[發明專利]基于無線網絡的GIS局部放電特高頻法監測系統

在審

• 申請號: 201910217095.5
• 申請日: 2019-03-21
• 公開（公告）號: CN110068750A
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 杜伯學;王乾
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;H04W4/38
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程小艷

本發明公開一種基于無線網絡的GIS局部放電特高頻法監測系統，主要包括：依次串接的信號獲取單元、數據收集及分析單元、信號傳輸單元和主機顯示單元，信號獲取單元用以獲取局部放電信號，包括依次串接的UHF天線、放大電路、濾波電路、檢波電路以及電壓反饋放大電路和穩壓電路；所述的檢波電路的輸出端連接數據收集及分析單元；數據收集及分析單元用于采集局部放電數據并進行分析、判斷和存儲，采用計算機或高速ARM芯片作為主處理器，所述的主處理器通過串口連接至信號傳輸單元。本發明通過將采集結果無線傳輸至數據分析單元可以實現對GIS狀態的實時監測，做到放電故障的及時發現和排除。

技術領域

本發明涉及一種GIS局部放電檢測技術，特別是涉及一種通過在線特高頻法局部放電檢測，能夠隨時檢測運行中的GIS發生局部放電水平的變化狀態，并通過無線網絡傳輸至上位機，進而從多個角度描述GIS局部放電特征。

背景技術

隨著城市電網建設的發展，GIS變電站的數量不斷增加，GIS的內部空間極為有限，工作場強很高，且絕緣裕度相對較小，GIS內部一旦出現絕緣缺陷，會造成設備故障，從而引起的停電時間較長，國內已經發生了數起較為嚴重的GIS事故，過去那種認為GIS設備免維護的觀點已不被認同，GIGRE調查表明，半數以上的GIS故障是可以預先發現的，GIS屬于封閉式設備，為了實現在線檢測且不影響GIS的運行狀態，國內外的電力運行單位都傾向于采用非侵入式檢測。在眾多非侵入式檢測方法中，目前以超聲波檢測法及特高頻法最為前沿。

特高頻檢測法(ultra high frequency,UHF)是指電力設備內發生局部放電時的電流脈沖(上升沿為納秒級)能在內部激勵頻率高達數GHz的電磁波，通過檢測這種電磁波信號來實現局部放電檢測。特高頻檢測法檢測頻段高(通常為300-3000MHz)，具有抗干擾能力強，檢測靈敏度高等優點，可用于電力設備局部放電類缺陷的檢測、定位和故障類型識別。

Zigbee串口模塊是基于Zigbee2007/PRO協議棧的2.4G Zigbee無線串口透明傳輸通信模塊。模塊基于TI高性能低功耗的2.4G射頻收發芯片CC2530及大功率低噪聲射頻前端芯片CC2591，實現極易使用、全透明、高穩定、超低功耗、超遠距離、超大規模Zigbee無線傳感網絡的組網。

發明內容

本發明的目的是克服現有檢測手段中的不足，提供一種能夠同時利用特高頻法及其無線傳感器網絡技術，對GIS局部放電進行在線監測的基于無線網路的特高頻法局部放電監測系統。

本發明所采用的技術方案是：一種基于無線網絡的GIS局部放電特高頻法監測系統，主要包括：依次串接的信號獲取單元、數據收集及分析單元、信號傳輸單元和主機顯示單元，其中：

信號獲取單元用以獲取局部放電信號，包括依次串接的UHF天線、放大電路、濾波電路、檢波電路以及電壓反饋放大電路和穩壓電路；

所述UHF天線采用由阿基米德螺旋和平面等角螺線復合的外置型天線；

所述的檢波電路的輸出端連接數據收集及分析單元；

數據收集及分析單元用于采集局部放電數據并進行分析、判斷和存儲，采用計算機或高速ARM芯片作為主處理器，所述的主處理器通過串口連接至信號傳輸單元；

數據傳輸單元用于采集局部放電數據并進行無線傳輸，采用微處理器芯片(Microprogrammed Control Unit,MCU)作為主處理器，并通過串口通信，搭載Zigbee發送模塊完成對數據的無線傳輸，所述數據采集傳輸單元的輸出端連接射頻(RadioFrequency,RF)天線，通過無線連接至主機的Zigbee接收模塊的串口；

所述主機顯示單元用于獲取從數據傳輸單元傳過來的數據，并進行局部放電相位譜圖和脈沖序列相位譜圖的描點，將結果顯示在人機界面上，并可進行數據存儲和讀取。