2.3 污秽放电的紫外检测原理

绝缘子等高压输电设备在产生污秽放电时会产生各种现象，这些现象都可以用来表示绝缘子放电的状态。在高压设备放电过程中，不仅仅会伴随着有电流信号的产生，而且会产生发热、发光、以及看不见的电磁波，还有臭氧，紫外线等信号。所以，想要检测绝缘子的运行状态，就可以检测电流，声、光、热等发射出来信号表示绝缘子的运行状态。在这里主要研究紫外线发射的信号。通常情况下，绝缘子表面会发生电离，但店里的程度只是表面会产生电晕放电，但是当情况变得严重时，就可能会出现闪络或者电弧的现象，这种情况很可能会给电力网络运输造成危害。

在正常的环境下，高压输电设备会产生电晕放电，电晕放电的同时一般都会产生3个光谱段：紫外线、可见光以及红外线。当外加的电压变高是，电晕放点的所产生发射的紫外光光谱辐射区也会增加；当外加电压减小，气隙变长，那么紫外光光谱的的辐射也会减弱。红外光光谱恰恰与紫外光光谱是反向的。当紫外光光谱辐射区增加时，红外光的光谱减小；当紫外光光谱辐射区减小时，红外光光谱会增加。外加电压的大小和气隙长度的大小对于可见光来说没什么大的影响。高压输电的设备的电晕放电光谱主要在紫外光区，相对于紫外光来说，可见光和红外光都是比较微弱的。于是，将紫外光用作于高压输电设备的放电检测是要优于用红外光和可见光的检测的。

因为以前的紫外监测技术发展还不够，所以以往的紫外监测方法会受到很多的因素制约，过去的很多紫外监测方法都是对紫外线的全波段的进行监测，这样就会造成很大的不便，因为太阳光照射也会夹杂着很多波段的紫外光，当进行全波段的紫外光检测，则会受到太阳光的影响，从而影响到检测的结果或者只能在夜晚没阳光的时候进行监测，这样检测的局限性太。紫外线的波长范围是10～400nm，可分为UVA，UVB和UVC三段，波长在320～400nm范围的是属于UVA，波长在280～320nm范围的属于UVB，波长10～280nm范围属于UVC，但是UVC会被地球的保护层臭氧层所阻隔掉。

高压设备电晕放电所产生的紫外线波长很大一部分都在280nm～400nm的范围内，但是设备也会有放电波长在230～280nm。用紫外传感器检测高压输电设备发射出的在这个段范围的紫外线，可以用来评估电力设备放电的大小。

2.4 系统总体设计方案

本设计主要由两个部分组成，这两个部分分别是系统的上位机和下位机。下位机的作用是利用紫外传感器和上位机部分的主要作用是和系统的下位机相连，将下位机采集处理好的数据显示在上位机画面面板上

包括上位机画面和GPRS无线通讯模块，下位机部分则是包括紫外传感器、温湿度传感器、单片机等主要元器件。本文主要针对下位机进行描述，上位机部分也做简要描述

但不深入研究。系统结构框图如图2-1所示。

这个整个紫外在线监测系统的设计是由紫外传感器监测模块，温湿度传感器监测模块，报警模块，GPRS无线数据传输模块以及上位机画面显示模块组成。

系统的整体方案是根据绝缘子放电监测过程中所涉及到的紫外脉冲数和温湿度三个参数设计而成。下位机硬件模块主要包含了紫外传感器模块、温湿度传感器模块、GPRS无线传输模块以及报警模块。其中紫外检测单元和温湿度检测单元当接收到外部信号时，首先通过信号处理单元，将处理后的信号发送到单片机，再通过液晶显示屏显示出数据。其中包括对单片机引脚、紫外传感器、温湿度传感器以及液晶显示屏的初始化设计，进而对紫外线信号和对温湿度进行采集。下位机设置的简单报警系统是通过蜂鸣器实现的，当接收到的紫外脉冲数目超过一定值时会自动发出声音预警。下位机采用STC公司生产的STC89C52单片机来实现软件设计、液晶显示功能。实验得到的数据最后都显示在LCD1602 液晶显示屏上，然后再由GPRS传送至上位机画面进行监控方便记录和监测。