CN104165738A - 电力密封设备超声波检漏仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力密封设备超声波检漏仪，涉及电力密封设备技术领域。包括壳体及电源模块、超声波探测器、信号处理模块、控制模块、显示模块、摄像组件、通信模块和计算机；所述电源模块为各个模块供电，所述超声波探测器将探测到的仪器表面的超声波信息通过信号处理模块的处理后发送给控制模块，控制模块将超声波信息发送给显示模块进行显示，同时将超声波信息通过通信模块发送给计算机，计算机对超声波信息进行显示；摄像组件对检测的过程进行摄像，对检测到的漏点进行拍照，并通过通信模块将录像和图片发送给计算机进行存储和显示。实现电力密封设备抽真空时漏点检测，能存储检测时的图像和检测波形，方便用户随时查看检测时的图像。

Description

电力密封设备超声波检漏仪

技术领域

本发明涉及电力密封设备技术领域。

背景技术

当前变电站中其主要设备为SF6气体设备，如SF6断路器、GIS设备、SF6气体电流互感器、SF6气体电压互感器等，SF6气体密封于设备内起到绝缘和灭弧的作用，然而设备长期运行受密封工艺、密封部件老化等因素的影响，必然会造成SF6的微泄漏，堵漏不及时，长期泄露易引起SF6气体压力过低断路器将无法操作。

当前对SF6气体设备查找漏点的方法或仪器主要有：肥皂泡法、手持SF6气体检漏仪、激光检漏仪、红外线检漏仪。肥皂泡法检测方法简单，材料易获得，但是要求检测对象的漏点要大才能起到较好的检测效果，肥皂泡的调制以及检测过程会受到作业人员技术水平与经验的影响，因而检测结果因人而异，并且肥皂水也会对漏点处造成一定水分侵入，影响设备微水情况。

在SF6设备和GIS大修之后、微水过大处理之后或者新设备投运之前以及大型变压器大修或者新设备投运之前都要先进行抽真空，以检查设备密封情况是否良好，检测方法是将抽真空的设备静置一段时间再看真空计变化从而判断设备密封情况，当设备出现真空度下降时也需要对漏点进行检测。而手持SF6气体检漏仪、激光检漏仪、红外线检漏仪的检测原理都是对被检测对象表面漏点处的SF6气体进行的检测，当进行抽真空时，不能检测到漏点。

现有的超声波检漏仪，主要用于水管、气管等的泄露，通用性较强，具有如下特点：检测到的超声波的强度一般采用指针式或不同的发光管来定性反映；采用耳机由人工进行监听，根据声音的大小来判别泄漏超声波的强度大小。上述功能的实现，都要依赖操作人员的工作态度和经验来查找和判别，不能进行实时的记录，且对于同一现象两个不同人可能会得出不同的结论，导致检测结果不准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电力密封设备超声波检漏仪，采用超声波检测的方法检测电力密封设备的漏点，利用硬件结构加必要的软件结构，实现设备抽真空时的漏点检测；能够存储检测时的图像和检测波形，方便用户随时查看检测时的图像，并结合检测波形分析查找漏点，提高了漏点检测的准确度。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种电力密封设备超声波检漏仪，包括壳体及电源模块、超声波探测器、信号处理模块、控制模块、显示模块、摄像组件、通信模块和计算机；所述电源模块为各个模块供电，所述超声波探测器将探测到的仪器表面的超声波信息通过信号处理模块发送给控制模块，控制模块将超声波信息发送给显示模块进行显示，同时将超声波信息通过通信模块发送给计算机，计算机对超声波信息进行显示；摄像组件对检测的过程进行摄像，对检测到的漏点进行拍照，并通过通信模块将录像和图片发送给计算机进行存储和显示。

进一步的技术方案，还包括加长绝缘操作杆，与壳体连接。

进一步的技术方案，所述计算机为便携式计算机。

进一步的技术方案，还包括激光定位器，设置在壳体上，并与电源模块连接。

进一步的技术方案，还包括报警装置，与控制模块连接。

进一步的技术方案，还包括键盘控制模块，与控制模块连接。

进一步的技术方案，所述信号处理模块包括放大滤波模块和AD转换模块，超声波探测器的信号经放大滤波模块放大、滤波和整形以及AD转换模块进行模数转换后发送给控制模块。

进一步的技术方案，所述通信模块包括WiFi模块和储存模块，所述WiFi模块包括WiFi发射模块和WiFi接收模块，所述WiFi发射模块和储存模块分别与控制模块连接，所述储存模块通过WiFi模块启动存储功能，所述WiFi接收模块设置在计算机上。

进一步的技术方案，还包括环境检测模块，与AD转换模块相连，用于检测外界环境温度。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：采用超声波检测的方法检测电力密封设备的漏点，实现设备抽真空时的漏点检测。设有摄像组件，通过WiFi与计算机相连，能够存储检测时的图像和检测波形，方便用户随时查看检测时的图像，并结合检测波形分析查找漏点，提高了漏点检测的准确度。设有加长绝缘操作杆，能够实现带电检测，同时检测时结合计算机显示检测实时图像，方便带电检测时的漏点查找及定位。壳体上设有激光定位器，使操作人员一目了然检测的部位，便于漏点的定位。壳体上设有显示模块，实现超声波波形的实时显示，一人即可完成检测。本发明具有可视化、功能强大、操作简单的特点，能够实现漏点检测过程的成像、存储和分析功能。

附图说明

图1是本发明的电路原理图；

图2是本发明的结构原理图；

图3是本发明的加长绝缘操作杆的结构图；

图4是本发明计算机的软件流程图；

在附图中：1、超声波探测器，2、激光定位器，3、摄像头，4、WiFi发射模块，5、显示器，6、键盘控制模块，7、蜂鸣器，8、手柄，9、加长绝缘操作杆，10、壳体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，电力密封设备超声波检漏仪，包括壳体及壳体内的电源模块、超声波探测器、信号处理模块、控制模块、显示模块、摄像组件、环境检测模块、通信模块和便携式计算机；电源模块为各个模块供电，超声波探测器将探测到的仪器表面的超声波信息通过信号处理模块发送给控制模块，控制模块将超声波信息发送给显示模块进行显示，同时将超声波信息通过通信模块发送给便携式计算机，计算机能够显示超声波波形；摄像组件对检测的过程进行摄像，对检测到的漏点进行拍照，并通过通信模块将录像和图片发送给计算机进行存储和显示。信号处理模块包括放大滤波模块和AD转换模块，超声波探测器的信号经放大滤波模块放大、滤波和整形以及AD转换模块进行模数转换后发送给控制模块。通信模块包括WiFi模块和储存模块，WiFi模块包括WiFi发射模块和WiFi接收模块，WiFi发射模块和储存模块分别与控制模块连接，储存模块通过WiFi模块启动存储功能，WiFi接收模块设置在便携式计算机上。环境检测模块与AD转换模块相连，用于检测外界环境温度，温度信号通过AD转换模块后发送给控制模块。控制模块采用单片机MC6805R3实现，超声波探测器采用SCMZ-1。

如图2所示，壳体10为手枪式，包括手柄8和壳体10，手柄8上安有电池，作为电源为仪器供电。壳体10分上下两层，控制模块安装在壳体10内。壳体10下层的左端设有超声波探测器1，检测被测仪器表面发出的超声波信号；该端还安有激光定位器2，与电池连接。右端设有键盘控制模块6，与控制模块连接，键盘控制模块6上设有开关按钮及其他波形设置按钮；还设有蜂鸣器7作为报警装置，与控制模块连接。上层左端设有激光定位器2，与电池连接，发出用于定位的激光，同时摄像组件包括一摄像头3，安装在该端。壳体10上层还安有WiFi发射模块4。显示模块包括显示器5，显示器5设置在壳体10上层左端。

如图3所示，还包括加长绝缘操作杆9，与壳体10的手柄8铰接，壳体10可以沿着铰接点上下转动。

超声波的检测原理是：在一个充满气体的容器内，当其内部压强大于外部压强时，或当密封容器抽真空时其外部压强大于内部压强时，由于内外压差较大，一旦容器有漏孔，气体就会从漏孔冲出或冲入。当漏孔尺寸较小且雷诺数较高时（雷诺数是流体力学中表征粘性影响的相似准则数），冲出或冲入气体就会形成湍流，湍流在漏孔附近会产生一定频率的声波。声波振动的频率与漏孔尺寸有关，漏孔较大时人耳可听到漏气声，漏孔很小且声波频率大于20kHz时，人耳就听不到了，但它们能在空气中传播，被称作空载超声波。超声波是高频短波信号，其强度随着离开声源(漏孔)距离的增加而迅速衰减。因此，超声波被认为是一种方向性很强的信号，用此信号判断泄漏位置相当简单。

在与泄漏孔的距离一定时，泄漏超声的声压级是随泄漏孔尺寸和系统压力的变化而变化的。泄漏产生的超声波频带比较宽，一般在20kHz到100kHz之间。在不同的频率点，超声波的能量是不同的。实际上，它的频谱峰值也是随泄漏孔的尺寸和压力的变化而变化的。比如:在一定的泄漏孔径和压力下，如果泄漏超声波的频谱峰值是在38kHz点，那么加大孔径以后它的频谱峰值可能出现在36kHz点；如果孔径不变，加大系统内外压差，频谱峰值可能出现在43kHz点。但是在同一频率点，对于形状相同的泄漏孔，泄漏所产生的超声波的声强随泄漏量的增大而增大。另外，如果泄漏量恒定，即泄漏面积一定，则泄漏孔的形状越接近于圆形，声压越高。

本发明的检测原理是：利用超声波探测器1快速捕捉空载超声波，经过放大、滤波，整形电路后进行模数转换，由单片机MC6805R3进行运算处理后一路送到显示器5，一路通过WiFi向便携式计算机传送数据；可以通过分析频谱特性确认是否泄露，可通过报警装置如蜂鸣器7、声光电路等进行报警提醒；在外壳1的前端装有激光定位器2对接收超声波的部位进行定位，方便操作人员确认所接收的部位；在壳体上还装有摄像头3，摄像头3将所摄图像通过WiFi向计算机传送，方便计算机进行后续的相关处理。

本发明的软件是基于windows平台开发的，安装于具有内置网卡可连接WiFi的windows系统的平板计算机或者笔记本计算机中，电力设备密封漏点检测仪通过自身WiFi实时传输模块将摄像头3所录实时图像传到计算机终端中。软件具备三个简单的功能，一是信息记录功能，二是影像存储功能，三是发现漏点报警提示功能，四是发现漏点即刻对漏点部位拍照功能。

（1）信息记录功能

信息记录功能是在开始检测前对所检测的设备进行详细记录，包括所在变电站、电压等级、设备型号、设备编号，以便发现漏点时能够精确记录。软件会通过与计算机兼容性，与计算机同步时间和日期。

（2）影像存储功能

影像存储功能是在检测开始到检测结束的全过程对检测过程进行影像记录，按下开始检测按钮，摄像头3会自动实时拍下检测过程的录像，并通过WiFi实时传输到计算机上并自动存储到根目录下的record文件夹下，当再次按下开始检测按钮时结束一个检测过程，停止录像，保证后期分析和检测时能够随时调取。

（3）发现漏点报警提示功能

当本发明发现漏点时（检测到高频信号时）除了电力设备密封漏点检测仪自身所带蜂鸣器7报警提示之外，会通过WiFi实时传输到计算机上在软件环境下发出提示报警。

（4）发现漏点即刻对漏点部位拍照功能

当本发明发现漏点时（检测到高频信号时）除了电力设备密封漏点检测仪自身所带蜂鸣器7报警提示之外，摄像头3会拍下漏点位置的照片通过WiFi实时传输到计算机上并自动存储到根目录下的find文件夹下，照片的命名会调用之前的信息记录功能所存储的相关信息。

（5）数据连接模块

当本发明开机后会自动打开WiFi连接并发出加密信号，安装软件的计算机打开无线网卡就会检测到电力设备密封漏点检测仪的WiFi连接信号，软件自动识别加密信号，只有安装软件的计算机才能建立连接，连接后计算机会出现连接上的文字提示。

软件流程图如图4所示，双击启动程序，调用数据连接模块，接收并解码建立WiFi连接；连接成功后调用信息记录模块，进行信息记录，与计算机同步时间日期；调用影像存储模块进行图像记录；如果发现漏点，调用报警模块和摄像组件进行报警和拍照，结束检测后按下键盘控制模块6上的开关按钮关闭WiFi连接。

上述所述软件控制方法，采用的是与电力密封设备超声波检漏仪相关的软件控制方法，或者本领域技术人员根据已有技术能够实施的控制方法。

本发明的主要技术参数的确定：本发明的频率响应为20KHz -100KHz。市场上一般超声波检漏仪的频率响应是在40KHz左右，考虑电力系统的特点，泄漏点不完全是圆点，也有密封不好的部分，因此将频率响应确定在20KHz -100KHz。激光定位器2，选用波长650nm（红色），功率小于10mW，电压5V，电流20-35Ma。摄像组件部分，感光元件类型为CMOS；最大分辨率可达1080×1920。通信部分，采用无线传输模式，考虑与掌上设备（如PDA、便携式计算机等）的通讯和传输的数据量，选用WiFi传输模式。无线协议标准，802.11b/g/n，传输速率达到54Mbps，WiFi的传输距离远，在开阔距离（直线无障碍）可大于100米。

本发明的操作与使用方法：本发明在使用时对于停电的电力密封设备或者未安装的电力密封设备可由一人完成检测，但对于带电设备检测时还需要配有监护人。使用时先打开本发明的键盘控制模块6上的开关按钮，启动后WiFi发射模块4启动并发出加密连接信号，在双击计算机上的软件快捷方式启动计算机的无线网卡，并自动与本发明的WiFi加密信号匹配连接，当连接好以后手持本发明即可进行对电力设备的接头、法兰、连接处等需要密封的部位进行密封检测，检测时对可能存在漏点的部位进行缓慢扫描，实时录像通过WiFi传输到便携式计算机上并存储在指定的录像文件夹内，当侦测到高频信号即发现漏点后，蜂鸣器7发出报警提示，安装软件的计算机也会发出声音提示，同时手持本发明会将发现漏点处的照片拍下来，再通过WiFi将照片发送到计算机上的指定照片文件夹，由于使用激光定位器2在照片中可以清晰、精确地看到有激光点标示的具体漏点位置，将漏点具体到点上，如果没有检测到漏点则只会存储录像，不会存储照片，当检测完成后再次按下键盘控制模块6上的开关按钮后则关闭手持本发明，WiFi自动断开，计算机软件在检测不到相应的WiFi信号后则保存断开点时的录像，如果检测到高频信号时也会自动保存WiFi断开后的照片。后期如果需要对设备漏点进行分析时可调用存储的录像和照片。

本发明设有摄像组件，使得漏点检测时的实时图像得以显示和储存；在壳体10前部安装有激光定位器2，使得操作人员一目了然明白检测的部位。设有WiFi模块，实现与计算机通讯，使操作过程由一人即可完成，让检漏作业更加有效。在计算机上通过专用软件，将每次作业过程储存下来，便于进行分析、查找漏点。通用性好，都可有效检测无论是检测密封设备充SF6气体的漏点，还是检测密封设备抽真空后的漏点。仪器既可一人操作，进行查找，也可二人协同操作，进行现场录像，分析查找泄漏部位。仪器具有可视化、功能强大、操作简单等特点，并具有成像、存储、分析等功能。本仪器还对设备的局部放电进行检测。 

Claims (9)

1.一种电力密封设备超声波检漏仪，其特征在于包括壳体及电源模块、超声波探测器、信号处理模块、控制模块、显示模块、摄像组件、通信模块和计算机；所述电源模块为各个模块供电，所述超声波探测器将探测到的仪器表面的超声波信息通过信号处理模块的处理后发送给控制模块，控制模块将超声波信息发送给显示模块进行显示，同时将超声波信息通过通信模块发送给计算机，计算机对超声波信息进行显示；摄像组件对检测的过程进行摄像，对检测到的漏点进行拍照，并通过通信模块将录像和图片发送给计算机进行存储和显示。

2.根据权利要求1所述的电力密封设备超声波检漏仪，其特征在于还包括加长绝缘操作杆，与壳体连接。

3.根据权利要求1所述的电力密封设备超声波检漏仪，其特征在于所述计算机为便携式计算机。

4.根据权利要求1所述的电力密封设备超声波检漏仪，其特征在于还包括激光定位器，设置在壳体上，并与电源模块连接。

5.根据权利要求1所述的电力密封设备超声波检漏仪，其特征在于还包括报警装置，与控制模块连接。

6.根据权利要求1所述的电力密封设备超声波检漏仪，其特征在于还包括键盘控制模块，与控制模块连接。

7.根据权利要求1所述的电力密封设备超声波检漏仪，其特征在于所述信号处理模块包括放大滤波模块和AD转换模块，超声波探测器的信号经放大滤波模块放大、滤波和整形以及AD转换模块进行模数转换后发送给控制模块。

8.根据权利要求1所述的电力密封设备超声波检漏仪，其特征在于所述通信模块包括WiFi模块和储存模块，所述WiFi模块包括WiFi发射模块和WiFi接收模块，所述WiFi发射模块和储存模块分别与控制模块连接，所述储存模块通过WiFi模块启动存储功能，所述WiFi接收模块设置在计算机上。

9.根据权利要求1所述的电力密封设备超声波检漏仪，其特征在于还包括环境检测模块，与AD转换模块相连，用于检测外界环境温度。