专利名称：一种特高压输电线路电晕放电在线监测装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种特高压输电线路电晕放电在线监测装置及运行和故障诊断方法， 特别涉及一种基于紫外和泄漏电流双重信号的在线监测装置和数据融合的故障诊断方法。
背景技术：
如今，智能电网的建设蒸蒸日上，而输电线路运行状态是线路安全健康水平的直接反映，通过研制先进适用、稳定可靠的线路运行状态监测装置，可及时获取线路运行信息，以便在发现线路隐患时及时预警和检修处理，从而避免电网事故的发生也就成为智能电网建设的一个重要环节。目前，我国主要采用定时停电检修的方法来检测线路是否正常，特高压电网的放电检测一般是通过红外成像仪、紫外成像仪、超声波探测仪等进行，但由于特高压电网的绝缘要求比较高，对地距离较远，而特高压输电线路塔架高且跨距大，检测地点受地理位置限制，尤其是对早期的放电危险难以预报，也不能对放电程度进行定量表示，况且，目前的放电检测仪都存在着成本高、操作复杂、灵敏度不足的缺点。申请号为“200810162754. 1”，名称为“输电线路合成绝缘子绝缘性能在线监测仪”和申请号“200420041476. 1”名称为“高压输电线路绝缘子表面泄露电流的获取装置”，都是通过获取高压输电线路绝缘子表面的泄漏电流来监测设备运行状况。申请号为 “200420017953. 0”名称为“绝缘子污秽放电监测装置”则是通过聚焦抛物面声传感器对准被测绝缘子方向，获得绝缘子污秽放电产生的超声波信号来监测输电设备的运行状态。申请号为“201020170413. 1 ”名称为“智能型特高压验电器”则是通过检测放电产生的紫外脉冲数目来表征其放电的强度，这种方法虽然具有非接触，抗干扰能力强，灵敏度高的特点， 但是对于雷电、火焰、宇宙射线等日盲区波长内光源影响难以识别，和前面所述几种监测方法相同，只是利用单一传感器采集的信号来表征放电强度，误判的概率比较大，可靠性不尚ο
发明内容
为了能够提高对输电设备运行状态预测、判断的准确性，可靠性，本发明提出一种具有紫外传感器和高频微电流传感器共同采集放电信号的放电检测装置，具有远程无线通信功能，并且，新增的故障诊断单元，可以利用多传感器信息融合技术对来自上述两种传感器的数据进行多级别、多方面、多层次的综合处理，消除两传感器之间可能存在的冗余和矛盾，降低不确定性，从而产生新的有意义的信号，供诊断系统进行智能化判断，给出准确、可靠的诊断结果。特高压输电线路电晕放电在线监测装置，包括传感器单元、信号调理单元、信号处理单元、无线通信单元、上位机监控及系统故障诊断单元和系统电源单元；其中传感器单元输出端与信号调理单元的输入端相连；经过信号调理单元的信号输出端与信号处理单元的输入端相连；信号处理单元通过串口和无线通信单元完成双向通信，并经过无线通信单元向上位机监控及系统故障诊断单元上传设备运行的状态信息；上位机监控及系统故障诊断单元完成信号的特征提取及模式识别，显示设备运行参数，工作状态，并记录诊断结果和时间；系统电源单元为传感器单元、信号调理单元、信号处理单元、无线通信单元提供电源。所述的传感器单元包括温湿度传感器、紫外传感器和高频微电流传感器，其中温湿度传感器采集现场环境温度和湿度；紫外传感器采集输电线路产生电晕放电；高频微电流传感器安装于输电线路绝缘子上检测泄露电流。所述的信号调理单元包括前端冲击保护电路，信号放大电路，放大滤波电路，流压转换电路，光电隔离电路，紫外传感器驱动电路，紫外脉冲信号调理电路；其中流压转换电路的输出端、紫外脉冲信号调理电路输出端、光电隔离电路的输出端分别与信号处理单元的输入端相连，紫外传感器驱动电路的输出端接紫外脉冲信号调理电路的输入端，前端冲击保护电路的输出端串接放大滤波电路后接流压转换电路的输入端。特高压输电线路电晕放电在线监测装置的运行方法如下传感器单元中温湿度传感器用于实现对现场环境温湿度的采集；输电线路绝缘子电晕放电发出紫外光照射到紫外传感器上，从而产生紫外脉冲信号并使该信号流入信号调理单元进行信号调理；利用高频微电流传感器检测绝缘子上电晕放电时的泄露电流，并将检测得到的电流脉冲信号的输出端接至信号调理单元中进行电流信号调理；其中，温湿度用于表征现场环境，紫外脉冲数目和泄漏电流幅值用于表征电晕放电强度；信号调理单元中包括电流信号的调理和紫外脉冲信号的调理其中电流信号的调理由前端冲击保护电路来防止发生闪烁时产生的瞬间大电流对电路的伤害，放大滤波电路用于放大泄漏电流信号并经过高通滤波器滤除低频干扰之后，进行电流-电压转换输入到信号处理单元中；紫外传感器驱动电路作为紫外传感器的驱动电路，紫外脉冲信号调理电路将紫外传感器电路输出的信号进行放大滤波处理，并调理成为一系列脉冲信号输入到信号处理单元中；信号处理单元完成对现场环境温湿度信号的转换，计算有限时间内紫外脉冲的数目，对泄漏电流的信号进行运算处理得到电晕放电时的放电量；完成紫外脉冲数目η和放电量q的阈值比较，并将结果和数据经无线通信单元发送至服务器监控和系统故障诊断单元；无线通信单元完成服务器和下位机的通信；上位机监控和系统故障诊断单元完成对下位机上传信号的显示，特征提取，并进行故障识别，判断故障类型，给出故障诊断结果，当有严重放电情况时，发出声光报警；系统电源单元为传感器单元、信号调理单元、信号处理单元、无线通信单元提供电源。所述的一种特高压输电线路电晕放电在线监测装置的故障诊断方法采用如下步骤A、将处理器、通信模块和个中间变量寄存单元进行初始化；温湿度传感器将相关的温湿度量传送至信号处理单元，而后存入相应的寄存器，高频微电流传感器将电流信号经调理单元调理后，经采样输送至信号处理单元中的参数测量程序，紫外传感器经信号调理单元调理后，输入到信号处理单元进行数据处理，并保存至相应的寄存器中。B、根据D-S证据理论，建立识别框架 ，其中识别框架θ = (A1, AJ包括2个命
6题A1:良好 A2:放电特高压输电线路电的运行状态分别由Ap A2来表征其放电程度。所建立命题A满足
权利要求
1.一种特高压输电线路电晕放电在线监测装置，其特征在于包括传感器单元(1)、信号调理单元O)、信号处理单元(3)、无线通信单元G)、上位机监控及系统故障诊断单元 (5)和系统电源单元⑴)；其中传感器单元(1)输出端与信号调理单元O)的输入端相连； 经过信号调理单元O)的信号输出端与信号处理单元(3)的输入端相连；信号处理单元 (3)通过串口和无线通信单元(4)完成双向通信，并经过无线通信单元向上位机监控及系统故障诊断单元(5)上传设备运行的状态信息；上位机监控及系统故障诊断单元(5) 完成信号的特征提取及模式识别，显示设备运行参数，工作状态，并记录诊断结果和时间； 系统电源单元(6)为传感器单元(1)、信号调理单元O)、信号处理单元(3)、无线通信单元 ⑷提供电源。
2.根据权利要求1所述的特高压输电线路电晕放电在线监测装置，其特征在于所述的传感器单元(1)包括温湿度传感器、紫外传感器和高频微电流传感器，其中温湿度传感器采集现场环境温度和湿度；紫外传感器采集输电线路产生电晕放电；高频微电流传感器安装于输电线路绝缘子上检测泄露电流。
3.根据权利要求1所述的特高压输电线路电晕放电在线监测装置，其特征在于所述的信号调理单元( 包括前端冲击保护电路，信号放大电路，放大滤波电路，流压转换电路， 光电隔离电路，紫外传感器驱动电路，紫外脉冲信号调理电路；其中流压转换电路的输出端、紫外脉冲信号调理电路输出端、光电隔离电路的输出端分别与信号处理单元(3)的输入端相连，紫外传感器驱动电路的输出端接紫外脉冲信号调理电路的输入端，前端冲击保护电路的输出端串接放大滤波电路后接流压转换电路的输入端。
4.一种如权利要求1所述的特高压输电线路电晕放电在线监测装置的运行方法，其特征在于所述方法如下传感器单元(1)中温湿度传感器用于实现对现场环境温湿度的采集；输电线路绝缘子电晕放电发出紫外光照射到紫外传感器上，从而产生紫外脉冲信号并使该信号流入信号调理单元( 进行信号调理；利用高频微电流传感器检测绝缘子上电晕放电时的泄露电流， 并将检测得到的电流脉冲信号的输出端接至信号调理单元O)中进行电流信号调理；其中，温湿度用于表征现场环境，紫外脉冲数目和泄漏电流幅值用于表征电晕放电强度；信号调理单元O)中包括电流信号的调理和紫外脉冲信号的调理其中电流信号的调理由前端冲击保护电路来防止发生闪烁时产生的瞬间大电流对电路的伤害，放大滤波电路用于放大泄漏电流信号并经过高通滤波器滤除低频干扰之后，进行电流-电压转换输入到信号处理单元(3)中；紫外传感器驱动电路作为紫外传感器的驱动电路，紫外脉冲信号调理电路将紫外传感器电路输出的信号进行放大滤波处理，并调理成为一系列脉冲信号输入到信号处理单元(3)中；信号处理单元C3)完成对现场环境温湿度信号的转换，计算有限时间内紫外脉冲的数目，对泄漏电流的信号进行运算处理得到电晕放电时的放电量；完成紫外脉冲数目η和放电量q的阈值比较，并将结果和数据经无线通信单元(4)发送至服务器监控和系统故障诊断单元(5)；无线通信单元(4)完成服务器和下位机的通信；上位机监控和系统故障诊断单元( 完成对下位机上传信号的显示，特征提取，并进行故障识别，判断故障类型，给出故障诊断结果，当有严重放电情况时，发出声光报警；系统电源单元(6)为传感器单元(1)、信号调理单元O)、信号处理单元(3)、无线通信单元⑷提供电源。
5. 一种基于权利要求1所述的特高压输电线路电晕放电在线监测装置的故障诊断方法，其特征在于采用如下步骤A、将信号处理单元(3)、无线通信单元(4)进行初始化；温湿度传感器将相关的温湿度量传送至信号处理单元(3)，而后存入相应的寄存器，高频微电流传感器将电流信号经调理单元( 调理后，经采样输送至信号处理单元C3)中进行参数测量，紫外传感器经信号调理单元( 调理后，输入到信号处理单元C3)进行数据处理，并保存至相应的寄存器中；B、根据D-S证据理论，建立识别框架θ，其中识别框架θ= (A1, AJ包括2个命题 A1:良好 A2:放电；特高压输电线路电的运行状态分别由Ap A2来表征其放电程度；所建立命题A满足
全文摘要
本发明公开了一种特高压输电线路电晕放电在线监测装置及方法。所述在线监测装置包括传感器单元、信号调理单元、信号处理单元、无线通信单元、上位机监控及系统故障诊断单元、系统电源单元。所述方法如下传感器单元完成对输电设备现场工作状态的信号采集，经信号调理单元完成数据类型的转换，得到能够被信号处理单元CPU识别的有用信号，信号处理单元将经过处理的数据经过串口发送至无线通信单元，由上位机服务器进行接收并进行故障诊断，给出设备当前运行状态，设备参数以及故障诊断结果。
文档编号G08C17/02GK102331540SQ20111013772
公开日2012年1月25日 申请日期2011年5月26日 优先权日2011年5月26日
发明者刘利, 曾庆军, 李春华, 王彪, 董永超 申请人:江苏科技大学