CN209486231U - 基于物联网的gis局放闪络定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及基于物联网的GIS局放闪络定位装置，其包括依次相连的信号采集单元、信号调理单元、数据处理单元、以及后台显示单元；信号采集单元包括用于采集超声信号的超声波传感器，超声波传感器按照GIS间隔放置；信号调理单元，输入端与信号采集单元输出端电连接；其包括两个独立且采用了不同的前级放大倍数和检测频带的局放测量通道与闪络测量通道；局放测量通道包括依次电连接的局放前置放大器、局放滤波器、局放逻辑控制放大器、以及局放信号包络检波控制器，局放前置放大器的输入端与超声波传感器输出端电连接；局放信号包络检波控制器输出的信号分两路；本实用新型设计合理、结构紧凑且使用方便。

Description

基于物联网的GIS局放闪络定位装置

技术领域

本实用新型涉及基于物联网的GIS局放闪络定位装置。

背景技术

GIS设备的应用大大降低了电力***超高压传输设备的体积，提高了超高压传输的安全性，因而得到了广泛的应用。然而，由于从生产、运输到组装使用过程中不可避免的产生的摩擦、碰撞，以及设备长期运行带来的老化等问题，导致GIS设备产生局部放电，严重者引发闪络事故。一旦发生闪络，会对设备产生剧烈的损害，严重者影响正常运行，必须停机检修。

由于在耐压过程中操作人员无法进入GIS现场进行局放检测，这样可能发现不了GIS的潜在缺陷，为以后的投运带来隐患。在进行耐压试验时，若GIS***存在缺陷，就会在缺陷处发生闪络和击穿现象，造成试验失败或***停电。若不能准确发现故障点位置，直接会影响GIS运行投运时间。现有的闪络定位装置只具备闪络定位功能，灵敏度较低，只能在GIS发生闪络放电时检测到较大的放电信号，不能检测到比较微弱的局部放电信号，不能发现GIS的早期缺陷。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型是基于物联网技术的一种GIS局放闪络定位装置。该装置在加压试验前，在被试GIS的不同部位的关键点处放置超声传感器，该***超声局部放电检测数据通过无线方式传输给后台分析***，当GIS闪络时，不同部位的信号强度和延迟时间，就会被传感器同步捕获，同时数据通过无线传输方式传输给后台分析***，从而快速分析出缺陷点的位置，大大提高了现场操作人员故障定位的速度。同时，能够在耐压试验时检测局部放电信号，提前发现绝缘缺陷，防止缺陷今后进一步发展。详细解决的技术问题以及取得有益效果在后述内容以及结合具体实施方式中内容具体描述。

为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种基于物联网的GIS局放闪络定位装置，包括基于物联网的GIS局放闪络定位装置，包括依次相连的信号采集单元、信号调理单元、数据处理单元、以及后台显示单元；

信号采集单元包括用于采集超声信号的超声波传感器，超声波传感器按照GIS间隔放置；

信号调理单元，输入端与信号采集单元输出端电连接；其包括两个独立且采用了不同的前级放大倍数和检测频带的局放测量通道与闪络测量通道；

局放测量通道包括依次电连接的局放前置放大器、局放滤波器、局放逻辑控制放大器、以及局放信号包络检波控制器，局放前置放大器的输入端与超声波传感器输出端电连接；局放信号包络检波控制器输出的信号分两路，一路连接有局放中断控制器；

闪络测量通道包括闪络前置放大器、闪络滤波器、闪络后级运算放大器、闪络信号包络检波控制器；闪络前置放大器的输入端与超声波传感器输出端电连接；

数据处理单元，包括提供电能的电源、输入端分别与局放信号包络检波控制器输出的另一路、局放中断控制器和闪络信号包络检波控制器的输出端电连接的微控制存储器、以及输入端与微控制存储器输出端电连接的无线收发器；

后台显示单元，包括与无线收发器电连接的上位机；

信号采集单元还包括安装在超声波传感器上且与上位机无线通信的***。

信号调理单元包括放大器U1-U5,电阻R1-13,电容C1-C8，二极管D1-D2、电感L1-L3，RP1-3；

在局放测量通道中，

在局放前置放大器中，放大器U1的输入端2、3接超声波传感器输出端，放大器U1的输入端2经过电阻R3接AGND端，在放大器U1的输入端2与输出端6之间连接有电阻R4；

在局放滤波器中，放大器U1的输出端6依次串联接电阻R6、电容C2、电感L1分两路，一路经过并联的电感L2、C4、R9后接AGND端；

在局放逻辑控制放大器中，放大器U2输入端3与电感L1输出的另一路电连接，放大器U2输入端2经过电阻R2接AGND端，输出端6经过电阻RP1、以及电阻R2接AGND端；

在局放信号包络检波控制器中，二极管D1输入端经过电容C1接放大器输出端6，二极管D1输出端经过并联的电容C3与电阻R3接AGND端；二极管D1输出端分两路，一路接微控制存储器，另一路接局放中断控制器；

在局放中断控制器中，放大器U1的输入端2经过电阻RP接电源，输入端3接二极管D1输出端，输出端6接微控制存储器；

在闪络测量通道中，

在闪络前置放大器中，放大器U5输入端2、3接超声波传感器，在输入端2与输出端6之间连接电阻RP3；

在闪络滤波器中，放大器U5输出端6依次串联电阻R13、电容C6、电感L3,电感L3输出端分两路，一路经过并联的电感L4、电容C8、电阻R15接AGND端；

在闪络后级运算放大器中，放大器U4输入端3接电感L3另一路，输入端2经过R11接AGND端，在输入端2与输出端6之间接电阻R10；

在闪络信号包络检波控制器中，二极管D2输入端经过电容C5接放大器U4输出端6，二极管D2输出端一路经过并联的电容C7与电阻R16接端AGND。

本实用新型在信号处理单元采用低噪声处理，通道采用两个通道，设计了两路不同的信号处理电路。两种电路同时接收超声传感器采集到的超声信号，并单独进行处理。本实用新型装置可以在GIS耐压试验过程中检测局部放电信号，这样可以发现GIS的潜在缺陷，避免以后投运带来隐患。本装置还可以准确定位缺陷点，能快速提高对缺陷点处理的速度，缩短GIS运行投运时间，保障了供电可靠性。检测到的数据通过无线通讯网络来进行传输，避免了现场的复杂接线的问题，后台分析***能够快速分析出缺陷点的位置并能精确确定放电位置。

本实用新型的有益效果不限于此描述，为了更好的便于理解，在具体实施方式部分进行了更加详细的描述。

附图说明

图1是本实用新型的框图。

图2是本实用新型的局部电路示意图。

具体实施方式

如图1-2所示，本实施例的基于物联网的GIS局放闪络定位装置，包括依次相连的信号采集单元、信号调理单元、数据处理单元、以及后台显示单元；

信号采集单元包括用于采集超声信号的超声波传感器，超声波传感器按照GIS间隔放置；

信号调理单元，输入端与信号采集单元输出端电连接；其包括两个独立且采用了不同的前级放大倍数和检测频带的局放测量通道与闪络测量通道；

局放测量通道包括依次电连接的局放前置放大器、局放滤波器、局放逻辑控制放大器、以及局放信号包络检波控制器，局放前置放大器的输入端与超声波传感器输出端电连接；局放信号包络检波控制器输出的信号分两路，一路连接有局放中断控制器；

闪络测量通道包括闪络前置放大器、闪络滤波器、闪络后级运算放大器、闪络信号包络检波控制器；闪络前置放大器的输入端与超声波传感器输出端电连接；

数据处理单元，包括提供电能的电源、输入端分别与局放信号包络检波控制器输出的另一路、局放中断控制器和闪络信号包络检波控制器的输出端电连接的微控制存储器、以及输入端与微控制存储器输出端电连接的无线收发器；

后台显示单元，包括与无线收发器电连接的上位机；

信号采集单元还包括安装在超声波传感器上且与上位机无线通信的***。

信号调理单元包括放大器U1-U5,电阻R1-13,电容C1-C8，二极管D1-D2、电感L1-L3，RP1-3；

在局放测量通道中，

在局放前置放大器中，放大器U1的输入端2、3接超声波传感器输出端，放大器U1的输入端2经过电阻R3接AGND端，在放大器U1的输入端2与输出端6之间连接有电阻R4；

在局放滤波器中，放大器U1的输出端6依次串联接电阻R6、电容C2、电感L1分两路，一路经过并联的电感L2、C4、R9后接AGND端；

在局放逻辑控制放大器中，放大器U2输入端3与电感L1输出的另一路电连接，放大器U2输入端2经过电阻R2接AGND端，输出端6经过电阻RP1、以及电阻R2接AGND端；

在局放信号包络检波控制器中，二极管D1输入端经过电容C1接放大器输出端6，二极管D1输出端经过并联的电容C3与电阻R3接AGND端；二极管D1输出端分两路，一路接微控制存储器，另一路接局放中断控制器；

在局放中断控制器中，放大器U1的输入端2经过电阻RP接电源，输入端3接二极管D1输出端，输出端6接微控制存储器；

在闪络测量通道中，

在闪络前置放大器中，放大器U5输入端2、3接超声波传感器，在输入端2与输出端6之间连接电阻RP3；

在闪络滤波器中，放大器U5输出端6依次串联电阻R13、电容C6、电感L3,电感L3输出端分两路，一路经过并联的电感L4、电容C8、电阻R15接AGND端；

在闪络后级运算放大器中，放大器U4输入端3接电感L3另一路，输入端2经过R11接AGND端，在输入端2与输出端6之间接电阻R10；

在闪络信号包络检波控制器中，二极管D2输入端经过电容C5接放大器U4输出端6，二极管D2输出端一路经过并联的电容C7与电阻R16接端AGND，二极管D2输出端另一路接微控制存储器。

超声波传感器的声波信号经信号调理单元处理，获得抗干扰能力强、分辨率高、信号强的信号，将信号调理单元处理后得到的局放信号和闪络信号送入数据处理单元进行处理，最后将处理后的数据经无线通讯网络发送至远程计算机端，计算机后台来进行控制，可实现GIS耐压试验过程中局放检测和闪络定位。

具体地说，局放测量通道前置放大器的输入端与超声波传感器相连、输出端与局放滤波器输入端相连，局放滤波器输出端与局放逻辑控制放大器输入端相连，局放逻辑控制放大器输出端与局放信号包络检波控制器输入端相连，局放信号包络控制器输出端与数据处理单元及局放中断控制器相连，局放中断控制器与数据处理单元相连。

闪络测量通道与局放测量通道特征相似，其闪络前置可调放大器的输入端也与超声波传感器相连、输出端与闪络滤波器输相连，闪络滤波器输出端与闪络后级运算放大器输入端相连，闪络后级运算放大器输出端与闪络信号包络检波控制器输入端相连，闪络信号包络控制器输出端与数据处理单元相连，数据处理单元可通过无线通讯网络对信号包络控制器进行远程控制。

闪络测量通道与局放测量通道的区别在于根据局放信号和闪络信号的幅值和频率特点采用了不同的前级放大倍数和检测频带。

数据处理单元由高级微控制存储器、无线收发器、电源等***电路构成，电源为信号调理单元及数据处理单元供电，微控制器对信号处理单元送至的信号进行处理并存储，同时通过无线收发器将处理后的数据发送至远程计算机端。

后台显示单元由一个安装了本后台软件的笔记本电脑构成，后台软件可以查看各装置的连接状况，接收经无线通讯网络发送过来的数据信息，同时可以对***进行无线控制。

在GIS耐压试验时，将本实用新型装置放置在GIS相应间隔位置处，超声传感器将采集到的信号同时传递给局放测量通道和闪络测量通道。在局放测量通道，采集到的超声信号经过前置放大器放大，再经过滤波器滤除杂波干扰信号得到有效信号，经第二级放大，再经过包络检波控制器得到有效峰值信号，最后送至数据处理单元进行处理。同样，在闪络测量通道，采集到的超声信号也经过前置可调放大器放大，再经过滤波器滤除杂波干扰信号得到有效信号，经后级放大，再经过包络检波控制器得到有效峰值信号，最后送至数据处理单元进行处理。

本实用新型装置既能测量局放信号也能在闪络故障时捕捉闪络信号，并且闪络信号不会超出量程范围。数据处理单元一直对局放测量信号进行处理，闪络测量信号经过预定时间再进行处理。当局放检测的信号幅值一旦超过闪络设定的阈值，将会触发中断，开始处理闪络测量数据。数据处理单元将处理后的局放测量数据或闪络测量数据通过无线网络发送到后台显示单元，最终完成GIS耐压试验时的局放检测和闪络定位。

本实用新型设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。

本实用新型充分描述是为了更加清楚的公开，而对于现有技术就不再一一例举。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本实用新型的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种基于物联网的GIS局放闪络定位装置，其特征在于：包括依次相连的信号采集单元、信号调理单元、数据处理单元、以及后台显示单元；

信号采集单元包括用于采集超声信号的超声波传感器，超声波传感器按照GIS间隔放置；

信号调理单元，输入端与信号采集单元输出端电连接；其包括两个独立且采用了不同的前级放大倍数和检测频带的局放测量通道与闪络测量通道；

局放测量通道包括依次电连接的局放前置放大器、局放滤波器、局放逻辑控制放大器、以及局放信号包络检波控制器，局放前置放大器的输入端与超声波传感器输出端电连接；局放信号包络检波控制器输出的信号分两路，一路连接有局放中断控制器；

闪络测量通道包括闪络前置放大器、闪络滤波器、闪络后级运算放大器、闪络信号包络检波控制器；闪络前置放大器的输入端与超声波传感器输出端电连接；

数据处理单元，包括提供电能的电源、输入端分别与局放信号包络检波控制器输出的另一路、局放中断控制器和闪络信号包络检波控制器的输出端电连接的微控制存储器、以及输入端与微控制存储器输出端电连接的无线收发器；

后台显示单元，包括与无线收发器电连接的上位机。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的GIS局放闪络定位装置，其特征在于:信号采集单元还包括安装在超声波传感器上且与上位机无线通信的***。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的GIS局放闪络定位装置，其特征在于:信号调理单元包括放大器U1-U5,电阻R1-13,电容C1-C8，二极管D1-D2、电感L1-L3，RP1-3；

在局放测量通道中，

在局放前置放大器中，放大器U1的输入端2、3接超声波传感器输出端，放大器U1的输入端2经过电阻R3接AGND端，在放大器U1的输入端2与输出端6之间连接有电阻R4；

在局放滤波器中，放大器U1的输出端6依次串联接电阻R6、电容C2、电感L1分两路，一路经过并联的电感L2、C4、R9后接AGND端；

在局放逻辑控制放大器中，放大器U2输入端3与电感L1输出的另一路电连接，放大器U2输入端2经过电阻R2接AGND端，输出端6经过电阻RP1、以及电阻R2接AGND端；

在局放信号包络检波控制器中，二极管D1输入端经过电容C1接放大器输出端6，二极管D1输出端经过并联的电容C3与电阻R3接AGND端；二极管D1输出端分两路，一路接微控制存储器，另一路接局放中断控制器；

在局放中断控制器中，放大器U1的输入端2经过电阻RP接电源，输入端3接二极管D1输出端，输出端6接微控制存储器；

在闪络测量通道中，

在闪络前置放大器中，放大器U5输入端2、3接超声波传感器，在输入端2与输出端6之间连接电阻RP3；

在闪络滤波器中，放大器U5输出端6依次串联电阻R13、电容C6、电感L3,电感L3输出端分两路，一路经过并联的电感L4、电容C8、电阻R15接AGND端；

在闪络后级运算放大器中，放大器U4输入端3接电感L3另一路，输入端2经过R11接AGND端，在输入端2与输出端6之间接电阻R10；

在闪络信号包络检波控制器中，二极管D2输入端经过电容C5接放大器U4输出端6，二极管D2输出端一路经过并联的电容C7与电阻R16接端AGND，二极管D2输出端另一路接微控制存储器。