[發明專利]一種局部放電多光譜弱光檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202010154959.6
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111308289A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 任明;王思云;夏昌杰;王彬;李信哲
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R31/14
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

本公開揭示了一種局部放電多光譜弱光檢測裝置，包括：聚光透鏡、濾光鏡、光電探測陣列、信號處理模塊和診斷模塊。本公開還揭示了一種局部放電多光譜弱光檢測方法，包括：利用光電探測陣列對電力設備內局部放電產生的多光譜信號進行同步探測并轉換為多路電流信號；利用信號處理模塊對所述光電探測陣列輸出的多路電流信號進行同步處理，獲得不同波段的光脈沖信號；利用診斷模塊計算所述不同波段的光脈沖信號的強度比例關系，確定局部放電的類型和嚴重程度。本公開所示裝置體積小，檢測范圍大，檢測靈敏度高，具有較強的抗電磁干擾能力，所述方法快速、高效，適用于電力設備內局部放電診斷。

技術領域

本公開屬于電力設備狀態監測和故障診斷領域，具體涉及一種局部放電多光譜弱光檢測裝置及方法。

背景技術

局部放電檢測作為一種發現絕緣缺陷的有效手段，在電力設備診斷中發揮著重要作用。通常，局部放電伴隨著光輻射，因此，通過檢測光輻射信號可以側面反應局部放電情況。局部放電光譜能夠反映電子溫度、激發截面和發展模態等微觀信息，可利用光譜特征對放電機制和絕緣劣化程度進行深入分析。將放電統計信息和光譜信息相結合，不但能判斷放電類型，還能反應放電強弱。通過對局部放電多光譜信號進行監測，能夠對絕緣的缺陷類型及嚴重程度做出判斷，實現對電力設備的絕緣缺陷、劣化程度及剩余壽命的診斷和評估。

光測法作為一種較為本征和直觀表征手段，通過觀測局部放電光譜可以對放電進行深入分析，判斷放電類型及放電嚴重程度。現有的電力設備內部光測法主要包括：利用熒光光纖探測和利用光電倍增管(PMT)探測。但這些方法無法體現光譜信息對于局部放電檢測的優越性。為了充分利用光譜信息在局放檢測方面的優勢，本發明提出了一種基于硅光電倍增管陣列的局放多光譜檢測裝置。這對于光測法的進一步應用，提高設備現場帶電巡檢質量，實現放電嚴重程度判別，縮短設備事故發現消缺的周期有顯著的實際意義。

發明內容

針對現有技術中的不足，本公開的目的在于提供一種局部放電多光譜弱光檢測裝置及方法，利用聚光透鏡將局部放電產生的光信號進行匯聚，通過濾光鏡將入射光信號轉化為所需的波段，然后由光電探測陣列進行接收，從而得到局放多光譜信息。

為實現上述目的，本公開提供以下技術方案：

一種局部放電多光譜弱光檢測裝置，包括：聚光透鏡、濾光鏡、光電探測陣列、信號處理模塊和診斷模塊，其中，

所述聚光透鏡和濾光鏡位于同一光路，且所述聚光透鏡和濾光鏡用于對被測電力設備內局部放電產生的微弱光信號進行匯聚和過濾，以獲得包括不同波段的局放多光譜信號，所述聚光透鏡和濾光鏡置于所述光電探測陣列的輸入端；

所述光電探測陣列用于同步探測、接收所述局放多光譜信號，并轉換為多路電流信號；

所述信號處理模塊連接于所述光電探測陣列的輸出端，用于對所述光電探測陣列輸出的多路電流信號進行同步處理，獲得不同波段的光脈沖信號；

所述診斷模塊連接于所述信號處理模塊的輸出端，用于接收所述不同波段的光脈沖信號并計算不同波段的光脈沖信號的強度比例關系，并根據比例關系判斷電力設備內局部放電的類型和嚴重程度。

優選的，所述光電探測陣列包括多個獨立設置的探測單元，每個探測單元包括單光子級別的硅光電倍增管和雪崩二極管中的任意一種。

優選的，所述信號處理模塊包括與所述探測單元數目相同的信號處理單元，每個信號處理單元包括：

電流-電壓轉換電路，用于將所述光電探測陣列輸出的多路電流信號轉換為第一電壓信號；

信號放大電路，用于接收所述第一電壓信號并放大生成第二電壓信號；

模數轉換器，用于接收所述第二電壓信號并轉換為不同波段的光脈沖信號。