一种基于超高频的电缆局部放电在线监测装置

摘要

一种基于超高频的电缆局部放电在线监测装置涉及电缆技术领域，尤其涉及一种电缆局部放电在线监测装置。本发明提供一种基于超高频信号的电缆局部放电在线监测装置，其体积小、固定简单、寿命长、抗干扰能力强，可实现电缆局部放电在线监测。包括采样控制器、超高频传感器、噪声传感器其特征在于，所述采样控制器包括嵌入式MCU、电源模块、485通讯模块、两路信号调理模块；所述嵌入式MCU分别与两路信号调理模块、485通讯模块相连；电源模块用于各模块供电；所述超高频传感器的输出端通过射频同轴连接线与采样控制器的一路信号调理模块相连；所述噪声传感器的输出端通过射频同轴连接线与采样控制器的另一路信号调理模块相连。

说明书

技术领域

本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种电缆局部放电在线监测装置。

背景技术

目前，电缆局部放电检测主要是计划检修方式，定期试验和检修不仅只能增加运维成本，而且无法及时排查电缆绝缘缺陷和潜在故障隐患。测量方式主要采用脉冲电流和超声波测量，其中脉冲电流法测量频段为低频信号，因此容易受到周围电磁环境干扰。而超声波法信号衰减快，检测范围小、灵敏度低，在局部放电监测过程中均存在一定局限性。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于超高频信号的电缆局部放电在线监测装置，其体积小、固定简单、寿命长、抗干扰能力强，可实现电缆局部放电在线监测。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，包括采样控制器、超高频传感器、噪声传感器其特征在于，所述采样控制器包括嵌入式MCU、电源模块、485通讯模块、两路信号调理模块；所述嵌入式MCU分别与两路信号调理模块、485通讯模块相连；电源模块用于各模块供电；所述超高频传感器的输出端通过射频同轴连接线与采样控制器的一路信号调理模块相连；所述噪声传感器的输出端通过射频同轴连接线与采样控制器的另一路信号调理模块相连。

进一步地，所述嵌入式MCU采用STM32F407。作为信号采样、预处理、计算、传输的核心。

进一步地，所述信号调理模块包括芯片AD8313和LM7121芯片对超高频信号进行检波及信号保持，能够保证MCU的内部AD在100KSps采样率下有效采集到来自超高频传感器的脉冲信号。

进一步地，所述超高频传感器模块工作频率300-1500MHz，可覆盖局部放电信号频率范围并滤除低频噪声干扰。

进一步地，所述噪声传感器模块参数与超高频传感器模块相同。

进一步地，所述超高频传感器固定在通过强磁吸附在支架表面，支架刚性固定在电缆井壁上。

进一步地，所述噪声传感器模块固定于采样控制器外壳。

进一步地，所述485通讯模块包括MAX13487芯片，MAX13487芯片的2脚和3脚均与嵌入式MCU相连。

进一步地，所述电源模块包括URA4805YMD芯片和AMS1117芯片。

与现有技术相比本发明有益效果。

本发明基于超高频信号的电缆局部放电在线监测装置，解决了传统电缆局部放电测量方式在电缆局部放电在线监测时，电缆井内空间狭窄难以安装传感器的问题。超高频传感器模块通过支架固定于电缆井内壁，降低了传感器的损坏率，提高了传感器的使用周期。

本发明基于超高频信号的电缆局部放电在线监测装置，解决了传统电缆局部放电在线监测装置抗干扰能力差的缺点，通过增加噪声传感器模块，有效消除空间存在的随机干扰。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是装置结构示意框图，图2是信号调理模块电路，图3是嵌入式MCU电路，图4是485通讯模块电路，图5是电源模块电路，图6是超高频传感器支架。

其中，图6标记说明如下：

1 超高频传感器

2 传感器支架

3 支架安装孔。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括采样控制器、超高频传感器、噪声传感器；其特征在于，所述信号采样控制器包括嵌入式MCU、电源模块、485通讯模块、两路信号调理模块；所述嵌入式MCU分别与两路信号调理模块、485通讯模块相连；电源模块用于各模块供电；所述超高频传感器的输出端通过射频同轴连接线与采样控制器的一路信号调理模块相连；所述噪声传感器的输出端通过射频同轴连接线与采样控制器的另一路信号调理模块相连。

进一步地，所述嵌入式MCU采用STM32F407。作为信号采样、预处理、计算、传输的核心。

进一步地，所述信号调理模块包括芯片AD8313和LM7121芯片对超高频信号进行检波及信号保持。

进一步地，所述超高频传感器固定在通过强磁吸附在支架表面如图6所示，支架刚性固定在电缆井壁上。

进一步地，所述噪声传感器模块固定于采样控制器外壳。

进一步地，所述485通讯模块包括MAX13487芯片，MAX13487芯片的2脚和3脚均与嵌入式MCU相连。

进一步地，所述电源模块包括URA4805YMD芯片和AMS1117芯片。

嵌入式MCU控制内部多通道A/D以100KSps采样率对检波展宽后的超高频信号及噪声信号进行实时同步采集。通过时域开窗的方法对20毫秒周期数据进行阈值滤波得出疑似放电脉冲。然后求得疑似放电脉冲面积S1与同时段噪声通道信号面积S2，通过两路信号脉冲的面积比，从而判断该信号是否为有效的放电信号。

传感器采集超高频信号，经过对数检波处理变为脉冲信号，再经LM7121的电压保持功能增加脉冲信号持续时间。

计算放电脉冲高度及脉冲持续时间得出放电强度之后，通过485通讯模块将数据发送至上位机并直观显示。

所述超高频传感器固定在通过强磁吸附在支架表面，支架刚性固定在电缆井壁上。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。