CN105548846A - 便携智能型四通道局放检测仪信号频率转换前置模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携智能型四通道局放检测仪信号频率转换前置模块，包括信号选择开关、3路AMP放大器、3路滤波器以及一个频率转换器，所述信号选择开关为自动选择开关或手动选择开关，自动选择开关接收特高频UHF传感器、高频脉冲电流HFCT传感器和超声波AE传感器传递来的信号，信号AMP放大器放大后利用对应滤波器滤波，由频率转换器转换为1-100MHz的信号输出，转换后的信号经检波、A/D转换由PC机显示及计算；本发明能让局放测试的系统复杂性降低，能提升工作效率、降低测试成本、降低使用难度，使局放测试系统变得更加精简，集成度更高，实现电缆检测工作单兵化、轻量化装备的目的。

Description

便携智能型四通道局放检测仪信号频率转换前置模块

技术领域

本发明涉及一种局放检测设备，具体是一种便携智能型四通道局放检测仪信号频率转换前置模块。

背景技术

随着国内城市化发展，电力需求的日益增长和电网的不断扩大，高电压、大截面的电力电缆大量投运在输电线路上；根据统计数据可知，电缆线路的薄弱环节在其电缆接头附件上，例如电缆接头和接头连接箱，这往往是由于制作工艺不良以及现场施工不当而带来的绝缘缺陷；为此，作为检查电缆线路运行中的绝缘状况是否良好的带电局放检测手段，可以实现对电缆绝缘状态更全面和更严格的监视；因此，开展关于电缆线路的带电局放检测工作以及使用有效的检测方法，对保证电缆可靠运行具有重要的意义，通常，在进行电缆线路的局放检测时，由于局放所产生的信号性质不尽相同，如高频脉冲电流、电磁波、超声波和地电波，对于不同信号的检测的原理和传感器不尽相同，也要对应去使用不同的局放信号处理主机；如图1-6所示，对于电缆线路的局放检测时，我们通常要使用到三大类型的局放传感器对局放信号进行采集，3种类型的局放传感器分别是：特高频UHF传感器、高频脉冲电流HFCT传感器和超声波AE传感器，其中高频脉冲电流HFCT传感器主要用于检测电缆终端或接头的接地引线会流过高频脉冲电流，它的检测频率是1MHz～100MHz；特高频UHF传感器：当局放电磁波发生在电缆终端内或与其连接的近旁设备内时，可使用检测频率为0.3GHz～3GHz的特高频UHF传感器进行检测；超声波AE传感器可直接安装在电缆终端的金属尾管绝缘环上，检测发生在终端或近旁的局部放电，其检测频率是20kHz～200kHz；从以上信息可以更加清晰的了解到不同局放传感器所采集到的信号频率是不同的，所以，使用的局放信号处理主机也不同，在现有技术中，这三套独立的系统就组成了完整的局放测试工具，测试工程师通过三套系统测试得来的数据进行综合对比分析，就能确定有没有疑似局放信号、是不是局放信号、局放信号的源头在哪里，3种传感器的混合使用就变得很有必要，然而每套系统都具备一定的重量和体积，而且每套系统也价值不菲，在现有技术下，要想完整测试现场局放信号，就必须采购三套系统，外出测试时，如果包括备用系统，就需要携带超过六套，长期的使用，系统总有一定的损耗，每次更换都是三套同时购买，经济成本和人力成本都十分昂贵；这种做法的不足在于：第一，成本高，对于低频的超声波传感器通常使用低成本的1MHz的处理器进行局放信号的处理；对于高频脉冲电流HFCT传感器就要使用100MHz的处理器处理；对于超声波传感器则要使用GHz级别的处理器才可以进行处理，且其频率跨度大，难采集，成本高；第二，集成度低，不同传感器需要对应不同的局放信号处理主机；第三，携带设备多，一种传感器对应一种局放信号处理主机，检测不同频率的局放信号时需要带多套设备进行检测；第四，现场操作复杂，使用多种传感器多种主机需要分别连接几套系统；基于上述原因，需要对现有技术的局放检测设备进行改进改良，对局放测试系统进行低成本化、高集成度的改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能使局放检测系统变得更加精简，集成度更高的便携智能型四通道局放检测仪信号频率转换前置模块，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种便携智能型四通道局放检测仪信号频率转换前置模块，包括信号选择开关、3路AMP放大器、3路滤波器以及一个频率转换器，所述AMP放大器的规格分别为0.3-3GHz、1-100MHz、20-200KHz，所述滤波器分别为高通滤波器、带通滤波器及低通滤波器，所述频率转换器的转换范围为1-100MHz；信号选择开关为自动选择开关或手动选择开关，自动选择开关接收特高频UHF传感器、高频脉冲电流HFCT传感器和超声波AE传感器传递来的信号，信号经相应规格的AMP放大器放大后利用对应滤波器滤波，由频率转换器转换为1-100MHz的信号输出，转换后的信号经检波、A/D转换由PC机显示及计算。

作为本发明进一步的方案：所述0.3-3GHz的AMP放大器输出端与高通滤波器连接；1-100MHz的AMP放大器与带通滤波器连接；20-200KHz的AMP放大器与低通滤波器连接。

作为本发明再进一步的方案：所述特高频UHF传感器检测频率为0.3-3GHz，特高频UHF传感器与信号选择开关之间设置高通滤波器，高通滤波器的滤波范围≥300MHz，特高频UHF传感器的信号经信号选择开关传输至0.3-3GHz的AMP放大器。

作为本发明再进一步的方案：所述高频脉冲电流HFCT传感器检测频率为1-100MHz，高频脉冲电流HFCT传感器与信号选择开关之间设置带通滤波器，带通滤波器的滤波范围为1-100MHz；高频脉冲电流HFCT传感器的信号经信号选择开关传输至1-100MHz的AMP放大器。

作为本发明再进一步的方案：所述超声波AE传感器的检测频率为20-200KHz,超声波AE传感器与信号选择开关之间设置低通滤波器，低通传感器的滤波范围＜200KHz；超声波AE传感器的信号经信号选择开关传输至20-200KHz的AMP放大器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的前置模块是一种基于减少局放检测工作量负担和精简测试系统体积的理念而开发出来的模块，其基本原理是将特高频传感器、高频脉冲电流传感器、超声波传感器所采集到的不同频段信号整合到一个统一的检测频段再经一套处理系统去处理，这样就可以免去在现场测试时，携带和搭建三套系统所带来的工作量过大的问题；当局部放电发生在电缆终端内或与其连接的近旁设备内时，会发出部分频率为0.3GHz～3GHz的电磁波，超声波AE传感器直接安装在电缆终端得金属尾管的绝缘环上，检测发生在终端或近旁的局部放电，其检测频率是20kHz～200kHz，使用三种不同的传感器是为了应付复杂多变的测试环境，也可以帮助判别局放情况。

本发明的信号频率转换前置模块使局放检测系统更加精简，却拥有原先三套系统叠加的性能，在降低系统操作难度的同时，又降低系统成本，让整套系统集成度更高，更加方便现场操作人员的使用，具体具有以下优点：。

1）利用传感器可以实现对信号分频的特点，三种传感器的结合使用频率为0.3-3GHz电磁波、频率为1-100MHz脉冲电流和频率为20-200KHz的超声波都可以全部完整的采集下来，帮助测试工程师更好地判断局放情况；

2）降低设备成本，现有技术的最大缺陷为三种传感器都必须各自配合一套专属的测试系统而无法独立使用一套系统去连接三种传感器，所造成的最直接的结果就是一次过购买三套设备造成测试成本过高，本发明只需一套设备即可实现三套设备的功能；

3）精简测试设备，本发明的目的在于精简局放测试装备，减轻测试人员携带设备的数量和重量，同时让局放设备的兼容性更好，一套设备携带超过三种的传感器，仪器集成度更高，便于使用；

4）现场局放测试经常会遇到环境复杂的情况，例如在狭窄的电缆隧道测试，测试地点位于工作车辆无法通过的地方，在这种情况下，携带三套三大传感器配套的系统就会造成现场测试困难，增加测试人员的负担，本发明可以让三种信号集中在一套便携智能型波形记录式四通道局放检测仪上进行集中处理，由于系统的删减，测试人员所携带的测试附件，也都大大减少，工作量降低到原来的三分一，使测试人员进入复杂环境的同时减轻负重，降低负担；

本发明的信号频率转换前置模块更是符合现代测试的新趋势，在大幅度降低测试人员数量的前提下，可以令有限的人数分派到更多的测试地点进行多组同时工作，由此明显地降低电力系统维护企业的工作负担和成本开销；本发明所带来的有益效果还远远不止于此，系统的精简，可以让系统的操作变得更简单，比起三套系统的同时使用，目前只需要测试工程师掌握一套的使用方法就可以进行测试作业，相比起现有技术，信号频率转换前置模块的加入让企业培训测试人员的周期大大缩短，让使用这套系统的企业运营风险明显降低；本发明能让局放测试的系统复杂性降低，能提升工作效率、降低测试成本、降低使用难度，也令局放测试系统变得更加精简，集成度更高，实现了电缆检测工作单兵化装备的目的，令轻量化装备技术达到一种新的层次。

附图说明

图1为现有技术中高频脉冲电流HFCT传感器信号图谱。

图2为现有技术中特高频UHF传感器信号图谱。

图3为现有技术中超声波AE传感器信号图谱。

图4为现有技术中高频脉冲电流HFCT传感器系统框图。

图5为现有技术中特高频UHF传感器系统框图。

图6为现有技术中超声波AE传感器系统框图。

图7为使用本发明前置模块的局放检测系统框图。

图8为使用手动选定信号方式的局放检测系统框图。

图9为使用自动选定信号方式的局放检测系统框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图7-9，一种便携智能型四通道局放检测仪信号频率转换前置模块，包括信号选择开关、3路AMP放大器、3路滤波器以及一个频率转换器，所述AMP放大器的规格分别为0.3-3GHz、1-100MHz、20-200KHz，所述滤波器分别为高通滤波器、带通滤波器及低通滤波器，所述频率转换器的转换范围为1-100MHz；信号选择开关为自动选择开关或手动选择开关，自动选择开关接收特高频UHF传感器、高频脉冲电流HFCT传感器和超声波AE传感器传递来的信号，信号经相应规格的AMP放大器放大后利用对应滤波器滤波，由频率转换器转换为1-100MHz的信号输出，转换后的信号经检波、A/D转换由PC机显示及计算。

所述0.3-3GHz的AMP放大器输出端与高通滤波器连接；1-100MHz的AMP放大器与带通滤波器连接；20-200KHz的AMP放大器与低通滤波器连接。

所述特高频UHF传感器检测频率为0.3-3GHz，特高频UHF传感器与信号选择开关之间设置高通滤波器，高通滤波器的滤波范围≥300MHz，特高频UHF传感器的信号经信号选择开关传输至0.3-3GHz的AMP放大器。

所述高频脉冲电流HFCT传感器检测频率为1-100MHz，高频脉冲电流HFCT传感器与信号选择开关之间设置带通滤波器，带通滤波器的滤波范围为1-100MHz；高频脉冲电流HFCT传感器的信号经信号选择开关传输至1-100MHz的AMP放大器。

所述超声波AE传感器的检测频率为20-200KHz,超声波AE传感器与信号选择开关之间设置低通滤波器，低通传感器的滤波范围＜200KHz；超声波AE传感器的信号经信号选择开关传输至20-200KHz的AMP放大器。

实施例1

请参阅图9，所述信号选择开关为自动选择开关，特高频UHF传感器的信号经高通滤波器滤波后分别输送至幅值门A和自动选择开关；高频脉冲电流HFCT传感器的信号经带通滤波器滤波后分别输送至幅值门B和自动选择开关；超声波AE传感器的信号经低通滤波器后分别输送至幅值门C和自动选择开关；各路信号经由幅值检波回路被A/D模块进行AD转换并传输给MCU1进行预处理，由MCU1识别接入传感器的类型再通过控制线控制自动选择开关选通对应通路，进入信号频率转换前置模块，在信号频率转换前置模块中通过对应AMP放大器放大再滤波后经由频率转换其统一转换为1-100MHz的信号，信号经过检波模块和A/D转换芯片送到MCU2处理及保存后送到系统PC机显示和计算，实现自动识别传感器和局放检测的目的。

实施例2

请参阅图8，所述信号选择开关为手动选择开关，特高频UHF传感器的信号经高通滤波器滤波后输送至手动选择开关；高频脉冲电流HFCT传感器的信号经带通滤波器滤波后输送至手动选择开关；超声波AE传感器的信号经低通滤波器后输送至手动选择开关；进行手动控制选通对应通路，进入信号频率转换前置模块，在信号频率转换前置模块中通过对应AMP放大器放大再滤波后经由频率转换其统一转换为1-100MHz的信号，信号经过检波模块和A/D转换芯片送到MCU处理及保存后送到系统PC机显示和计算，实现局放检测的目的。

本发明中三种不同频率信号经过信号选择开关，到达AMP放大器，再经过滤波，每个频率段的信号都经过专门的频率转换，转化为可供测试系统处理的1-100MHz的信号，这个部分即为本发明的信号频率转换前置模块，在局放测试系统加入这个模块后，就能让测试的系统复杂性降低，能提升工作效率、降低测试成本、降低使用难度，也令局放测试系统变得更加精简，集成度更高，实现了电缆检测工作单兵化装备的目的，令轻量化装备技术达到一种新的层次。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种便携智能型四通道局放检测仪信号频率转换前置模块，其特征在于：包括信号选择开关、3路AMP放大器、3路滤波器以及一个频率转换器，所述AMP放大器的规格分别为0.3-3GHz、1-100MHz、20-200KHz，所述滤波器分别为高通滤波器、带通滤波器及低通滤波器，所述频率转换器的转换范围为1-100MHz；信号选择开关为自动选择开关或手动选择开关，自动选择开关接收特高频UHF传感器、高频脉冲电流HFCT传感器和超声波AE传感器传递来的信号，信号经相应规格的AMP放大器放大后利用对应滤波器滤波，由频率转换器转换为1-100MHz的信号输出，转换后的信号经检波、A/D转换由PC机显示及计算。

2.根据权利要求1所述的便携智能型四通道局放检测仪信号频率转换前置模块，其特征在于，所述0.3-3GHz的AMP放大器输出端与高通滤波器连接；1-100MHz的AMP放大器与带通滤波器连接；20-200KHz的AMP放大器与低通滤波器连接。

3.根据权利要求1所述的便携智能型四通道局放检测仪信号频率转换前置模块，其特征在于，所述特高频UHF传感器检测频率为0.3-3GHz，特高频UHF传感器与信号选择开关之间设置高通滤波器，高通滤波器的滤波范围≥300MHz，特高频UHF传感器的信号经信号选择开关传输至0.3-3GHz的AMP放大器。

4.根据权利要求1所述的便携智能型四通道局放检测仪信号频率转换前置模块，其特征在于，所述高频脉冲电流HFCT传感器检测频率为1-100MHz，高频脉冲电流HFCT传感器与信号选择开关之间设置带通滤波器，带通滤波器的滤波范围为1-100MHz；高频脉冲电流HFCT传感器的信号经信号选择开关传输至1-100MHz的AMP放大器。

5.根据权利要求1所述的便携智能型四通道局放检测仪信号频率转换前置模块，其特征在于，所述超声波AE传感器的检测频率为20-200KHz,超声波AE传感器与信号选择开关之间设置低通滤波器，低通传感器的滤波范围＜200KHz；超声波AE传感器的信号经信号选择开关传输至20-200KHz的AMP放大器。