一種組合型的電氣設備局部放電帶電檢測裝備的製作方法
2023-06-19 08:52:41 1
本發明涉及高壓電氣設備帶電檢測和狀態檢修領域，具體說的是一種組合型的電氣設備局部放電帶電檢測裝備。
背景技術：
在高壓電氣設備中，若電氣設備絕緣在運行電壓下不斷出現局部放電，將產生累積效應會使絕緣的介電性能逐漸劣化並使局部缺陷擴大，最終絕緣擊穿導致故障發生。經驗表明，帶電測量電氣設備的局部放電是預防電氣設備故障的一種有效方法。
電氣設備局放檢測的對象一般可分為四大類，開關櫃，電力電纜，變壓器和GIS設備。不同的對象所表現的局部放電特徵是不同的，相應的檢測手段也是不同的。開關櫃主要檢測暫態地電壓和超聲波，電力電纜主要檢測高頻電流和超聲波，變壓器主要檢測高頻電流和超聲波，GIS設備主要檢測超高頻和超聲波。不同的客戶擁有的電氣設備的類型和數量是有差異的，對應的檢測需求也是不同的。
當前的局放檢測裝備或者針對某一電氣設備類型，如果客戶對另一類型的檢測有需求的話，就需要另購設備，費用不說，還需要時間和精力去適應新的設備；或者設備對所有的局放特徵進行檢測，大而全，設備笨重，成本高，如果客戶只對某一電氣設備類型有需求的話，選用這種檢測裝備，會造成很大的浪費。
當前的局放檢測裝備對傳感信號的處理是這樣的，傳感器與裝備通過同軸電纜連接，信號的調理在裝備進行，這種處理方式信號的衰減難以避免，而傳感信號特別是超高頻和超聲波是典型的弱信號，這一衰減極有可能導致有用信號的漏檢，嚴重影響檢測的靈敏度。
技術實現要素：
為解決上述技術問題，本發明提供一種組合型的電氣設備局部放電帶電檢測裝備，以智能型傳感器為標準化外設，通過靈活的組合實現電氣設備狀態巡檢的現場單兵作業，實現靈活性和經濟型的統一。
為實現上述技術目的，所採用的技術方案是：一種組合型的電氣設備局部放電帶電檢測裝備，設有具有電源電路的數據分析設備，還包括即插即用檢測終端，即插即用檢測終端通過USB線與數據分析設備的USB接口連接，並由數據分析設備的電源電路向即插即用檢測終端供電，所述的即插即用檢測終端為智能傳感器，智能傳感器內均設有信號處理前置電路，所述的信號處理前置電路由調理電路和信號處理電路組成，智能傳感器的探頭通過調理電路、信號處理電路與USB線電連接，智能傳感器為暫態地電壓傳感、超聲波傳感器、熱紅外傳感器或超高頻傳感器中的一個或多個組合而成。
本發明所述的暫太地電壓傳感器包括探頭、USB線以及暫太地電壓信號處理前置電路，暫態地電壓信號處理前置電路由阻抗匹配電路、對數放大電路和信號處理電路組成，探頭依次通過阻抗匹配電路、對數放大電路、信號處理電路與USB線電連接。
本發明所述的超聲波傳感器包括超聲波探頭、USB線以及超聲波信號處理前置電路，超聲波信號處理前置電路由放大電路、模擬混頻電路、本振電路、音頻功效電路、帶通濾波電路、以及信號處理電路組成，探頭依次通過放大電路、模擬混頻電路、帶通濾波電路、信號處理電路與USB線電連接，在模擬混頻電路上還連接有本振電路。
本發明所述的帶通濾波電路上還連接有音頻功放電路。
本發明所述的超高頻傳感器包括超高頻探頭、USB線以及超高頻信號處理前置電路，超高頻信號處理前置電路由放大電路、檢波電路、跟隨電路、阻抗匹配電路、信號處理電路組成，超高頻探頭依次通過放大電路、檢波電路、跟隨電路、阻抗匹配電路、信號處理電路與USB線電連接。
本發明所述的熱紅外傳感器包括光學系統、光電探測器、USB接口以及熱紅外信號處理前置電路，熱紅外信號處理前置電路由放大電路和信號處理電路組成，光學系統依次通過光電探測器、放大電路、信號處理電路與USB線電連接。
本發明所述的數據分析設備為工業平板電腦。
本發明有益效果是：
本配電設備局部放電檢測裝備在保證功能性能的前提下，提高了對客戶不同需求的適應性，可針對客戶需求對檢測手段進行組合，進行定製，達到靈活性和經濟型的統一。
通過對智能傳感器的選擇和組合構成不同的顧客定製的產品，可滿足市場的不同需求。各個智能傳感器可獨立工作，即便單組傳感器出現故障也不影響整個系統工作。如果新增檢測手段，可設計獨立的檢測模塊作為單獨的子項目利用之前確立的標準接口來進行開發。
採用n個智能傳感器前端+1個數據分析設備的組織架構，前端的智能傳感器自帶嵌入式系統保證了信號採集的實時性，後臺為數據的分析診斷提供了強大計算能力，前端和後臺得以發揮各自優勢。
由於信號處理電路前置，抗幹擾能力增強，檢測靈敏度有很大提高。
這種前端-後臺的結構，客戶定製後，既可以節省成本，也減少了設備規格；用戶有擴展需求，添加新的智能傳感器即可，還是同樣的規格和接口，檢測人員學習曲線平坦，可以儘快投入到作業任務中。
無需電池供電和單獨的供電迴路，通過usb標準接口為智能傳感器提供供電，方便用戶，無需為查看電池狀態，更換電池而幹擾正常的檢測任務。
多種檢測手段結合，多角度多因素分析，結合充足的檢測數據積累，能為客戶提供更明晰的決策建議。
附圖說明
圖1為本發明的原理框圖；
圖2為本發明的暫態地電壓傳感器的原理框圖；
圖3為本發明的超聲波傳感器的原理框圖；
圖4為本發明的超高頻傳感器的原理框圖；
圖5為本發明的熱紅外傳感器的原理框圖。
具體實施方式
對四大類電氣設備來說，檢測手段有共通之處，經過組合，提出一種組合型的電氣設備局部放電檢測裝備。對檢測數據進行匯總和分析，並可根據綜合分析結果為用戶提供基本的輔助決策建議，為配電設備的狀態檢修提供了一套完整、靈活、高效的解決方案。
整個裝備包括數據分析設備和數個即插即用型的智能化暫態地電壓傳感器、超聲波傳感器、熱紅外傳感器和超高頻傳感器組成。
數據分析設備和智能傳感器之間為標準接口，通過通用USB線連接，以實現對智能傳感器的控制和供電以及檢測數據的收集；標準接口的使用也為後續的產品擴展提供了便利條件。
數據分析設備主要實現對不同智能型傳感器單元的檢測控制和實時監測；檢測數據的保存和分析，其採用的技術手段為現有技術的集合，例如，暫態地電壓檢測儀、超聲波檢測儀、超高頻測量儀、熱紅外成像儀。
智能傳感器進行配電設備狀態數據的採集和傳遞，基於一體化設計理念的智能型傳感器，其傳感器部件、調理電路以及數據採集和信息處理電路全部封裝在一起，實現了微弱信號的就地化和數位化處理，避免了因模擬信號遠距離傳輸而導致的檢測靈敏度降低問題。
數據分析設備（1）對智能傳感器實施電源供給、指令控制和參數調節；而智能傳感器則可根據數據分析設備（1）發出的控制指令採集信號，調理信號並處理信號後上傳傳感數據給數據分析設備（1）供其存儲分析；數據分析設備（1）和智能傳感器通過usb線纜一對一連接，usb線纜的功能是為二者提供通信通道和為智能傳感器提供電源供給。傳感器可根據需要自由擴展，自由插裝，把電力設備的典型特徵值完整高效地提取出來，通過usb接口上傳，得出綜合的分析結果。
數據分析設備（1）由運行數據分析平臺軟體的強固型工業平板電腦構成。實現對各個智能型傳感器的檢測控制和實時監測；檢測數據的存儲和歷史數據的檢索；檢測結果的閾值分析和橫向分析；配電設備狀態的綜合評價；配電設備臺帳的建檔和數據導入導出；與傳感器檢測和數據分析有關的參數設置等。
智能傳感器目前有暫態地電壓傳感器、敞開式超聲波傳感器、熱紅外測溫傳感器和超高頻傳感器四種類型，後續智能傳感器類型可根據需求進行擴展，增加新的檢測手段。智能傳感器由探頭，調理電路，信號處理電路構成，不同的傳感器有不同的調理電路，信號處理電路由嵌入式計算機實現，完成信號的AD變換，數據處理並通過usb向數據分析設備（1）傳輸數據。
暫態地電壓傳感器單元主要用來檢測配電設備部件的內絕緣缺陷、電暈放電、懸浮電位等缺陷，主要特徵就是放電信號具有較高的變化率。信號經阻抗匹配電路後放大，送對數放大電路處理後，由內嵌晶片的信號處理電路進行信號處理。數據分析設備（1）接收暫態地電原傳感器傳來的信息，記錄存儲，實時顯示暫態地電壓信號的PRPD圖譜、分布概率圖、實時檢測數據和連續監測曲線，根據需要產生相關報表。
敞開式超聲波傳感器主要用來檢測配電設備內部諸如絕緣子和套管因汙穢引起的沿面放電或者爬電，主要特徵就是放電信號具有較低的變化率。採用程控線性放大和混頻外差技術，輸出信號同時輸出給數據採集電路和音頻功放輸出電路，保持了數字輸出信號和音頻輸出信號用戶的一致性。用戶既可以通過耳機監聽局部放電產生的超聲波信號，也可以通過觀測超聲波信號的實時波形直觀判斷超聲波信號的工頻相關性。數據分析設備（1）接收傳感器傳來的信息，記錄存儲，實時顯示超聲波信號的實時採樣波形（2個工頻周期內的混頻後波形）、實時測量數據、PRPD圖譜和連續監測曲線，根據需要產生相關報表。
熱紅外測溫傳感器非接觸同步測量被測對象的表面紅外溫度以及環境溫度，來發現配電設備內部因接觸不良、過載等原因而可能產生的過熱點。光學系統匯聚其視場內的目標紅外輻射能量，紅外能量聚集在光電探測器上並轉變為相應的電信號，經放大和處理得到被測目標的溫度值。數據分析設備（1）接收傳感器傳來的信息，記錄存儲，實時顯示配電設備的表面溫度和環境溫度數值，並生成連續監測棒圖，根據需要產生相關報表。
超高頻傳感器檢測局部放電輻射的超高頻電磁波(300～3000MHz)，局部放電產生的電磁波脈衝具有突發性。信號經放大電路放大，檢波電路檢出有效信號，再經跟隨電路隔離，然後過阻抗匹配電路，由嵌入式計算機進行信號處理。數據分析設備（1）接收傳感器傳來的信息，記錄存儲，實時顯示超高頻信號的PRPD圖譜、分布概率圖、實時檢測數據和連續監測曲線，根據需要產生相關報表。