CN106405289A - 一种带电检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带电检测装置，包括：红外热像模块、油色谱分析模块、SF6气体组分模块、高频局部放电模块、超高频局部放电模块、超声波信号模块、暂态地电压检测模块、铁芯接地电流模块、相对介质损耗因数和电容量测量模块、泄漏成像法检测模块、金属护套接地系统模块、避雷器泄漏电流检测模块；还包括：LXI总线模块，结合IEEE802.3以太网通信协议和IEEE 1588网络测量和控制系统的精密时钟同步协议提供多种总线接口；本发明通过多测量模块的设置，并结合LXI总线模块提供的各种总线接口，实现了有效、高效的带电检测，解决多种检测方法联合带电检测和评估电力设备绝缘缺陷面临的缺乏合适带电检测装备问题，降低带电检测人员的使用难度。

Description

一种带电检测装置

技术领域

本发明涉及电力设备检测装置领域，特别是指一种带电检测装置。

背景技术

随着状态检修的推广应用，输变电设备的状态检测和评价成为主网运维检修工作的主体，这对状态检测和评价工作也提出更高的要求。国网公司为了规范带电检测工作，于2010年颁布了《电力设备带电检测技术规范(试行)》，网内正在大力推行带电检测工作。从带电检测工作的实际情况看，目前推进带电检测工作主要存在如下困难：输变电设备带电检测的科目多，主设备故障类型多，检测类型复杂，辨别干扰与缺陷信号和评估缺陷严重程度难度大。

国内带电检测工作开展较早的一些单位和部门在带电检测中辨别干扰与缺陷信号和评估缺陷严重程度经验总结中，多种检测方法联合检测和评估电力设备绝缘缺陷是一种较好的方法；国网公司《电力设备带电检测技术规范(试行)》也在总则中明确提出“当采用一种检测方法发现设备存在问题时，要采用其它可行的方法进一步进行联合检测，检测过程中发现异常信号，应注意组合技术的应用进行关联分析”和“电力设备互相关联，在某设备上检测到缺陷时，应当对相邻设备进行检测，正确定位缺陷。同时，采用多种检测技术进行联合分析定位。”

但是目前多检测方法联合带电检测主要依靠经验丰富的状态检测专家利用多件带电检测仪器设备，甚至是传感器+调理模块+示波器的方式进行，对检测人员要求较高、工作效率较低，很难实现多检测方法同步检测。带电检测仪器厂商目前也只是根据被试设备的特点，推出集成两至三种检测方法的专用检测仪器，单个检测方法往往只有一个检测通道，现场应用灵活性差，还造成带电检测装备被动重复投资。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种能够实现集合多种检测方法于一体、实用便捷的带电检测装置。

基于上述目的本发明提供的一种带电检测装置，包括：红外热像模块、油色谱分析模块、SF6气体组分模块、高频局部放电模块、超高频局部放电模块、超声波信号模块、暂态地电压检测模块、铁芯接地电流模块、相对介质损耗因数和电容量测量模块、泄漏成像法检测模块、金属护套接地系统模块、避雷器泄漏电流检测模块；还包括：LXI总线模块，结合IEEE802.3以太网通信协议和IEEE 1588网络测量和控制系统的精密时钟同步协议提供多种总线接口。

可选的，还包括：传感器检测模块；所述传感器检测模块采用IEEE802.3af POE协议。

可选的，还包括：数据可视化模块；所述数据可视化模块采用数据可视化策略，主要考虑在统一显示数据流的基础上，使用带电检测常用的分析图谱，并发挥多检测通道同步检测的优势，提高数据可视化对辅助决策支撑的效果。

从上面所述可以看出，本发明提供的带电检测装置，通过多测量模块的设置，并结合LXI总线模块提供的各种总线接口，实现了有效、高效的带电检测，解决多种检测方法联合带电检测和评估电力设备绝缘缺陷面临的缺乏合适带电检测装备问题，降低带电检测人员的使用难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的带电检测装置时钟模块示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施 例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

本发明提供了一种带电检测装置，包括：红外热像模块、油色谱分析模块、SF6气体组分模块、高频局部放电模块、超高频局部放电模块、超声波信号模块、暂态地电压检测模块、铁芯接地电流模块、相对介质损耗因数和电容量测量模块、泄漏成像法检测模块、金属护套接地系统模块、避雷器泄漏电流检测模块；还包括：LXI总线模块，结合IEEE802.3以太网通信协议和IEEE 1588网络测量和控制系统的精密时钟同步协议提供多种总线接口。

调研的目的在于获取项目研究的组合式联合带电检测平台的技术需求。目前带电检测项目主要包括：红外热像、油色谱分析、SF6气体组分、高频局部放电、超高频局部放电、超声波信号、暂态地电压检测、铁芯接地电流、相对介质损耗因数和电容量测量、泄漏成像法检测、金属护套接地系统、避雷器泄漏电流检测等。由于油色谱分析、SF6气体组分分析专业性较强，因此本项目对这两种带电检测项目不进行集成组合。余下其他带电检测项目，由于本项目的试制样机为综合带电检测系统样机，因此重点对红外热像和检测局部放电的四种检测方法进行调研分析。

目前较为通用的仪器总线技术有GPIB、PXI、VXI和LXI，其中GPIB传输速度较低；PXI和VXI较为适合仪器生产商集成开发新仪器；LXI为较晚出现的技术，传输速度快，且具备良好的同步对时功能，但是其技术规范复杂，开发成本较高。因此本项目为了兼顾效率与研发成本，参考LXI总线技术方案，结合IEEE802.3以太网通信协议和IEEE 1588网络测量和控制系统的精密时钟同步协议,开发适用于多方法联合带电检测用的仪器总线技术。

在一些实施例中，所述的带电检测装置还包括：传感器检测模块；所述传感器检测模块采用IEEE802.3af POE协议。

由于带电检测涉及检测状态量较多，本项目选取局部放电检测用特高频、高频脉冲电流、暂态对地电压、超声状态量的工频电压电流状态量，研究相应的传感器检测模块技术。由于仪器总线技术基于IEEE802.3和IEEE1588研发，因此传感检测模块的供电将采用IEEE802.3af POE协议研发，POE协议具有成熟的商用技术方案，集成难度和成本较低。各状态量的采集和调理将沿用项目承担单位已研发的仪器技术，仅需在POE协议供电功率约束下进行优化。

在一些实施例中，所述的带电检测装置还包括：数据可视化模块；所述数据可视化模块采用数据可视化策略，主要考虑在统一显示数据流的基础上，使用带电检测常用的分析图谱，并发挥多检测通道同步检测的优势，提高数据可视化对辅助决策支撑的效果。

IEEE1588时间同步原理：

随着工业现场控制的规模越来越大，自动化程度越来越高，对监控和控制的同步性和实时性提出了越来越高的要求。此时，一些研究机构和商业组织开始研究设备之间，尤其是测量和控制设备之间的时钟同步技术。在此背景下，美国的一些研究机构和商业组织发起成立了一个特别委员会，专门针对设备之间，尤其是测控设备之间的时钟同步问题进行研究。经过长时间的不断探索和试验，取得了一些成果。2001年6月18日，这个委员会正式向美国电气与电子工程师协会(IEEE)提交一份研究方案，并通过该组织一年多时间的核准和论证，于2002年12月得到批复，并正式形成IEEE 1588标准。IEEE 1588为消除或削弱分布式网络测控系统各个测控设备的时钟误差和测控数据在网络中的传输延迟提供了有效途径。按照这个规范去策划和设计的网络测控系统，其同步精度可以达到微秒级的范围，从而可以有效地解决分布式网络系统的实时性问题。

IEEE 1588的基本功能是使分布式网络内的最精确时钟与其他时钟保持同步，用于对标准以太网或其他采用多播技术的分布式总线系统中的传感器、执行器以及其他终端设备中的时钟进行亚微秒级同步。该协议为小型同构或异构局域网设计，设计者特别注意降低资源使用，使其可以在低成本终端设备上应用。

IEEE 1588定义了一个在测量和控制网络中，与网络交流、本地计算和分布式对象有有关的精确时钟同步协议(PTP-Precision Time Protocol)，该协 议具有以下特点：

1)能够实现亚微秒级的高精度同步，这是NTP无法比拟的，后者同步精度一股只能达到毫秒级。

2)与针对分布广泛且各自独立的时间同步协议(如NTP，GPS)不同，IEEE 1588是针对相对本地化、网络化的系统而设计的。它要求子网较好、内部组件相对稳定，故其特别适合于工业自动化和测量环境。当然，对于实现广域范围内的测量和控制同步，单纯依赖IEEE1588并不可行，此时还需借助GPS。

3)实现了网络中的高精度同步，使得在分配控制工作时无需再进行专门的同步通信，从而达到了通信时间模式与应用程序执行时间模式分开的效果。

4)适合于在局域网中支持组播报文发送的网络通信技术，故其应用范围十分广泛，尤其适合于在以太网中实现。通过采用IEEE 1588，基于以太网和TCP/IP协议的网络技术不需要大的改动就可以运行在高精度的网络控制系统中，目前已开展的大量工作力将IEEE 1588整合到一些基于以太网的自动化协议中，如Powerlink和EtherCat。

5)占用的网络资源和计算资源较少，故实现成本较低，适于在低端设备中完成。

6)具有良好的开放性和互操作性。

IEEE 1588系统包括多个节点，每个节点代表一个IEEE1588时钟，时钟之间通过网络相连，并由网络中最精确的时钟以基于报文(Message-based)传输的方式同步所有其它时钟，这是IEEE 1588的核心思想。

按照工作原理可将IEEE 1588的时钟分为两类：普通时钟(Ordinary Clock)和边界时钟(Boundary Clock)。普通时钟只有一个PTP端口，边界时钟包含一个或者多个PTP端口。每个PTP端口的状态主要有三种：主状态(PTP_MASTER)、从状态(PTP_SLAVE)和被动状态(PTP_PASSIVE)。PTP端口处于主状态或从状态的时钟，分别称为主时钟(MASTER CLOCK)和从时钟(SLAVE CLOCK)。一个简单的PTP系统包括一个主时钟和多个从时钟，主时钟负责同步系统中所有从时钟。如果PTP端口处于被动状态，则意味着对应的时钟不参与PTP时间同步。

PTP采用分层的主从式(Master-Slave)模式进行时间同步。IEEE 1588主要定义了四种多点传送的时钟报文类型：同步报文Sync、跟随报文Follow_Up、延迟请求报文Delay_Req和延迟请求响应报文Delay_Resp。同步过程分两步执行：主从时钟之间的差异纠正，即时钟偏移量测量；主从时钟之间通信路径传输延迟的测量。

POE供电原理：

POE(Power Over Ethernet)指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作做何改动的情况下，在为一些基于IP的终端(如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等)传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。POE技术能在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作，最大限度地降低成本。

POE也被称为基于局域网的供电系统(POL,Power over LAN)或有源以太网(Active Ethernet)，有时也被简称为以太网供电，这是利用现存标准以太网传输电缆的同时传送数据和电功率的最新标准规范，并保持了与现存以太网系统和用户的兼容性。IEEE802.3af标准是基于以太网供电系统POE的新标准，它在IEEE 802.3的基础上增加了通过网线直接供电的相关标准，是现有以太网标准的扩展，也是第一个关于电源分配的国际标准。

一个完整的POE系统包括供电端设备(PSE,Power Sourcing Equipment)和受电端设备(PD，Power Device)两部分。PSE设备是为以太网客户端设备供电的设备，同时也是整个POE以太网供电过程的管理者。而PD设备是接受供电的PSE负载，即POE系统的客户端设备，如IP电话、网络安全摄像机、AP及掌上电脑(PDA)或移动电话充电器等许多其他以太网设备(实际上，任何功率不超过13W的设备都可以从RJ45插座获取相应的电力)。两者基于IEEE 802.3af标准建立有关受电端设备PD的连接情况、设备类型、功耗级别等方面的信息联系，并以此为根据PSE通过以太网向PD供电。

POE标准供电系统的主要供电特性参数为：

1)电压在44～57V之间，典型值为48V。

2)允许最大电流为550mA，最大启动电流为500mA。

3)典型工作电流为10～350mA，超载检测电流为350～500mA。

4)在空载条件下，最大需要电流为5mA。

5)为PD设备提供3.84～12.95W五个等级的电功率请求，最大不超过13W。

当在一个网络中布置PSE供电端设备时，POE以太网供电工作过程如下所示。

1)检测：一开始，PSE设备在端口输出很小的电压，直到其检测到线缆终端的连接为一个支持IEEE 802.3af标准的受电端设备。

2)PD端设备分类：当检测到受电端设备PD之后，PSE设备可能会为PD设备进行分类，并且评估此PD设备所需的功率损耗。

3)开始供电：在一个可配置时间(一般小于15μs)的启动期内，PSE设备开始从低电压向PD设备供电，直至提供48V的直流电源。

4)供电：为PD设备提供稳定可靠48V的直流电，满足PD设备不越过15.4W的功率消耗。

5)断电：若PD设备从网络上断开时，PSE就会快速地(一般在300～400ms之内)停止为PD设备供电，并重复检测过程以检测线缆的终端是否连接PD设备。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原 则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种带电检测装置，其特征在于，包括：红外热像模块、油色谱分析模块、SF6气体组分模块、高频局部放电模块、超高频局部放电模块、超声波信号模块、暂态地电压检测模块、铁芯接地电流模块、相对介质损耗因数和电容量测量模块、泄漏成像法检测模块、金属护套接地系统模块、避雷器泄漏电流检测模块；还包括：LXI总线模块，结合IEEE802.3以太网通信协议和IEEE 1588网络测量和控制系统的精密时钟同步协议提供多种总线接口。

2.根据权利要求1所述的带电检测装置，其特征在于，还包括：传感器检测模块；所述传感器检测模块采用IEEE802.3af POE协议。

3.根据权利要求1所述的，其特征在于，还包括：数据可视化模块；所述数据可视化模块采用数据可视化策略，主要考虑在统一显示数据流的基础上，使用带电检测常用的分析图谱，并发挥多检测通道同步检测的优势，提高数据可视化对辅助决策支撑的效果。