基于紫外辐射的放电检测仪的研制.pdf

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1、传感检测技术基于紫外辐射的放电检测仪的研制郑果，罗青松，张海涛(国网重庆黔江区供电有限责任公司，重庆409000)[摘要]研制了一种基于紫外脉冲法的放电检测仪，它采用极高灵敏度的紫外光传感器——光电倍增管对高压设备放电时的微弱紫外光信号进行检测，利用滤光技术排除太阳光中其它成分的干扰，从而获得反映放电的紫外脉冲序列信息，确定设备的放电情况。介绍了仪器的研制过程，通过放电检测试验验证了其放电检测能力。关键词电晕放电紫外辐射光电检测滤光光电倍增管0引言被加速射向第二倍增极，再经倍增射向第三倍增极，连续地重复这一过程，直到最后一个倍增极，从而达到电流放电力设备的使用寿命

2、通常取决于绝缘材料的电气绝缘大的目的。光电倍增管的阴极产生很小的光电子电流，被强度，设备绝缘会由于运转操作、使用时间、使用频度以放大成较大的阳极输出电流，增益可达10。～1O。，光电倍及运行环境等影响而逐渐发生劣化，进而引发故障或事增管在紫外光波段的量子转化率高达25。故[1]。局部放电是造成绝缘劣化的主要原因，目前已做了光电倍增管检测仪器的基本原理：在带电情况下，选大量研究并提出了不少局部放电的检测方法，紫外脉冲择对紫外光敏感的光电倍增管测量绝缘子表面的紫外放电法L2便是其中之一。情况，能够有效地把紫外光信号转变为电信号；光放大器紫外脉冲法主要是通过检测设备放电

3、产生的微弱紫外将采集的微弱光信号放大调整，通过高速比较器将信号转换为数字信号，再经单片机对此脉冲信号进行采集处理，光脉冲数目，定量地反映设备放电的强弱，具有非接触、最后建立紫外光强度和电晕放电强度、测量距离之间的对灵敏度高、检测距离远、安全、效率高等优点。但在采用应关系，以确定放电的强弱。紫外光功率法[3]进行研究时发现在一些放电很微弱的地方检测不到放电，因而限制了仪器的适用范围。为了提高灵2紫外传感器管路设计与驱动敏度，本文采用了以光电倍增管为核心的紫外检测仪，在试验室模拟放电试验并对青海官亭75OkV变电站进行了实2．1传感器光路设计测，以验证其检测能力。通过

4、对高压放电辐射出的紫外光光谱和光电倍增管工作原理的分析，设计了以光电倍增管为核心元件的紫外光1基于光电倍增管的紫外检测技术测量电路。该电路主要由滤光模块、紫外传感器模块以及受制造工艺所限，高压输电设备表面并不光滑，布满信号处理模块组成，如图2所示。微小突起，加压后突起周围会形成强电场。当这些突起附近的电场强度超过空气的击穿场强(30kV／m)时，就会发生电晕放电I4]。研究表明，电晕放电的辐射光谱中含有图2紫外光测量电路总体结构框图160~280nm波长的紫外光成分，可通过日盲型光电倍增绝缘子电晕放电发出的微弱紫外光经过日盲滤光片后管(PMT)对此波段光线进行放大

5、，对其它范围光线成分进进入黑匣中的光电倍增管，经光电倍增管放大后以脉冲电行滤光抑制，从而获得设备放电信息。光电倍增管工作原信号输出。输出光电流送人信号及数字处理模块，经过整理如图1所示。流滤波和A／D转换后通入计数器完成脉冲计数，以便定量分析。2．2滤光技术为了保证光电倍增管接收到的紫外线信号免受日光和图1光电倍增管的工作原理图其它因素的干扰，必须加装“日盲”紫外光滤光片来限制光电子经电子光学输入系统加速、聚焦后射向第一倍非“日盲”波段的光线。增极，以便发生二次电子发射，产生多于光电子数目的电滤光片的选择应综合考虑所选紫外光光源的光谱辐射能子流。每个光电子在倍增极

6、上击出几个电子，这些电子又量分布和干扰源中紫外辐射的能量分布。根据实际情况，选收稿日期：2015—04—02作者简介：郑果(1987一)，工程师，从事变电检修与运行等工作。电工技术I2015l7期I47传感检测技术入要求，本系统中输出脉冲宽度调整为60ns。整形后的计中设置了低电压阈值，带来的不利影响是当测量距离增数脉冲，通过固定在机壳上的75Q同轴线连接到计数器进大，很多有用信号的脉冲幅值降到一定数值，即经过放大行计数和采集。后仍小于低电压阈值时，信号将被去除而不能检测到。试验显示，距离在lm时，检测到的脉冲个数很多；当距离V变为2m时，相当多的脉冲幅值迅速下降

7、至阈值以下，不能被检测到；此外，在每次放电过程中，往往带有几个脉冲尖峰，比其它脉冲信号高很多，尤其是放电的头脉冲；在2～6m，主要是一部分尖峰脉冲被检测到，其幅值很大，即使下降几倍仍然超过阈值而被检测，因此计数结果相差不大。用示波器观察记录放电产生的完整紫外脉冲波形如图8所示。图7脉冲整形电路原理图3．3脉冲计数C8051F12O单片机内部有5个计数器／定时器，设计中主要应用了定时／计数器TO的定时功能和2"2的捕捉功能。1"2是带捕捉的16位计数器，经预处理的脉冲信号由的输入引脚进入单片机，每检测到一个脉冲，寄存器加1；同图8放电紫外脉冲完整波形图时，定时器TO

8、开始定时，