基于紫外檢測法的智能型特高壓驗電器系統(tǒng)設(shè)計

分享到：標(biāo)簽：高壓電器 LabVIEW DSP
　　隨著電力工業(yè)的發(fā)展和電網(wǎng)負(fù)荷需求的提高，我國正在大力發(fā)展特高壓、長距離輸電技術(shù)。高電壓導(dǎo)致強(qiáng)電場、電氣設(shè)備絕緣中的某些薄弱部分在強(qiáng)電場的作用下發(fā)生局部放電，同時當(dāng)架空輸電線路表面的電場強(qiáng)度超過空氣分子的游離強(qiáng)度（一般在20～30 kV／cm），氣體會發(fā)生電離，出現(xiàn)電暈放電。因此，為了保障電網(wǎng)線路的穩(wěn)定運行和停電檢修時的安全。采用先進(jìn)的檢測技術(shù)對輸電線路的狀態(tài)進(jìn)行檢測具有重要意義。
　　目前國內(nèi)外500 kV電壓等級及其以下的驗電技術(shù)已較為成熟，但隨著電壓等級的提高，目前采用長桿上套裝電容型驗電器的驗電方法已難以滿足特高壓輸電系統(tǒng)發(fā)展的要求；同時利用紅外成像儀、紫外成像儀、超聲波探測儀等檢測方法存在成本高、操作復(fù)雜、靈敏度低，并對早期的放電危險難以預(yù)報，不能定量表示放電程度等缺點。而特高壓系統(tǒng)的絕緣要求更高，一般對地距離較遠(yuǎn)，尤其特高壓輸電線路塔架高、跨距大、檢測地點有時受到地理位置限制。檢測距離可能大于80 m，故需要一種靈敏度高、檢測距離遠(yuǎn)、成本低、易于掌握的特高壓放電檢測方法，根據(jù)紫外脈沖法在電氣檢測領(lǐng)域的研究經(jīng)驗。采用基于紫外脈沖法的放電檢測技術(shù)。
　　通過極高靈敏度的日盲型紫外探頭，對高壓輸電線路的放電紫外光進(jìn)行連續(xù)的在線檢測，通過計數(shù)紫外脈沖數(shù)，并結(jié)合檢測得到的環(huán)境參數(shù)，從而監(jiān)測高壓輸電線路狀態(tài)。
　　1 系統(tǒng)總體設(shè)計及工作原理
　　基于紫外檢測法的智能型特高壓驗電器系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)采用DSP作為現(xiàn)場智能型特高壓驗電器的核心，其外圍由硬件電路組成，用于采集高壓輸電線路電暈放電信號，并將從紫外傳感器采集到的信號通過現(xiàn)場總線CAN傳送至上位機(jī)，上位機(jī)管理系統(tǒng)軟件由L-abVIEW開發(fā)，主要完成特高壓驗電器檢測參數(shù)的顯示和信號分析處理功能。
　　
　　圖1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
　　2 傳感器的選型
　　紫外線的波長范圍是10～400 nm，太陽光中也含紫外線。波長大于280 nm的部分被稱為UV-C，幾乎全部被大氣中的臭氧吸收，因此通過大氣傳輸?shù)?8％是315～400 nm的UV-A，2％是280～315 nm的UV-B，低于280 nm的波長區(qū)間稱為太陽盲區(qū)。高壓輸電線路放電產(chǎn)生的紫外線大部分波長在280～400 nm之內(nèi)，也有小部分波長在230～280 nm之內(nèi)，探測這部分波長的紫外線，可作為判斷放電的依據(jù)。
　　采用特定的紫外傳感器，利用太陽盲區(qū)，使儀器工作在波長185～260 nm，而對其他頻譜不敏感，去除可見光源的干擾。紫外傳感器光譜響應(yīng)特性的上限取決于陰極材料表面的功函數(shù)，必須大于4．1eV，一般用W、Mo、Ni等做陰極材料；下限取決于管殼材料透紫波長，透紫玻璃的極限波長是185 nm，適合應(yīng)用。
　　經(jīng)過比較分析，選用HAMAMATSU公司的日盲型紫外傳感器R2868，如圖2所示。其技術(shù)指標(biāo)為光譜響應(yīng)為185～260nm，放電起始電壓為280 VDC，工作電壓為325±25 VDC，工作電流小于30 mA，靈敏度為5 000 cps，背影噪聲小于10 cpm，該傳感器的工作波段采用太陽盲區(qū)中的185～260 nm波段，該波段不受太陽輻射的干擾，其靈敏度達(dá)5 000 cps，可有效檢測到電暈放電的紫外脈沖。