实验过程中产生的电晕电流超过设定阈值时会产生声光报警效果，保证实验的安全性；本地显示单元和上位机单元可以协同工作，也可以单独工作。附图说明图1为本技术实施例提供的高压电晕放电实验在线监测系统的电路原理图；图2为高压电晕放电实验在线监测系统优选实施例的电路原理图；图3为中央控制处理单元的任务分配图；图4为传感器单元、中央控制处理单元和显示及监控单元优选实施例的电路原理图；图5为优选实施例的电路原理图的具体实施流程图。其中：1、传感器单元；2、电气量检测单元；3、转换单元；4、中央控制处理单元；5、通讯单元；6、显示及监控单元；7、电源单元。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术的内容做进一步详细说明。实施例：参见图1至图5，一种高压电晕放电实验的监测系统，其包括电源单元7、传感器单元1、电气量检测单元2、转换单元3、中央控制处理单元4、通讯单元5、显示及监控单元6；电源单元7向传感器单元1、电气量检测单元2、中央控制处理单元4和通讯单元5进行供电；传感器单元1和电气量检测单元2的输出端与转换单元3的输入端相连，传感器单元1用于采集电晕放电实验生成物的数据信息和环境参量；电气量检测单元2用于获取高压电晕放电实验的施加电压值和电晕电流；转换单元3的通过串口与中央控制处理单元4实现双向通信；中央控制处理单元4通过通讯单元5与显示及监控单元6实现数据交互。在本实施例中，传感器单元1用于采集电晕放电生成物的数据信息和环境参量；电气量检测单元2用于获取高压电晕放电实验的施加电压值已经产生的电晕电流。转换单元3用于转换和输送传感器单元1及电气量检测单元2产生的数据到中央控制处理单元4，中央控制处理单元4通过通讯单元5实现与显示及监控单元6的数据交互。本技术的高压电晕放电实验监测系统，具有多实验数据采集功能，可以检测和采集电晕放电生成物的数据信息和环境参量，同时传感器单元1具有可替换性，单元模块扩展能力强，降低了装置的制造成本；实验人员可以通过显示及监控单元6实时监控实验状态，有效提高了实验人员的操作安全性。进一步地，在本优选实施例中，传感器单元1包括臭氧传感器、氮氧化物传感器、噪音传感器和温湿度传感器，其中，臭氧传感器、氮氧化物传感器、噪音传感器分别用于采集O3、NOx、噪音强度等非电气量；温湿度传感器用于采集温度和湿度两种基本环境参量。进一步地，在本优选实施例中，电气量检测单元2包括试验电压检测电路和电晕电流检测电路；电压检测电路和电晕电流检测电路通过光耦隔离电路与转换单元3相连；电气量检测单元2主要采集外部高压和大电流信号，光耦隔离电路起到隔离高压、传输数据作用。图2为高压电晕放电实验在线监测系统优选实施例的电路原理图，在上述选实施例中，电气量检测单元主要采集外部高压和大电流信号，变送器起到隔离高压、传输数据作用；转换单元由处理器的通用输入输出端口(GPIO)组成，通讯单元由处理器自带的通讯接口组成。进一步地，在本优选实施例中，中央控制处理单元4的型号为STM32F407ZET6；使用ARMCortex-M4内核架构的STM32F4系列芯片作为处理器，其自身具有丰富的外设接口，如ADC、USART等，相比专用的DSP处理器而言，系统开发更简单并且依靠ST公司创造的生态系统使得系统的可编程性也更强。参见图3，上述实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压电晕放电实验在线监测系统，其特征在于，包括电源单元(7)、传感器单元(1)、电气量检测单元(2)、转换单元(3)、中央控制处理单元(4)、通讯单元(5)、显示及监控单元(6)；所述电源单元(7)向所述传感器单元(1)、所述电气量检测单元(2)、所述中央控制处理单元(4)和所述通讯单元(5)进行供电；所述传感器单元(1)和所述电气量检测单元(2)的输出端与所述转换单元(3)的输入端相连，所述传感器单元(1)用于采集电晕放电实验生成物的数据信息和环境参量；所述电气量检测单元(2)用于获取高压电晕放电实验的施加电压值和电晕电流；所述转换单元(3)的通过串口与所述中央控制处理单元(4)实现双向通信；所述中央控制处理单元(4)通过所述通讯单元(5)与显示及监控单元(6)实现数据交互。/n

【技术特征摘要】
1.一种高压电晕放电实验在线监测系统，其特征在于，包括电源单元(7)、传感器单元(1)、电气量检测单元(2)、转换单元(3)、中央控制处理单元(4)、通讯单元(5)、显示及监控单元(6)；所述电源单元(7)向所述传感器单元(1)、所述电气量检测单元(2)、所述中央控制处理单元(4)和所述通讯单元(5)进行供电；所述传感器单元(1)和所述电气量检测单元(2)的输出端与所述转换单元(3)的输入端相连，所述传感器单元(1)用于采集电晕放电实验生成物的数据信息和环境参量；所述电气量检测单元(2)用于获取高压电晕放电实验的施加电压值和电晕电流；所述转换单元(3)的通过串口与所述中央控制处理单元(4)实现双向通信；所述中央控制处理单元(4)通过所述通讯单元(5)与显示及监控单元(6)实现数据交互。


2.根据权利要求1所述的高压电晕放电实验在线监测系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕茵，王慧泉，陈建斌，吴宇霆，岑嘉洛，徐海珊，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局，广州高力电缆附件有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44