CN106526437A - 一种基于光电倍增管的高压电力设备弱电检测***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光电倍增管的高压电力设备弱电检测***，包括嵌入式处理模块，所述的嵌入式处理模块的输入端与信号处理电路的数据端和脉冲计数端相连接，所述信号处理电路的输入端与传感器组相连接，在嵌入式处理模块的电源端通过电源线与电源模块相连接，所述信号处理电路包括一级信号放大电路、脉冲甄别电路、次级放大滤波电路、A/D转换模块；一级信号放大电路，作为前置放大电路，直接对光电倍增管的输出的负脉冲信号进行反向放大，放大倍数可调，从而得到的正向脉冲，先将得到的波形值进行调整并保持正向，再对整个波型进行采样，具有紫外光测量方法的一般优点，与紫外电晕成像仪相比，不仅成本低廉，而且结构简单、实用性强。

Description

一种基于光电倍增管的高压电力设备弱电检测***及方法

技术领域

本发明涉及弱电检测领域，尤其涉及一种基于光电倍增管的高压电力设备弱电检测***及方法。

背景技术

随着国民经济的持续增长和工农业生产的发展，电网规模随之迅速扩大，目前我国无论是装机容量还是年发电量都居于世界前列。电网的安全性关系到生产生活的方方面面，重要性日益凸现。

由于电力需求日益增加，电力***电压等级的提高，使得电力设备所使用的绝缘材料所承受的电气压力与日俱增，电气设备的绝缘问题显得越来越突出，设备使用的寿命往往取决于绝缘材料的绝缘强度，电力设备由于运转操作、使用年数、使用频度及使用环境等影响，会逐年发生裂化，进而发生故障或事故，一旦发生故障就会引起局部甚至全地区的停电，给国民经济其他部门的生产和运作造成严重的不良后果。上述问题亟需解决。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种基于光电倍增管的高压电力设备弱电检测***及方法，应用紫外光敏管为传感器检测放电产生的紫外光，并应用在特高压验电，绝缘子状态检测等领域，取得了良好的效果，采用高灵敏度的光电倍增管作为传感器研究和设计了放电紫外检测***，该仪器既具有紫外光测量方法的一般优点，与紫外电晕成像仪相比，又具有低廉的成本，可以有效解决背景技术中的问题。

为此，本发明提供了一种基于光电倍增管的高压电力设备弱电检测***，包括嵌入式处理模块，所述的嵌入式处理模块的输入端与信号处理电路的数据端和脉冲计数端相连接，所述信号处理电路的输入端与传感器组相连接，在嵌入式处理模块的电源端通过电源线与电源模块相连接，所述信号处理电路包括一级信号放大电路、脉冲甄别电路、次级放大滤波电路、A/D转换模块；

一级信号放大电路，作为前置放大电路，直接对光电倍增管的输出的负脉冲信号进行反向放大，放大倍数可调，从而得到的正向脉冲；

脉冲甄别电路，接收来自一级信号放大电路输出端的放大信号，对信号进行比较甄别并计数；

次级放大滤波电路，对第一级出来的放大信号进行滤波处理，采用二阶巴特沃思高通滤波器，主要滤除低频干扰，截止频率设定为1KHZ；

A/D转换模块，先将得到的波形值进行调整并保持正向，再对整个波型进行采样。

所述嵌入式***采用32位的ARM9系列的处理芯片，且数字输入端采用5V供电，所述脉冲甄别电路采用两个高带宽的高速比较器，设立上下限两个阈值甄别有效放电信号，再通过与门将有效信号转变为高电平脉冲，送入处理器进行计数处理，所述的高速比较器采用MAX902系列的处理芯片，所述数字积分电路首先对放大滤波得到的放电信号波形进行AD采样及转换，再对得到的数字量进行单位时间的积分，将积分得到的值以柱状图的方式在液晶屏幕上显示，还可以通过串口将数据发送到计算机上作分析处理，采用AD7825作为高速模数转换器件，所述传感器采用具有极高的灵敏度与快速响应的光电倍增管，能够探测微弱光信号及快速脉冲弱光。

所述传感器组还包括前端滤光***和光电倍增管模块，所述前端滤光***接收紫外光照射，利用光电倍增管检测紫外光，并将输出信号输入信号处理电路；所述电源模块还包括高压电源和电路供电模块，所述高压电源主要用来驱动光电倍增管工作，而电路供电模块主要给电路板上模拟电路和数字电路供电；所述嵌入式处理模块还包括并行串口模块和JTAG下载调试接口，所述嵌入式处理模块的输出端还连接有液晶显示模块和外扩存储器，在嵌入式处理模块的输入端还连接有控制键盘和用于发出警报的蜂鸣器驱动模块。

另外本发明还设计了一种基于光电倍增管的高压电力设备弱电检测方法，包括以下步骤：

S1、以嵌入式***为核心，对传感器输出的信号进行分类处理；

S2、利用脉冲甄别电路和数字积分电路分别进行脉冲计数操作与数字积分操作，二者可通过操作按键进行切换；

S3、信号可以通过波形的形式显示在液晶显示屏上，并以数据的形式存储在数字存储器中；

S4、再以数据的方式发送到计算机上做进一步处理；

S5、处理结果通过无线控制设备上传到服务器中，并将结果通过嵌入式控制***显示在液晶显示屏上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于光电倍增管的高压电力设备弱电检测***，采用高灵敏度的光电倍增管作为传感器研究和设计了放电紫外检测***，该仪器既具有紫外光测量方法的一般优点，与紫外电晕成像仪相比，又具有低廉的成本，同时能够体现紫外辐射和电晕放电的强弱，为绝缘状况的分析提供直接的依据。不仅可用于线路和绝缘子等设备的放电检测和运行维护，还可以应用在电力工程质量检测(安装不当、接地不良等)，检查高压设备的污染程度，寻找无线电干扰源等多个方面。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明信号处理电路内部结构示意图；

图3为本发明高压模块电路结构示意图。

图中：1-嵌入式处理模块；2-电源模块；3-电路供电模块；4-高压电源；5-传感器组；6-前端滤光***；7-光电倍增管模块；8-信号处理电路；9-控制键盘；10-蜂鸣器；11-液晶显示模块；12-外扩存储器；13-JTAG下载调试接口；14-并行串口模块；15-一级信号放大电路；16-脉冲甄别电路；17-次级放大滤波电路；18-A/D转换模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参阅图1、图2和图3，本发明提供一种技术方案：一种基于光电倍增管的高压电力设备弱电检测方法，包括以下步骤：

S1、以嵌入式***为核心，对传感器输出的信号进行分类处理；

S2、利用脉冲甄别电路和数字积分电路分别进行脉冲计数操作与数字积分操作，二者可通过操作按键进行切换；

S3、信号可以通过波形的形式显示在液晶显示屏上，并以数据的形式存储在数字存储器中；

S4、再以数据的方式发送到计算机上做进一步处理；

S5、处理结果通过无线控制设备上传到服务器中，并将结果通过嵌入式控制***显示在液晶显示屏上。

包括嵌入式处理模块1，所述嵌入式***采用32位的ARM9系列的处理芯片，且数字输入端采用5V供电，所述脉冲甄别电路16采用两个高带宽的高速比较器，设立上下限两个阈值甄别有效放电信号，再通过与门将有效信号转变为高电平脉冲，送入处理器进行计数处理，所述的高速比较器采用MAX902系列的处理芯片，所述数字积分电路首先对放大滤波得到的放电信号波形进行AD采样及转换，再对得到的数字量进行单位时间的积分，将积分得到的值以柱状图的方式在液晶屏幕上显示，还可以通过串口将数据发送到计算机上作分析处理，采用AD7825作为高速模数转换器件，所述传感器采用具有极高的灵敏度与快速响应的光电倍增管7，能够探测微弱光信号及快速脉冲弱光，所述的嵌入式处理模块1的输入端与信号处理电路8的数据端和脉冲计数端相连接，所述信号处理电路8的输入端与传感器组5相连接，在嵌入式处理模块1的电源端通过电源线与电源模块2相连接。

所述信号处理电路8包括一级信号放大电路15、比较甄别电路16、次级放大滤波电路17、A/D转换模块18；

一级信号放大电路15，作为前置放大电路，直接对光电倍增管的输出的负脉冲信号进行反向放大，放大倍数可调，从而得到的正向脉冲；

比较甄别电路16，接收来自一级信号放大电路输出端的放大信号，对信号进行比较甄别并计数；

次级放大滤波电路17，对第一级出来的放大信号进行滤波处理，采用二阶巴特沃思高通滤波器，主要滤除低频干扰，截止频率设定为1KHZ；

A/D转换模块18，先将得到的波形值进行调整并保持正向，再对整个波型进行采样。

所述传感器组5还包括前端滤光***6和光电倍增管模块7，所述前端滤光***6接收紫外光照射，利用光电倍增管7检测紫外光，并将输出信号输入信号处理电路8；所述电源模块2还包括高压电源4和电路供电模块3，所述高压电源4主要用来驱动光电倍增管7工作，而电路供电模块3主要给电路板上模拟电路和数字电路供电；所述嵌入式处理模块1还包括并行串口模块14和JTAG下载调试接口13，所述嵌入式处理模块1的输出端还连接有液晶显示模块11和外扩存储器12，在嵌入式处理模块1的输入端还连接有控制键盘9和用于发出警报的蜂鸣器驱动模块10。

所述采用的光电倍增管是日本滨松公司的日盲型光电倍增管R7154，其反应波长为160nm—320nm，最大反应波长254nm，阳极脉冲上升时间2.2ns，电子渡越时间22ns，具有很快的时间响应，R7154为侧窗型光电倍增管，从玻璃壳的侧面接收入射光，阴极材料为Cs-Te，侧窗面积24mm×8mm，内部有九级放大，而且为方便一体化安装，分压电路直接焊接在光电倍增管的管座上，并用玻璃胶固定位置，避免极间短路。

本发明的工作原理：该基于光电倍增管的高压电力设备弱电检测***，采用高灵敏度的光电倍增管作为传感器研究和设计了放电紫外检测***，该仪器既具有紫外光测量方法的一般优点，与紫外电晕成像仪相比，又具有低廉的成本，同时能够体现紫外辐射和电晕放电的强弱，为绝缘状况的分析提供直接的依据。不仅可用于线路和绝缘子等设备的放电检测和运行维护，还可以应用在电力工程质量检测(安装不当、接地不良等)，检查高压设备的污染程度，寻找无线电干扰源等多个方面。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于光电倍增管的高压电力设备弱电检测***，其特征在于，包括嵌入式处理模块(1)，所述的嵌入式处理模块(1)的输入端与信号处理电路(8)的数据端和脉冲计数端相连接，所述信号处理电路(8)的输入端与传感器组(5)相连接，在嵌入式处理模块(1)的电源端通过电源线与电源模块(2)相连接，所述信号处理电路(8)包括一级信号放大电路(15)、脉冲甄别电路(16)、次级放大滤波电路(17)、A/D转换模块(18)；

一级信号放大电路(15)，作为前置放大电路，直接对光电倍增管的输出的负脉冲信号进行反向放大，放大倍数可调，从而得到的正向脉冲；

脉冲甄别电路(16)，接收来自一级信号放大电路输出端的放大信号，对信号进行比较甄别并计数；

次级放大滤波电路(17)，对第一级出来的放大信号进行滤波处理，采用二阶巴特沃思高通滤波器，主要滤除低频干扰，截止频率设定为1KHZ；

A/D转换模块(18)，先将得到的波形值进行调整并保持正向，再对整个波型进行采样。

2.如权利要求1所述的基于光电倍增管的高压电力设备弱电检测***，其特征在于，所述嵌入式***采用32位的ARM9系列的处理芯片，且数字输入端采用5V供电。

3.如权利要求1所述的基于光电倍增管的高压电力设备弱电检测***，其特征在于，所述脉冲甄别电路(16)采用两个高带宽的高速比较器，设立上下限两个阈值甄别有效放电信号，再通过与门将有效信号转变为高电平脉冲，送入处理器进行计数处理，所述的高速比较器采用MAX902系列的处理芯片。

4.如权利要求1所述的基于光电倍增管的高压电力设备弱电检测***，其特征在于，所述数字积分电路首先对放大滤波得到的放电信号波形进行AD采样及转换，再对得到的数字量进行单位时间的积分，将积分得到的值以柱状图的方式在液晶屏幕上显示，还可以通过串口将数据发送到计算机上作分析处理，采用AD7825作为高速模数转换器件。

5.如权利要求1所述的基于光电倍增管的高压电力设备弱电检测***，其特征在于，所述传感器采用具有极高的灵敏度与快速响应的光电倍增管，能够探测微弱光信号及快速脉冲弱光。

6.根据权利要求1所述的基于光电倍增管的高压电力设备弱电检测***，其特征在于，所述传感器组(5)还包括前端滤光***(6)和光电倍增管模块(7)，所述前端滤光***(6)接收紫外光照射，利用光电倍增管模块(7)检测紫外光，并将输出信号输入信号处理电路(8)。

7.根据权利要求1所述的基于光电倍增管的高压电力设备弱电检测***，其特征在于，所述电源模块(2)还包括高压电源(4)和电路供电模块(3)，所述高压电源(4)主要用来驱动光电倍增管工作，而电路供电模块(3)主要给电路板上模拟电路和数字电路供电。

8.根据权利要求1所述的基于光电倍增管的高压电力设备弱电检测***，其特征在于，所述嵌入式处理模块(1)还包括并行串口模块(14)和JTAG下载调试接口(13)，所述嵌入式处理模块(1)的输出端还连接有液晶显示模块(11)和外扩存储器(12)，在嵌入式处理模块(1)的输入端还连接有控制键盘(9)和用于发出警报的蜂鸣器(10)。

9.一种基于光电倍增管的高压电力设备弱电检测方法，包括以下步骤：

S1、以嵌入式***为核心，对传感器输出的信号进行分类处理；

S2、利用脉冲甄别电路和数字积分电路分别进行脉冲计数操作与数字积分操作，二者可通过操作按键进行切换；

S3、信号可以通过波形的形式显示在液晶显示屏上，并以数据的形式存储在数字存储器中；

S4、再以数据的方式发送到计算机上做进一步处理；

S5、处理结果通过无线控制设备上传到服务器中，并将结果通过嵌入式控制***显示在液晶显示屏上。