CN105717427B - 便携智能型波形记录式四通道局放检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携智能型波形记录式四通道局放检测仪，包括壳体，壳体内设置传感器、放大器、衰减器、第一波形采集板和第二波形采集板，所述传感器采集电缆线路信号并通过放大器进行放大处理，处理后的信号一路传输给第二波形采集板进行原波形的采集和保存，另一路通过衰减器将不饱和的原波形传输给第一波形采集板进行处理，若输入的原信号较大导致信号变形，则通过第一波形采集板的MCU对原信号进行大小的判别后，将较大的信号信息反馈给衰减器进行衰减后再次传输给第一波形采集板进行处理并传输给电脑，第一波形采集板和第二波形采集板的两路信号最终传给电脑作分析和显示；本发明通过触发门值的复合实现波形的分类，经济、便捷、高效。

Description

便携智能型波形记录式四通道局放检测仪

技术领域

本发明涉及一种局放放电检测装置，具体是一种便携智能型波形记录式四通道局放检测仪。

背景技术

高压设备在安装过程中难免会遗留绝缘现象，在长期的使用过程中会出现老化现象，而这些绝缘缺陷和老化均容易出现局部放电现象，局部放电的存在反过来也会加大和加速绝缘缺陷和老化现象，甚至会引起绝缘击穿，也就是设备故障或电力事故的发生，继而产生间接或直接的经济损失；因此，对高压电力设备进行局放检测是一种预防设备故障突发的有效措施，因在电缆线路的局放测试过程中，测试现场同时存在着各种各样的环境噪声，这些干扰信号有的来自电缆内部，有的来自电缆外部，当局放信号和这些环境噪声混杂在一起的时，如何从混杂的信号中抽取出局放信号是一个技术难题；如图1所示，通过局放传感器采集电缆线路上的各种信号，采集到的信号通过放大模块的放大后一路传输给波形采集板进行原波形的采集和保存，另一路传输给滤波器，通过滤波对采集到的信号进行滤波处理并传输给检波电路，检波电路将信号处理成所需要的模拟信号并输出给φ-q-n采集板，φ-q-n采集板将模拟波形转换成所需要的φ，q，n，t，f数字数据并传输给电脑，通过电脑手动或者自动设置信号φ-q-n图谱的触发门值，并将触发门值传输给波形采集板进行波形的触发，该触发方式其触发线以上的φ-q-n图谱的波形才可以被触发，回路上通过相位传感器采集相位信息传输到相位信号处理回路并连接φ-q-n板和波形板进行φ-q-n和波形的同步；如图2所示，通过φ-q-n触发波形的原理为：当φ-q-n图谱触发门值设置在图2黄色线位置时，其黄色线以上的波形信号会被触发，即信号1，信号2的波形会触发，触发后的波形信号有两个，即图3、图4，现有的触发方式其触发门值以上的波形信号能够被触发，但不能够对波形信号进行分类，对于触发门值以下的波形信号既不能触发也不能分类，当然触发线以上的信号越多触发的波形信号越多也越复杂；现有的触发方式是根据φ-q-n图谱设定的触发门值去触发波形信号，这种方法只能对φ-q-n图谱中处于触发门值以上的波形信号进行触发，触发门值以下的波形信号不能被触发，即触发门值越高触发的信号越少，触发门值越低触发的信号越多，这种波形触发方式单一，波形分类难，触发的回路及程序也比较复杂，其可操作性低，成本高；现有的波形分类技术是用原波形去做小波分析、傅里叶变换分析，在技术上需要大量的时间，难以做到同步检查，同时，进行这些分析处理工作会使MCU的负荷变得沉重，且需要大量的程序，其速度响应也受到限制，进行二次、三次开发非常困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有新型波形信号触发方式的便携智能型波形记录式四通道局放检测仪，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：

一种便携智能型波形记录式四通道局放检测仪，包括壳体，壳体内设置传感器、放大器、衰减器、第一波形采集板和第二波形采集板，所述传感器采集来自电缆线路的信号，将采集到的信号通过放大器进行放大处理，处理后的信号一路传输给第二波形采集板进行原波形的采集和保存，另一路通过衰减器将不饱和的原波形直接传输给第一波形采集板进行处理，当输入的原信号较大导致信号变形，则通过第一波形采集板的MCU对原信号进行大小的判别后，将较大的信号信息反馈给衰减器进行衰减，衰减后的信息再次传输给第一波形采集板进行处理并传输给电脑，第一波形采集板和第二波形采集板的两路信号最终传给电脑作分析和显示；所述第一波形采集板和第二波形采集板内均设置有A/D转换器、存储器和微处理器MCU；所述壳体上设置有四路信号输入通道及四路信号调节增益旋钮，所述壳体上还设置有相位信号输入口、电源输入口、通电指示灯、通信网线端口及散热孔，四路信号输入通道实现信号接入至传感器，电源输入口连接电源插头实现电源供给，通信网线端口接入通信线缆实现通信。

作为本发明进一步的方案：所述四路信号输入通道分别为信号输入通道CH1、信号输入通道CH2、信号输入通道CH3和信号输入通道CH4。

作为本发明再进一步的方案：所述四路信号调节增益旋钮分别为信号CH1调节增益、信号CH2调节增益、信号CH3调节增益和信号CH4调节增益。

作为本发明再进一步的方案：所述便携智能型波形记录式四通道局放检测仪与局放传感器、前置信号处理模块及信号分析判别显示平台组成局放检测系统，局放传感器安装在电缆中间接头或终端上，并通过同轴电缆与前置信号处理模块连接，前置信号处理模块通过同轴线与便携智能型波形记录式四通道局放检测仪连接，便携智能型波形记录式四通道局放检测仪通过网线连接至信号分析判别显示平台，所述信号分析判别显示平台为电脑。

作为本发明再进一步的方案：所述局放传感器包括高频电流传感器、电容耦合式传感器、金属箔电极传感器、环形高频天线、双极高频天线、超声波AE传感器、超高频UHF传感器和地电波TEV传感器。

作为本发明再进一步的方案：所述前置信号处理模块，包括滤波电路、前置放大电路和检波电路，滤波电路、前置放大电路和检波电路组成的回路将检测到的各种频段局放信号通过前置信号处理回路统一转换成1MHz～100MHz的局放信号，以便便携智能型波形记录式四通道局放检测仪使用同一个100MHz的处理器对各种信号进行处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过触发门值的复合实现波形的分类技术，不但能够进行波形信号的触发，而且仅仅通过触发门值的复合设定，通过门值大小的组合就可以实现波形的复合触发及波形的分类，选择所需要的波形信号，采用本发明装置的这种分类方法更直接、快捷、简单，最终把局放检测大型设备变成小型设备，小型设备变成手持设备，同时，触发回路更加的简单，使得检测方法更加经济、便捷、有效率。

附图说明

图1为现有技术中φ-q-n触发系统框图。

图2为现有技术中φ-q-n图谱。

图3为图2中信号1的波形图。

图4为图2中信号2的波形。

图5为本发明波形触发系统结构示意图。

图6为本发明中实施例的波形触发图谱。

图7为本发明的工作原理示意图。

图8为本发明的系统应用图。

图9为本发明前置信号处理模块系统构成图。

图10为本发明的立体结构示意图。

图11为本发明实施例1自动设置触发门值图谱。

图12为图11中a信号被触发图谱。

图13为图11中b信号被触发图谱。

图14为图11中a、b信号均被触发图谱。

图15为本发明实施例2手动设置触发门值图谱。

图16为图15中b信号被触发图谱。

其中，1-信号输入通道CH1；2-信号输入通道CH2；3-信号输入通道CH3；4-信号输入通道CH4；5-信号CH1调节增益；6-信号CH2调节增益；7-信号CH3调节增益；8-信号CH4调节增益；9-相位信号输入口；10-电源输入口；11-通电指示灯；12-通信网线端口；13-散热孔。

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5-16，一种便携智能型波形记录式四通道局放检测仪，包括壳体，壳体内设置传感器、放大器、衰减器、第一波形采集板和第二波形采集板，所述传感器采集来自电缆线路的信号，将采集到的信号通过放大器进行放大处理，处理后的信号一路传输给第二波形采集板进行原波形的采集和保存，另一路通过衰减器将不饱和的原波形直接传输给第一波形采集板进行处理，若输入的原信号较大导致信号变形，则通过波形采集板1的MCU对原信号进行大小的判别后，将较大的信号信息反馈给衰减器进行衰减，衰减后的信息再次传输给波形采集板1进行处理并传输给电脑，第一波形采集板和第二波形采集板的两路信号最终传给电脑作分析和显示；所述第一波形采集板和第二波形采集板内均设置有A/D转换器、存储器和微处理器MCU；所述壳体上设置有四路信号输入通道及四路信号调节增益旋钮，分别为信号输入通道CH1(1)、信号输入通道CH2(2)、信号输入通道CH3(3)、信号输入通道CH4(4)、信号CH1调节增益(5)、信号CH2调节增益(6)、信号CH3调节增益(7)和信号CH4调节增益(8)，所述壳体上还设置有相位信号输入口9、电源输入口10、通电指示灯11、通信网线端口12及散热孔13，四路信号输入通道实现信号接入至传感器，电源输入口10连接电源插头实现电源供给，通信网线端口12接入通信线缆实现通信。

所述便携智能型波形记录式四通道局放检测仪与局放传感器、前置信号处理模块及信号分析判别显示平台组成局放检测系统，局放传感器安装在电缆中间接头或终端上，并通过同轴电缆与前置信号处理模块连接，前置信号处理模块通过同轴线与便携智能型波形记录式四通道局放检测仪连接，便携智能型波形记录式四通道局放检测仪通过网线连接至信号分析判别显示平台，所述信号分析判别显示平台为电脑。

所述局放传感器包括高频电流传感器、电容耦合式传感器、金属箔电极传感器、环形高频天线、双极高频天线、超声波AE传感器、超高频UHF传感器、地电波TEV传感器等8种传感器；各种局放传感器具有以下性能：

1)高频脉冲电流传感器是一种具有频率响应高达100kHz～100MHz的高频脉冲耦合器；

2)电容耦合式传感器，其检测频率响应为1MHz～100MHz；

3)金属箔电极传感器，其检测频率响应为1MHz～100MHz，主要安装在绝缘接头或终端的外壳上；

4)环形高频天线，其检测频率响应为1MHz～100MHz，其以绝缘棒使之靠近电缆终端或接头的引线表面检测局放信号；

5)双极高频天线，主要用来把握现场背景噪音的辐射状况；

6)超声波AE传感器，其检测频率响应为20kHz～200kHz；

7)超高频UHF传感器，其检测频率响应为300MHz～3GHz，主要用来直接安装在金属尾管的绝缘环上，检测发生在终端或近旁的局部放电，该方法可以用来进行精确定位；

8)地电波TEV传感器，其检测频率响应为20MHz～60MHz，主要用来检测局放信号发生时辐射出的电磁波辐射；

本发明说使用的传感器种类多，检测频率广，能够检测各种性质的局放信号。

所述前置信号处理模块，包括滤波电路、前置放大电路和检波电路，滤波电路、前置放大电路和检波电路组成的回路将检测到的各种频段局放信号通过前置信号处理回路统一转换成1MHz～100MHz的局放信号，以便便携智能型波形记录式四通道局放检测仪使用同一个100MHz的处理器对各种信号进行处理。

本发明主要应用于电缆线路的局放检测，可以同时检测电缆接头、GIS终端、变压器等电力设备的三相局放信号及环境噪音，利用两块波形采集板实现信号的采集和传输，若输入的原信号饱和，则通过第一波形采集板的微处理器MCU对原信号进行大小的判别，判别后将较大的信号信息反馈给衰减器进行衰减，衰减后的信息再次传输给第一波形采集板进行处理并传输给电脑，电脑上显示各种信号的波形，并对原波形自动或手动设定多重触发值，进行波形信号的分类，设定好的多重触发值传输给第二波形采集板，第二波形采集板根据触发门值信息对波形信号有条件的选择及存储，并传输给电脑进行分类波形的显示。

请参阅图6，以图6为例具体说明本发明中波形触发的原理，对于检测到的原波形信号，设置了T₁、T₂、T₃、T₄、T₅等门值触发线，并根据门值触发将信号分类成△t₁、△t₂、△t₃、△t₄、△t₅、△t₆、△t₇、△t₈、△t₉、△t₁₀等区间的信号，

当△t₁是设定的触发门值时，a信号被触发；

当△t₂是设定的触发门值时，b信号被触发；

当△t₃是设定的触发门值时，c信号被触发；

当△t₄是设定的触发门值时，d信号被触发；

当△t₅是设定的触发门值时，a、b信号被触发；

当△t₆是设定的触发门值时，b、c信号被触发；

当△t₇是设定的触发门值时，c、d信号被触发；

当△t₈是设定的触发门值时，a、b、c信号被触发；

当△t₉是设定的触发门值时，b、c、d信号被触发；

当△t₁₀是设定的触发门值时，a、b、c、d信号被触发；

这种通过原波形触发波形信号的方式，因触发门值的不同，触发区间不同，实现了信号分类的功能。当然，本案例中的触发门值设置的不同，其分类出的信号的种类也不同。

以上内容均是本专利实施方式的硬件功能及要求，在此硬件基础上本案例有两种软件实施方式：软件自动设置触发区间门值和手动设置触发区间门值：

实施例1

通过软件自动设置触发门值，软件自动设置的触发值有△t₁、△t₂、△t₃三组，其中

软件自动设置的触发值是△t₁时，a信号被触发，

软件自动设置的触发值是△t₂时，b信号被触发，

软件自动设置的触发值是△t₃时，a、b信号被触发，

通过这种自动设置区间触发门值的方式可以实现信号的分类，如附图11-14所示。

实施例2

通过手动设置触发区间门值，手动设置了T1、T2两条触发线，设置的触发线决定了触发门值区间△t₁，继而△t₁区间的信号被触发，即波形b被触发到，如附图15-16所示。

本发明的工作原理为：传感器采集电缆线路上的信号，采集到的模拟信号经放大器放大后传输给第一波形采集板，通过第一波形采集板内的微处理器MCU进行数据的A/D转换及存储，并传输给电脑显示各种信号波形，同时根据原波形设定多重触发门值，设定的多重触发值传输给第二波形采集板，第二波形采集板进行有条件性的选择波形信号，并对信号进行A/D转换及存储的处理，处理后的信号最终在电脑上显示分类波形。

本发明通过触发门值的复合实现波形的分类技术，现有的通过φ-q-n图谱去触发波形信号的方式只能触发部分信号同时不具备波形信号分类的功能，即使有波形分类的方法也是通过复杂的过程去实现的，本发明的便携智能型波形记录式四通道局放检测仪触发方式不但能够进行波形信号的触发，而且仅仅通过触发门值的复合设定就可以实现波形的复合触发及波形的分类，选择所需要的波形信号，这种触发分类方式以前也是没有的。

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 (6)

1.一种便携智能型波形记录式四通道局放检测仪，包括壳体，其特征在于：壳体内设置传感器、放大器、衰减器、第一波形采集板和第二波形采集板，所述传感器采集来自电缆线路的信号，将采集到的信号通过放大器进行放大处理，处理后的信号一路传输给第二波形采集板进行原波形的采集和保存，另一路通过衰减器将不饱和的原波形直接传输给第一波形采集板进行处理，当输入的原信号较大导致信号变形，则通过第一波形采集板的MCU对原信号进行大小的判别后，将较大的信号信息反馈给衰减器进行衰减，衰减后的信息再次传输给第一波形采集板进行处理并传输给电脑，第一波形采集板和第二波形采集板两路信号最终传给电脑作分析和显示；所述第一波形采集板和第二波形采集板内均设置有A/D转换器、存储器和微处理器MCU；所述壳体上设置有四路信号输入通道及四路信号调节增益旋钮，所述壳体上还设置有相位信号输入口（9）、电源输入口（10）、通电指示灯（11）、通信网线端口（12）及散热孔（13），四路信号输入通道实现信号接入至传感器，电源输入口（10）连接电源插头实现电源供给，通信网线端口（12）接入通信线缆实现通信。

2.根据权利要求1所述的便携智能型波形记录式四通道局放检测仪，其特征在于，所述四路信号输入通道分别为信号输入通道CH1（1）、信号输入通道CH2（2）、信号输入通道CH3（3）和信号输入通道CH4（4）。

3.根据权利要求1所述的便携智能型波形记录式四通道局放检测仪，其特征在于，所述四路信号调节增益旋钮分别为信号CH1调节增益（5）、信号CH2调节增益（6）、信号CH3调节增益（7）和信号CH4调节增益（8）。

4.根据权利要求1所述的便携智能型波形记录式四通道局放检测仪，其特征在于，所述便携智能型波形记录式四通道局放检测仪与局放传感器、前置信号处理模块及信号分析判别显示平台组成局放检测系统，局放传感器安装在电缆中间接头或终端上，并通过同轴电缆与前置信号处理模块连接，前置信号处理模块通过同轴线与便携智能型波形记录式四通道局放检测仪连接，便携智能型波形记录式四通道局放检测仪通过网线连接至信号分析判别显示平台，所述信号分析判别显示平台为电脑。

5.根据权利要求4所述的便携智能型波形记录式四通道局放检测仪，其特征在于，所述局放传感器包括高频电流传感器、电容耦合式传感器、金属箔电极传感器、环形高频天线、双极高频天线、超声波AE传感器、超高频UHF传感器和地电波TEV传感器。

6.根据权利要求4所述的便携智能型波形记录式四通道局放检测仪，其特征在于，所述前置信号处理模块，包括滤波电路、前置放大电路和检波电路，滤波电路、前置放大电路和检波电路组成的回路将检测到的各种频段局放信号通过前置信号处理回路统一转换成1MHz~100MHz的局放信号传送至便携智能型波形记录式四通道局放检测仪进行处理。