基於超聲輔助的局部放電帶電檢測裝置的製作方法
2023-05-28 23:06:06
專利名稱：基於超聲輔助的局部放電帶電檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於電氣領域的一種裝置，尤其是一種基於超聲輔助的局部放電 帶電檢測裝置。
背景技術：
局部放電是反映大型電力設備絕緣老化和故障最靈敏的參數，也是加速 電力設備絕緣劣化的重要因素。因此，對運行中的電力設備進行局部放電測 量很有必要和意義。設備內部發生局部放電時會產生聲、光、電等多種信號， 目前局部放電檢測應用最普遍的方法為脈衝電流法，但利於該方法檢測運行 中電力設備時會受到現場電磁幹擾的嚴重影響，難以分辨檢測到的脈衝電流 信號是否為設備內部放電信號。為了抑制現場電磁幹擾，現在發展了很多方 法，如數字濾波、極性鑑別、小波分析等。但這些方法在現場有時效果並不 顯著，因此需要發展新的幹擾抑制方法。
試驗研究表明，儀器檢測到的電力設備內部放電所產生的超聲信號基本 不受外部電磁幹擾的影響，但超聲信號難以用儀器進行定量測量，因此長期 以來超聲信號基本作為放電定位的一種方法。但從幹擾抑制的角度來看，超 聲信號可以作為一種識別內部放電的有效判據。
發明內容
本裝置發明的目的在於克服現有技術的不足之處，提供一種結構簡單、 功能完備、成本低廉、可有效抑制幹擾、測量準確可靠的基於超聲輔助的局 部放電帶電檢測裝置。
實現本發明的技術方案是
一種基於超聲輔助的局部放電帶電檢測裝置，其特徵在於由傳感器電 路、信號調理單元、數據採集卡、工控機組成，傳感器電路耦合局部放電脈 衝電流信號及超聲信號並與信號調理單元的模擬信號輸入端相連接，信號調 理單元的輸出端連接數據採集卡的輸入端，信號調理單元的觸發信號輸出連 接數據採集卡的觸發端，工控機的I/O卡連接信號調理單元，數據採集卡通 過其PCI插槽連接工控機，信號調理單元及數據採集卡通道為4 8通道且每 個通道既可連接電信號傳感器，也可連接聲信號傳感器，系統帶寬為40k
l腿z，觸發方式為外觸發或者任意通道觸發。
而且，所述的傳感器為用於耦合局部放電脈衝電流的穿心式高頻電流傳 感器，或者用於耦合局部放電超聲波信號的壓電陶瓷式超聲傳感器。
而且，所述的穿心式高頻電流傳感器的頻帶為40k lMHz，所述的壓電陶 瓷式傳感器響應頻帶在20k 200kHz。
本發明的優點和積極效果是
1. 本發明融合了聲、電信號檢測技術，採用了基於超聲信號檢測的局部 放電幹擾抑制方法，原理簡單，效果明顯。
2. 使用該裝置可帶電檢測電力變壓器、GIS等電力設備的局部放電水平。
3. 本發明結構簡單，功能完備，成本低廉，檢測準確。
圖1是本發明局部放電檢測儀內部電氣聯繫圖2是本發明的穿心式高頻電流傳感器電路結構示意圖3是本發明的超聲傳感器壓電陶瓷晶片電路結構示意圖4是本發明的局部放電檢測儀外部接線圖5是本發明的超聲輔助判別實測信號圖。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明實施例做進一步詳述。需要說明的是本實施例 是陳述性的，而不是限定性的。
本檢測裝置的外形為一長方體結構(裝置的外形圖沒有給出)，在後面板 上設置有8路模擬信號輸入通道， 一路外部觸發信號輸入通道，8路數位訊號 輸出通道；上面板為一可隨意調整角度的LCD液晶顯示屏。它體積不大於600 X400X400誦，重量不大於20Kg，便於攜帶，可以方便進行電力設備局部放 電信號的移動式檢測。
本檢測儀箱體內的控制電路組成為傳感器電路、信號調理單元、數據 採集卡、工控機組成。本檢測裝置可同時採集多路高頻電流傳感器信號和多 路超聲波傳感器信號，並對其進行綜合判斷處理當裝置檢測到脈衝電流信 號並伴隨有超聲信號、且時延對應時，則判斷為內部放電信號；當僅有脈衝
電流信號或僅有超聲信號時，則根據檢測到的信號波形特徵判斷其是否為內 部放電。本檢測裝置可採用兩種傳感器， 一種為用於耦合局部放電脈衝電流
的穿心式高頻電流傳感器(見圖2)，另一種為耦合局部放電超聲波信號的壓
電陶瓷超聲傳感器(見圖3);穿心式高頻電流傳感器的電路由電阻R和電容
c組成，並耦合變壓器的局部放電信號，本穿心式高頻電流傳感器為羅高夫斯 基線圈結構，其頻率響應範圍在40k lMHz，內徑尺寸大小在10ram 400腿之 間；壓電陶瓷超聲傳感器選擇的是國產AE壓電陶瓷晶片(以下簡稱為晶片) 做為換能器，晶片材料是鋯鈦酸鉛，響應頻帶為20k 200kHz。
傳感器電路與信號調理單元的模擬信號輸入端相連接，該信號調理單元 為BY頂-2型信號調理模塊，在本實施例中為8個模擬信號輸入端和8個輸出
端，其8個輸出端連接數據採集卡的兩個輸入端，該數據採集卡為8通道高 速數據釆集卡，信號調理單元的觸發信號輸出連接數據採集卡的觸發端，釆 集相位信息並觸發相位。數據採集卡連接工控機的PCI插槽，該工控機為天
鑽9002A系列工控機，工控機的I/O卡連接信號調理單元，信號調理單元、 工控機採用220V交流電源。
上述各個電氣部件的連接為唯一連接，因此沒有敘述具體的管腳位置連 接及連接方式。
本發明的工作原理為傳感器耦合到的信號輸入到檢測儀的模擬信號輸
入通道，由信號調理單元進行程控放大、衰減、濾波等處理，該信號調理單
元採用西安交大博源電氣有限公司生產的BYTM-2型信號調理模塊，它濾波範 圍為20k 2MHz，程控放大衰減倍數為0. 1、 1、 5、 10、 50、 100六檔，信號 範圍為0 10V，輸出信號範圍在0 10V之間，程控倍數控制數據由一體化工 作站輸入。此外，信號調理單元還可以輸入變壓器所帶的電壓互感器二次信 號，以對局部放電信號進行觸發採集。
調理後的信號被一體化工作站所帶的數據採集單元採集，該單元採用8 通道高速數據採集卡，該採集卡與工控機通過PCI插槽相連接，它的兩個信 號輸入端、 一個觸發輸入端均與信號調理單元的信號輸出端、觸發輸出端相 連，該卡數據採樣速度為10MS/s，模擬輸入帶寬為2腿z。
(以上所有的模擬信號聯繫均靠兩端帶有BNC接頭的屏蔽信號電纜連接， 由工控機的I/O卡發給信號調理單元的程控倍數控制數據由68根並行數據線 連接。)
採集後的信號由工控機進行幹擾抑制、數據分析和顯示。幹擾抑制包括 超聲輔助鑑別、幅值鑑別、自適應數字濾波、閾值設置等功能，數據分析和 顯示包括局部放電超聲信號、脈衝電流信號顯示等，分析後的局部放電數據 可以通過網卡和網線向外部監視或控制系統傳送。
當封閉式氣體絕緣組合電器(GIS)帶電運行時，傳感器耦合到局放信號， 並經過信號調理單元放大濾波，經工控機進行數據採集、處理與分析，採用 超聲輔助判斷方法、數字濾波等幹擾抑制措施。
圖5為超聲輔助判別實測信號圖，圖中顯示了超聲信號幅值很高，並且 有比較明顯的波頭，符合超聲信號的特徵；脈衝電流信號幅值較高，持續時 間約5" s，符合放電信號的特徵，並且分別超前超聲信號3個通道20u s、 50us、 150us之間，符合電信號超前聲信號的特徵，因此判斷為GIS內部放電。
權利要求
1.一種基於超聲輔助的局部放電帶電檢測裝置，其特徵在於由傳感器電路、信號調理單元、數據採集卡、工控機組成，傳感器電路耦合局部放電脈衝電流信號及超聲信號並與信號調理單元的模擬信號輸入端相連接，信號調理單元的輸出端連接數據採集卡的輸入端，信號調理單元的觸發信號輸出連接數據採集卡的觸發端，工控機的I/O卡連接信號調理單元，數據採集卡通過其PCI插槽連接工控機，信號調理單元及數據採集卡通道為4～8通道且每個通道既可連接電信號傳感器，也可連接聲信號傳感器，系統帶寬為40k～1MHz，觸發方式為外觸發或者任意通道觸發。
2. 根據權利要求l所述的基於超聲輔助的局部放電帶電檢測裝置，其特徵在於所述的傳感器為用於耦合局部放電脈衝電流的穿心式高頻電流傳感器，或者用於耦合局部放電超聲波信號的壓電陶瓷式超聲傳感器。
3. 根據權利要求2所述的基於超聲輔助的局部放電帶電檢測裝置，其特 徵在於所述的穿心式高頻電流傳感器的頻帶為40k lMHz，所述的壓電陶瓷 式傳感器響應頻帶在20k 200kHz。
全文摘要
本發明涉及一種基於超聲輔助的局部放電帶電檢測裝置。其主要技術特點為由傳感器電路、信號調理單元、數據採集卡、工控機組成，傳感器電路耦合局部放電脈衝電流信號及超聲信號並與信號調理單元的模擬信號輸入端相連接，信號調理單元的輸出端連接數據採集卡的輸入端，信號調理單元的觸發信號輸出連接數據採集卡的觸發端，工控機的I/O卡連接信號調理單元，數據採集卡通過其PCI插槽連接工控機。本發明結構簡單，功能完備，成本低廉，檢測準確。
文檔編號G01R31/00GK101196547SQ20061012982
公開日2008年6月11日 申請日期2006年12月4日 優先權日2006年12月4日
發明者唐慶華, 瓊 方, 朱曉輝, 陳沛然 申請人:中國華北電力集團公司天津市電力公司