一種光纖傳輸集中式局放在線監測裝置的製作方法

2023-06-12 05:20:41

本發明涉及高壓電纜線路局放在線監測技術領域，具體是一種光纖傳輸集中式局放在線監測裝置。

背景技術：

高壓設備在使用過程中會出現老化，老化後容易出現局部放電現象，局部放電會引起電力事故的發生，既而產生間接或直接的經濟損失，因此，對高壓電力設備進行長期局放在線監測是非常有必要的，根據局放信號的特徵，局放信號是很微小的，頻率分布在1-50MHz之間，在這頻段之內會伴隨著一定大小的背景噪音，其是根據電力系統的接線結構和製作工藝的不同，噪音的大小和頻段分布均有所不同來判定的。

現有的長期局放在線監測裝置主要通過分布於電纜線路上每個監測點的就地子站對採集得到的數據加以處理，通過數據傳輸到後臺的母站對數據進行分析，當電纜線路較長時就地子站數目可能達十幾甚至數十個，使得就地子站通常分散廣布於整條線路上，數據採集處理不集中，信號傳輸延時問題導致後臺處理數據容易出錯，整體系統不穩定；早期的監測裝置只能夠對通過固定、單一的頻段帶通濾波器對採集到的信號進行分析和判別；可視化處理也僅能顯示某一測點數據，不能同時直觀顯示所有測點監控情況。此種監控技術的不足之處在於：當選取的某一頻段濾波器伴隨有背景噪音影響時，不可通過中央監控數據處理平臺MS遠程切換頻段，過濾噪音觀察信號狀態；中央監控數據處理平臺顯示數據不直觀不全面，監測信息不能集中顯示。將會導致設備對局部放電信號的誤判、錯判，當早期監測裝置發現疑似局部放電信號時，為進一步確定故障波形以及對故障點的定位，測試人員需攜帶示波器、頻譜儀等精測設備到現場進行複測，如此繁雜的監控測試流程導致了局放在線監測系統的實用性降低。為此，我們提出了一種可將採集的信號就地進行無損耗、無變形電光轉換並以模擬信號形式傳輸的光纖傳輸系統終端配合一個單元，同時對多路三相監測點進行不同頻段的信號監測，模擬信號可通過無損還原波形，配合計算機利用時間差技術對故障信號進行分析定位處理，且結構簡單、操作方便，並且信號傳輸採用速度更快的光纖，中央監控數據處理平臺MS幾乎可以無延時集中顯示全線路全測點信號，同時縱觀全線狀況，並可提高對電纜線路維護的即時有效性、操作便捷性和穩定準確性的光纖傳輸集中式局放在線監測裝置。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種光纖傳輸集中式局放在線監測裝置，具有結構簡單、操作方便並可提高對電纜線路維護的即時有效性、操作便捷性和穩定準確性的特點，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種光纖傳輸集中式局放在線監測裝置，包括局放傳感器、電光轉換器、信號集中處理器和信號波形處理器，所述局放傳感器通過高頻線與電光轉換器連接，電光轉換器的側面設置有電光轉換器電源接口、模擬信號輸入接口和光纖輸出接口；所述電光轉換器通過光纖與信號集中處理器連接，信號集中處理器由光電轉換單元、波形選擇單元、通道切換單元、相位採集單元、數位訊號控制擴展單元、模擬信號處理單元、多頻段帶通濾波器和高速A/D轉換與數位訊號控制單元組成，信號集中處理器的側面設置有光纖輸入接口，與其相平行的側面設置有波形輸出接口、外部相位輸入接口、相位切換開關、信號集中處理器電源開關和電源指示燈，信號集中處理器的側面設置有局放信號網絡輸出接口和控制輸出接口，與其相平行的側面設置有信號集中處理器電源接口；所述信號集中處理器通過高頻線、控制線和網線與信號波形處理器連接，信號波形處理器的內部設置有超高速A/D轉換與數位訊號控制單元，信號波形處理器的側面設置有控制輸入接口，與其相平行的側面設置有信號波形處理器電源接口和信號波形處理器電源開關 ，信號波形處理器的側面設置有局放信號網絡輸入接口和綜合數據網絡輸出接口，信號波形處理器的底部設置有波形輸入接口。

作為本發明進一步的方案：所述光電轉換單元分別與波形選擇單元和通道切換單元連接，通道切換單元與模擬信號處理單元連接，模擬信號處理單元與多頻段帶通濾波器連接，多頻段帶通濾波器與高速A/D轉換與數位訊號控制單元連接，高速A/D轉換與數位訊號控制單元還分別與相位採集單元和數位訊號控制擴展單元電連接。

與現有技術相比，本發明有益效果：

本光纖傳輸集中式局放在線監測裝置，通過對局放傳感器、電光轉換器、信號波形處理器、信號集中處理器的設置，其中裝置由局放傳感器獲取信號，通過高頻線將信號傳輸到電光轉換器內對信號進行電光轉換，光信號經過光纖傳輸到信號集中處理器，在信號集中處理器內部，首先通過光電轉換單元將採集到的光信號轉換成電信號，光電轉換單元對每個通道採集到的信號都分別有兩路輸出，分別連接通道切換單元和波形選擇單元，通過通道切換單元選擇要監測通道的信號，選擇完成後的信號傳輸到模擬信號處理單元進行信號處理，模擬信號處理單元處理後的信號傳輸到多頻段帶通濾波器進行頻段信號選擇，選擇完成後的信號傳輸到高速A/D轉換與數位訊號控制單元對信號進行數位化處理，通過波形選擇單元選擇要監測通道的波形，經過高頻線將信號傳輸到信號波形處理器，由信號波形處理器內的超高速A/D轉換與數位訊號控制單元將波形還原，其中，通道切換單元、波形選擇單元、多頻段帶通濾波器都由高速A/D轉換與數位訊號控制單元控制選擇，從而實現了本光纖傳輸集中式局放在線監測裝置可將採集的信號進行無損耗、無變形電光轉換並藉助光纖傳輸模擬光信號的系統終端配合一個單元，同時對多路三相監測點進行不同頻段的信號監測，可通過無損還原波形，配合計算機利用時間差技術對局放信號進行分析定位處理，能配合軟體同時集中式顯示各測點監控數據，中央監控數據處理平臺MS可同時縱觀全線局放監測狀態，且結構簡單、操作方便並可提高對電纜線路維護的即時有效性、操作便捷性和穩定準確性的特點。

附圖說明

圖1為本發明的各部件結構圖；

圖2為本發明的主要部件外觀圖；

圖3為本發明對一條電纜線路進行監測的狀態結構示意圖；

圖4為本發明對多條電纜線路進行監測的狀態結構示意圖。

圖中：1-局放傳感器；2-高頻線；3-電光轉換器；4-光纖；5-信號集中處理器；6-信號波形處理器；7-傳輸處理裝置；8-交換機；9-信號集中處理器電源開關；11-局放信號網絡輸出接口；31-電光轉換器電源接口；32-模擬信號輸入接口；33-光纖輸出接口；41-光纖輸入接口；50-光電轉換單元；51-波形選擇單元；52-通道切換單元；53-相位採集單元；54-數位訊號控制擴展單元；55-模擬信號處理單元；56-多頻段帶通濾波器；57-高速A/D轉換與數位訊號控制單元；58-控制線；59-網線；61-超高速A/D轉換與數位訊號控制單元；62-局放信號網絡輸入接口；63-綜合數據網絡輸出接口；64-信號波形處理器電源接口；65-信號波形處理器電源開關；66-波形輸入接口；67-控制輸入接口；71-光信號發送器；72-光信號接收器；73-後臺數據處理電腦；91-電源指示燈；92-信號集中處理器電源接口；511-波形輸出接口；531-外部相位輸入接口；532-相位切換開關；581-控制輸出接口。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

請參閱圖1-3，本發明實施例中，一種光纖傳輸集中式局放在線監測裝置，包括局放傳感器1、電光轉換器3、信號集中處理器5和信號波形處理器6，其中局放傳感器1通過高頻線2與電光轉換器3連接，電光轉換器3的側面設置有電光轉換器電源接口31、模擬信號輸入接口32和光纖輸出接口33，用高頻線2連接局放傳感器1至電光轉換器3上的模擬信號輸入接口32，其中電光轉換器3通過光纖4與信號集中處理器5連接，信號集中處理器5由光電轉換單元50、波形選擇單元51、通道切換單元52、相位採集單元53、數位訊號控制擴展單元54、模擬信號處理單元55、多頻段帶通濾波器56和高速A/D轉換與數位訊號控制單元57組成，而且光電轉換單元50與波形選擇單元51和通道切換單元52連接，通道切換單元52與模擬信號處理單元55連接，模擬信號處理單元55與多頻段帶通濾波器56連接，多頻段帶通濾波器56與高速A/D轉換與數位訊號控制單元57連接，高速A/D轉換與數位訊號控制單元57又另外分別與相位採集單元53和數位訊號控制擴展 單元54連接，信號集中處理器5的側面設置有光纖輸入接口41，與其相平行的側面設置有波形輸出接口511、外部相位輸入接口531、相位切換開關532、信號集中處理器電源開關9和電源指示燈91，信號集中處理器5的側面設置有局放信號網絡輸出接口11和控制輸出接口581，與其相平行的側面設置有信號集中處理器電源接口92，電光轉換器3上的光纖輸出接口33連接光纖4至信號集中處理器5的光纖輸入接口41，信號集中處理器5的局放信號網絡輸出接口11通過網線59連接信號波形處理器6的局放信號網絡輸入接口62，信號集中處理器5的波形輸出接口511通過高頻線2連接信號波形處理器6的波形輸入接口66，信號集中處理器5的控制輸出接口581通過控制線58連接信號波形處理器6的控制輸入接口67，其中信號集中處理器5通過高頻線2、控制線58和網線59與信號波形處理器6連接，信號波形處理器6的內部設置有超高速A/D轉換與數位訊號控制單元61，信號波形處理器6的側面設置有控制輸入接口67，與其相平行的側面設置有信號波形處理器電源接口64和信號波形處理器電源開關65，信號波形處理器6的側面設置有局放信號網絡輸入接口62和綜合數據網絡輸出接口63，信號波形處理器6的底部設置有波形輸入接口66，信號波形處理器6的綜合數據網絡輸出接口63通過網線59連接光信號發送器71，光信號發送器71通過光纖4連接光信號接收器72，光信號接收器72通過網線59連接後臺數據處理電腦73，在具體測試時，將本發明應用於電纜線路上，如圖3所示，測試人員只需在後臺數據處理電腦73監控，則可觀測整條電纜的監測數據。

請參閱圖4所示，其技術方案與圖1-3相同，其不同的技術點在於：多套模擬信號集中處理式局放在線監測裝置同時並行監測時，需在各個信號波形處理器6的綜合數據網絡輸出接口63用網線59連接交換機8，交換機8使用網線59連接光信號發送器71，光信號發送器71通過光纖4連接光信號接收器72，光信號接收器72通過網線59連接後臺數據處理電腦73。

綜上所述，本光纖傳輸集中式局放在線監測裝置，通過對局放傳感器1、電光轉換器3、信號波形處理器6、信號集中處理器5的設置，其中裝置由局放傳感器1獲取信號，通過高頻線2將信號傳輸到電光轉換器3內對信號進行電光轉換，光信號經過光纖4傳輸到信號集中處理器5，在信號集中處理器5內部，首先通過光電轉換單元50將採集到的光信號轉換成電信號，光電轉換單元50對每個通道採集到的信號都分別有兩路輸出，分別連接通道切換單元52和波形選擇單元51，通過通道切換單元52選擇要監測通道的信號，選擇完成後的信號傳輸到模擬信號處理單元55進行信號處理，模擬信號處理單元55處理後的信號傳輸到多頻段帶通濾波器56進行頻段信號選擇，選擇完成後的信號傳輸到高速A/D轉換與數位訊號控制單元57對信號進行數位化處理，通過波形選擇單元51選擇要監測通道的波形，經過高頻線2將信號傳輸到信號波形處理器6，由信號波形處理器6內的超高速A/D轉換與數位訊號控制單元61將波形還原，其中通道切換單元52、波形選擇單元51、多頻段帶通濾波器56都由高速A/D轉換與數位訊號控制單元57控制選擇，從而實現了本光纖傳輸集中式局放在線監測裝置可將採集的信號進行無損耗、無變形電光轉換並藉助光纖傳輸系統終端配合一個單元，同時對多路三相監測點進行不同頻段的信號監測，可通過還原波形，配合計算機利用時間差技術對局放信號進行分析定位處理，且結構簡單、操作方便並可提高對電纜線路維護的即時有效性、操作便捷性和穩定準確性的特點。

對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。