一种基于超高频电磁波的电力系统污闪检测电路技术方案

本发明专利技术公开了一种基于超高频电磁波的电力系统污闪检测电路，属于电力技术领域，包括天线、高频放大器、滤波电路、检测电路、A/D转换模块和核心芯片，解决了采用超高频电磁波实现污秽绝缘子检测的技术问题，本发明专利技术针对污秽绝缘子局部放电检测，在分析污秽绝缘子局部放电特性的基础上，提出采用基于超高频电磁波的污秽绝缘子检测，检测准确度高，实用性高、操作性强同时也具有较好的稳定性，弥补了电压检测法操作不便，可能损害人身安全以及检测精度不够的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超高频电磁波的电力系统污闪检测电路
本专利技术属于电力
，涉及一种基于超高频电磁波的电力系统污闪检测电路。
技术介绍
电力系统的安全稳定问题在现代社会变得越来越重要，绝缘子是电力系统的重要组成部分，其可靠性直接关系到电力系统的安全稳定。电力事故有多种原因，在自然原因造成的事故中，电力绝缘子污秽造成的事故称之为污闪事故，一般会造成大面积的电力事故，损失是其他事故损失的多倍。当前大气环境污染加重，污闪事故频频发生。污闪有多方面的原因，一方面是由于绝缘子暴露在空气中，抗污染能力差；另一方面由于气候的原因，大雾天气出现频繁，造成污闪事故。因此，绝缘检测是国内外电力专家研究的重要课题。近年来，很多学者均对电磁波污闪检测的问题展开了研究。昆士兰科技大学进行了电压谐波对绝缘子状态评估影响的研究，采用观测电压谐波的方法实现了对绝缘子状态的评估，通过基于仿真结果提出基于波峰因数的独特索引解决了电压失真的缺陷。美国波士顿大学进行了污秽绝缘子与泄漏电流关系的研究，通过泄漏电流与固体绝缘子的关系实现了绝缘子污染水平在线检测，解决了绝缘电阻测量精度问题。西安交通大学夏长街教授提出了基于高光谱成像技术的绝缘子污染程度检测方法，采用高光谱成像技术实现了绝缘子污染程度检测[1]，证明了高光谱成像技术在绝缘子外部绝缘检测中的可行性，具有广阔的应用前景。江苏省电力科学研究院宋高工提出了绝缘子表面污染的激光诱导击穿光谱方法，采用激光诱导击穿光谱方法实现对绝缘表面污染的非接触式测量，成为检测绝缘子污染程度的重要方法之一。华中科技大学何恒新教授进行了针对短尾闪电脉冲波形实现污染绝缘子闪络特性研究，采用检测绝缘子的短尾闪电脉冲波形方法实现了检测绝缘子污闪的程度，表明预应力交流电压对绝缘子影响很小。西安理工大学焦尚彬教授研究了高压输电线路绝缘子污秽在线检测系统，利用专家分析系统预测绝缘子污闪方法实现了预测绝缘子污闪，完善了专家分析系统。传统技术中，高电压环境下抗干扰能力差；现场检测不便，安全性不高；干扰使其存在一定的误差，精度不足。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于超高频电磁波的电力系统污闪检测电路，解决了采用超高频电磁波实现污秽绝缘子检测的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于超高频电磁波的电力系统污闪检测电路，包括天线、高频放大器、滤波电路、检测电路、A/D转换模块和核心芯片，天线电路用于获取污秽绝缘子的超高频电磁波局放信号；天线与高频放大器连接，高频放大器与检测电路连接，检测电路与滤波电路连接，滤波电路与A/D转换模块连接，A/D转换模块与核心芯片连接；高频放大器用于将天线接收到的超高频电磁波局放信号进行放大，生成放大后的超高频电磁波局放信号；检测电路包括峰值检波电路，用于降低放大后的超高频电磁波局放信号的频率，输出低频包络检波信号；滤波电路用于滤除低频包络检波信号中的干扰杂波；A/D转换模块用于将低频包络检波信号转换成数字信号；核心芯片用于存储A/D转换模块转换的数字信号，并通过串口与上位机通信。优选的，所述天线为用于检测频率在200MHz到2GHz之间的超高频电磁波的定向天线。优选的，所述高频放大器包括低噪声放大器U1、电阻R122、电容C100、电容C102、电感L101、电容C101、电阻R101、电感L102、电容C103、电感L105和电容C103，低噪声放大器U1的1脚通过串联连接的电容C100和电感L101连接所述天线的正极，所述天线的负极连接地线，天线的正极还通过电阻R122连接地线，电感L101与电容C100的连接节点还通过电容C102连接地线，低噪声放大器U1的2脚连接地线，低噪声放大器U1的3脚连接3V电源，低噪声放大器U1的3脚还通过电容C101连接地线，低噪声放大器U1的6脚连接3V电源，低噪声放大器U1的6脚还通过电容C103连接地线，低噪声放大器U1的4脚和6脚之间连接电阻R101和电感L102，电阻R101和电感L102为并联连接，低噪声放大器U1的4脚连接电感L103的一端，电感L103的另一端连接电容C105的一端，电容C105的另一端为高频放大器的输出端。优选的，所述滤波电路包括电阻RS、电容C21、电容C22、电容C23、电感L21、电感L22和电阻R21，电阻RS的一端连接峰值检波电路，电阻RS和电容C21构成了低通滤波器，电容C22、电容C23、电感L21、电感L22和电阻R21构成了高通滤波器，电容C21的2脚与电感L1的1脚连接，电容C23的2脚为滤波电路的输出端。优选的，所述峰值检波电路包括放大器U2、放大器U3、二极管D1、电阻R1、三极管Q1、电阻R4、电阻R2、电阻R3、电容C1、电阻R5和电容C2，放大器U2的正输入端连接高频放大器的输出端、负输入端通过电容C1连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接放大器U3的输出端，放大器U2的输出端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极连接放大器U3的正输入端，放大器U3的负输入端连接放大器U3的输出端，三极管Q1的集电极通过电阻R1连接放大器U2的负输入端、发射极连接放大器U2的输出端，三极管Q1的基极通过电阻R4连接放大器U3的输出端，放大器U2的负输入端还通过电阻R2连接放大器U3的输出端；放大器U3的正输入端还通过并联连接的电阻R5和电容C2连接地线；放大器U3的输出端连接所述滤波电路的输出端，所述滤波电路的输出端连接所述A/D转换模块。优选的，所述低噪声放大器U1的型号为μPC8211TK；所述放大器U2和所述放大器U3的型号均为uA741；所述A/D转换模块的型号为AD7655；所述核心芯片的型号为LPC2138。本专利技术所述的一种基于超高频电磁波的电力系统污闪检测电路，解决了采用超高频电磁波实现污秽绝缘子检测的技术问题，本专利技术针对污秽绝缘子局部放电检测，在分析污秽绝缘子局部放电特性的基础上，提出采用基于超高频电磁波的污秽绝缘子检测，检测准确度高，实用性高、操作性强同时也具有较好的稳定性，弥补了电压检测法操作不便，可能损害人身安全以及检测精度不够的缺陷。附图说明图1为本专利技术的电路图方框图；图2是本专利技术的高频放大器的电路图；图3是本专利技术的检测电路的电路图；图4是本专利技术的滤波电路的电路图；图5是本专利技术的检测电路的仿真测试结果示意图。具体实施方式污秽绝缘子在湿润条件下，泄漏电流会慢慢变大，当某个位置电流密度较大时，水分被烘干，形成干燥区域。此时干燥区出现较大的电压降，可能出现空气被电离，发生放电现象——局部放电。污秽绝缘子发生局部放电的过程其泄露电流会有一个很陡的脉冲起落的过程，上升时间至少是ns级的，甚至低于ns。放电辐射电磁波的频谱特性与放电电流源的陡度有明显关系，电流脉冲幅度越大辐射电磁波的能力越强，高频分量越大。因此局部放电会向空间辐射超高频分量相当丰富的电磁波。本专利技术通过天线接收到这些电磁波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超高频电磁波的电力系统污闪检测电路，其特征在于：包括天线、高频放大器、滤波电路、检测电路、A/D转换模块和核心芯片，天线电路用于获取污秽绝缘子的超高频电磁波局放信号；/n天线与高频放大器连接，高频放大器与检测电路连接，检测电路与滤波电路连接，滤波电路与A/D转换模块连接，A/D转换模块与核心芯片连接；/n高频放大器用于将天线接收到的超高频电磁波局放信号进行放大，生成放大后的超高频电磁波局放信号；/n检测电路包括峰值检波电路，用于降低放大后的超高频电磁波局放信号的频率，输出低频包络检波信号；/n滤波电路用于滤除低频包络检波信号中的干扰杂波；/nA/D转换模块用于将低频包络检波信号转换成数字信号；/n核心芯片用于存储A/D转换模块转换的数字信号，并通过串口与上位机通信。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于超高频电磁波的电力系统污闪检测电路，其特征在于：包括天线、高频放大器、滤波电路、检测电路、A/D转换模块和核心芯片，天线电路用于获取污秽绝缘子的超高频电磁波局放信号；
天线与高频放大器连接，高频放大器与检测电路连接，检测电路与滤波电路连接，滤波电路与A/D转换模块连接，A/D转换模块与核心芯片连接；
高频放大器用于将天线接收到的超高频电磁波局放信号进行放大，生成放大后的超高频电磁波局放信号；
检测电路包括峰值检波电路，用于降低放大后的超高频电磁波局放信号的频率，输出低频包络检波信号；
滤波电路用于滤除低频包络检波信号中的干扰杂波；
A/D转换模块用于将低频包络检波信号转换成数字信号；
核心芯片用于存储A/D转换模块转换的数字信号，并通过串口与上位机通信。


2.如权利要求1所述的一种基于超高频电磁波的电力系统污闪检测电路，其特征在于：所述天线为用于检测频率在200MHz到2GHz之间的超高频电磁波的定向天线。


3.如权利要求1所述的一种基于超高频电磁波的电力系统污闪检测电路，其特征在于：所述高频放大器包括低噪声放大器U1、电阻R122、电容C100、电容C102、电感L101、电容C101、电阻R101、电感L102、电容C103、电感L105和电容C103，低噪声放大器U1的1脚通过串联连接的电容C100和电感L101连接所述天线的正极，所述天线的负极连接地线，天线的正极还通过电阻R122连接地线，电感L101与电容C100的连接节点还通过电容C102连接地线，低噪声放大器U1的2脚连接地线，低噪声放大器U1的3脚连接3V电源，低噪声放大器U1的3脚还通过电容C101连接地线，低噪声放大器U1的6脚连接3V电源，低噪声放大器U1的6脚还通过电容C103连接地线，低噪声放大器U1的4脚和6脚之间连接电阻R101和电感L102，电阻R101和电感L102为并联连接，低...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈巍，陈国军，郭铁铮，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32