一种局部放电多光谱弱光检测装置及方法制造方法及图纸

本公开揭示了一种局部放电多光谱弱光检测装置，包括：聚光透镜、滤光镜、光电探测阵列、信号处理模块和诊断模块。本公开还揭示了一种局部放电多光谱弱光检测方法，包括：利用光电探测阵列对电力设备内局部放电产生的多光谱信号进行同步探测并转换为多路电流信号；利用信号处理模块对所述光电探测阵列输出的多路电流信号进行同步处理，获得不同波段的光脉冲信号；利用诊断模块计算所述不同波段的光脉冲信号的强度比例关系，确定局部放电的类型和严重程度。本公开所示装置体积小，检测范围大，检测灵敏度高，具有较强的抗电磁干扰能力，所述方法快速、高效，适用于电力设备内局部放电诊断。

A device and method of partial discharge multispectral weak light detection

【技术实现步骤摘要】
一种局部放电多光谱弱光检测装置及方法
本公开属于电力设备状态监测和故障诊断领域，具体涉及一种局部放电多光谱弱光检测装置及方法。
技术介绍
局部放电检测作为一种发现绝缘缺陷的有效手段，在电力设备诊断中发挥着重要作用。通常，局部放电伴随着光辐射，因此，通过检测光辐射信号可以侧面反应局部放电情况。局部放电光谱能够反映电子温度、激发截面和发展模态等微观信息，可利用光谱特征对放电机制和绝缘劣化程度进行深入分析。将放电统计信息和光谱信息相结合，不但能判断放电类型，还能反应放电强弱。通过对局部放电多光谱信号进行监测，能够对绝缘的缺陷类型及严重程度做出判断，实现对电力设备的绝缘缺陷、劣化程度及剩余寿命的诊断和评估。光测法作为一种较为本征和直观表征手段，通过观测局部放电光谱可以对放电进行深入分析，判断放电类型及放电严重程度。现有的电力设备内部光测法主要包括：利用荧光光纤探测和利用光电倍增管(PMT)探测。但这些方法无法体现光谱信息对于局部放电检测的优越性。为了充分利用光谱信息在局放检测方面的优势，本专利技术提出了一种基于硅光电倍增管阵列的局放多光谱检测装置。这对于光测法的进一步应用，提高设备现场带电巡检质量，实现放电严重程度判别，缩短设备事故发现消缺的周期有显著的实际意义。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种局部放电多光谱弱光检测装置及方法，利用聚光透镜将局部放电产生的光信号进行汇聚，通过滤光镜将入射光信号转化为所需的波段，然后由光电探测阵列进行接收，从而得到局放多光谱信息。>为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：一种局部放电多光谱弱光检测装置，包括：聚光透镜、滤光镜、光电探测阵列、信号处理模块和诊断模块，其中，所述聚光透镜和滤光镜位于同一光路，且所述聚光透镜和滤光镜用于对被测电力设备内局部放电产生的微弱光信号进行汇聚和过滤，以获得包括不同波段的局放多光谱信号，所述聚光透镜和滤光镜置于所述光电探测阵列的输入端；所述光电探测阵列用于同步探测、接收所述局放多光谱信号，并转换为多路电流信号；所述信号处理模块连接于所述光电探测阵列的输出端，用于对所述光电探测阵列输出的多路电流信号进行同步处理，获得不同波段的光脉冲信号；所述诊断模块连接于所述信号处理模块的输出端，用于接收所述不同波段的光脉冲信号并计算不同波段的光脉冲信号的强度比例关系，并根据比例关系判断电力设备内局部放电的类型和严重程度。优选的，所述光电探测阵列包括多个独立设置的探测单元，每个探测单元包括单光子级别的硅光电倍增管和雪崩二极管中的任意一种。优选的，所述信号处理模块包括与所述探测单元数目相同的信号处理单元，每个信号处理单元包括：电流-电压转换电路，用于将所述光电探测阵列输出的多路电流信号转换为第一电压信号；信号放大电路，用于接收所述第一电压信号并放大生成第二电压信号；模数转换器，用于接收所述第二电压信号并转换为不同波段的光脉冲信号。优选的，所述电流-电压转换电路包括第一反相放大器和第一反馈电阻，所述第一反相放大器的反相输入端连接所述硅光电倍增器，且同时通过所述第一反馈电阻与输出端连接形成负反馈电路，所述第一反相放大器的同相输入端接地。优选的，所述信号放大电路包括第二反相放大器、第二反馈电阻、接地电阻和第一负载电阻，所述第二反相放大器的反相输入端连接至所述电流-电压转换电路的输出端，同时，所述第二反相放大器的反相输入端通过所述第二反馈电阻与输出端连接形成负反馈电路，所述第二反相放大器的同相输入端通过接地电阻接地，所述第二反相放大器的输出端连接第一负载电阻。优选的，所述滤光镜包括如下任一：前置或后置于所述聚光透镜的平面滤光片、电镀在所述聚光透镜表面或光电探测阵列上的滤光镀膜。优选的，所述平面滤光片通过多光谱骨架进行固定，所述光电探测阵列置于所述多光谱骨架的凹槽内并通过设置与凹槽底部的窗口与所述平面滤光片贴合。本公开还提供一种局部放电多光谱弱光检测方法，包括如下步骤：S100：利用光电探测阵列对电力设备内局部放电产生的多光谱信号进行同步探测并转换为多路电流信号；S200：利用信号处理模块对所述光电探测阵列输出的多路电流信号进行同步处理，获得不同波段的光脉冲信号；S300：利用诊断模块计算所述不同波段的光脉冲信号的强度比例关系，确定局部放电的类型和严重程度。优选的，步骤S300中，所述局部放电的类型包括悬浮放电、电晕放电和沿面放电。优选的，步骤S300中，所述局部放电的严重程度包括高能放电、中能放电和低能放电。与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：装置体积小，检测范围大，检测灵敏度高，具有较强的抗电磁干扰能力，适用于电力设备内局部放电诊断。附图说明图1是本公开一个实施例提供的一种局部放电多光谱弱光检测装置的结构示意图；图2是本公开一个实施例提供的信号处理模块的结构示意图；图3是本公开一个实施例提供的信号处理模块内各电路的电路框图；图4是本公开一个实施例提供的多光谱骨架结构示意图。具体实施方式下面将参照附图1至图4详细地描述本公开的具体实施例。虽然附图中显示了本公开的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本专利技术的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本专利技术的范围。本公开的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。为便于对本公开实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本公开实施例的限定。一个实施例中，如图1所示，本公开提供一种局部放电多光谱弱光检测装置，包括：聚光透镜、滤光镜、光电探测阵列、信号处理模块和诊断模块，其中，所述聚光透镜和滤光镜位于同一光路，且所述聚光透镜和滤光镜用于对被测电力设备内局部放电产生的微弱光信号进行汇聚和过滤，以获得包括不同波段的局放多光谱信号，所述聚光透镜和滤光镜置于所述光电探测阵列的输入端；所述光电探测阵列用于同步探测、接收所述局放多光谱信号，并转换为多路电流信号；所述信号处理模块连接于所述光电探测阵列的输出端，用于对所述光电探测阵列输出的多路电流信号进行同步处理，获得不同波段的光脉冲信号；所述诊断模块连接于所述信号处理模块的输出端，用于接收所述不同波段的光脉冲信号并计算不同波段的光脉冲信号的强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种局部放电多光谱弱光检测装置，包括：聚光透镜、滤光镜、光电探测阵列、信号处理模块和诊断模块，其中，/n所述聚光透镜和滤光镜位于同一光路，且所述聚光透镜和滤光镜用于对被测电力设备内局部放电产生的微弱光信号进行汇聚和过滤，以获得包括不同波段的局放多光谱信号，所述聚光透镜和滤光镜置于所述光电探测阵列的输入端；/n所述光电探测阵列用于同步探测、接收所述局放多光谱信号，并转换为多路电流信号；/n所述信号处理模块连接于所述光电探测阵列的输出端，用于对所述光电探测阵列输出的多路电流信号进行同步处理，获得不同波段的光脉冲信号；/n所述诊断模块连接于所述信号处理模块的输出端，用于接收所述不同波段的光脉冲信号并计算不同波段的光脉冲信号的强度比例关系，并根据比例关系判断电力设备内局部放电的类型和严重程度。/n

【技术特征摘要】
1.一种局部放电多光谱弱光检测装置，包括：聚光透镜、滤光镜、光电探测阵列、信号处理模块和诊断模块，其中，
所述聚光透镜和滤光镜位于同一光路，且所述聚光透镜和滤光镜用于对被测电力设备内局部放电产生的微弱光信号进行汇聚和过滤，以获得包括不同波段的局放多光谱信号，所述聚光透镜和滤光镜置于所述光电探测阵列的输入端；
所述光电探测阵列用于同步探测、接收所述局放多光谱信号，并转换为多路电流信号；
所述信号处理模块连接于所述光电探测阵列的输出端，用于对所述光电探测阵列输出的多路电流信号进行同步处理，获得不同波段的光脉冲信号；
所述诊断模块连接于所述信号处理模块的输出端，用于接收所述不同波段的光脉冲信号并计算不同波段的光脉冲信号的强度比例关系，并根据比例关系判断电力设备内局部放电的类型和严重程度。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，优选的，所述光电探测阵列包括多个独立设置的探测单元，每个探测单元包括单光子级别的硅光电倍增管和雪崩二极管中的任意一种。


3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述信号处理模块包括与所述探测单元数目相同的信号处理单元，每个信号处理单元包括：
电流-电压转换电路，用于将所述光电探测阵列输出的多路电流信号转换为第一电压信号；
信号放大电路，用于接收所述第一电压信号并放大生成第二电压信号；
模数转换器，用于接收所述第二电压信号并转换为不同波段的光脉冲信号。


4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述电流-电压转换电路包括第一反相放大器和第一反馈电阻，所述第一反相放大器的反相输入端连接所述硅光电倍增器，且同时通过所述第一反馈电阻与输...

【专利技术属性】
技术研发人员：任明，王思云，夏昌杰，王彬，李信哲，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61