CN106841946A - 一种组合型的电气设备局部放电带电检测装备 - Google Patents
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Abstract
一种组合型的电气设备局部放电带电检测装备，设有数据分析设备，还包括即插即用检测终端，即插即用检测终端通过USB线与数据分析设备的USB接口连接，并由数据分析设备通过USB接口向即插即用检测终端供电，即插即用检测终端为智能传感器，以智能型传感器为标准化外设，通过灵活的组合实现电气设备状态巡检的现场单兵作业，实现灵活性和经济型的统一。
Description
技术领域
本发明涉及高压电气设备带电检测和状态检修领域，具体说的是一种组合型的电气设备局部放电带电检测装备。
背景技术
在高压电气设备中，若电气设备绝缘在运行电压下不断出现局部放电，将产生累积效应会使绝缘的介电性能逐渐劣化并使局部缺陷扩大，最终绝缘击穿导致故障发生。经验表明，带电测量电气设备的局部放电是预防电气设备故障的一种有效方法。
电气设备局放检测的对象一般可分为四大类，开关柜，电力电缆，变压器和GIS设备。不同的对象所表现的局部放电特征是不同的，相应的检测手段也是不同的。开关柜主要检测暂态地电压和超声波，电力电缆主要检测高频电流和超声波，变压器主要检测高频电流和超声波，GIS设备主要检测超高频和超声波。不同的客户拥有的电气设备的类型和数量是有差异的，对应的检测需求也是不同的。
当前的局放检测装备或者针对某一电气设备类型，如果客户对另一类型的检测有需求的话，就需要另购设备，费用不说，还需要时间和精力去适应新的设备；或者设备对所有的局放特征进行检测，大而全，设备笨重，成本高，如果客户只对某一电气设备类型有需求的话，选用这种检测装备，会造成很大的浪费。
当前的局放检测装备对传感信号的处理是这样的，传感器与装备通过同轴电缆连接，信号的调理在装备进行，这种处理方式信号的衰减难以避免，而传感信号特别是超高频和超声波是典型的弱信号，这一衰减极有可能导致有用信号的漏检，严重影响检测的灵敏度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种组合型的电气设备局部放电带电检测装备，以智能型传感器为标准化外设，通过灵活的组合实现电气设备状态巡检的现场单兵作业，实现灵活性和经济型的统一。
为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种组合型的电气设备局部放电带电检测装备，设有具有电源电路的数据分析设备，还包括即插即用检测终端，即插即用检测终端通过USB线与数据分析设备的USB接口连接，并由数据分析设备的电源电路向即插即用检测终端供电，所述的即插即用检测终端为智能传感器，智能传感器内均设有信号处理前置电路，所述的信号处理前置电路由调理电路和信号处理电路组成，智能传感器的探头通过调理电路、信号处理电路与USB线电连接，智能传感器为暂态地电压传感、超声波传感器、热红外传感器或超高频传感器中的一个或多个组合而成。
本发明所述的暂太地电压传感器包括探头、USB线以及暂太地电压信号处理前置电路，暂态地电压信号处理前置电路由阻抗匹配电路、对数放大电路和信号处理电路组成，探头依次通过阻抗匹配电路、对数放大电路、信号处理电路与USB线电连接。
本发明所述的超声波传感器包括超声波探头、USB线以及超声波信号处理前置电路，超声波信号处理前置电路由放大电路、模拟混频电路、本振电路、音频功效电路、带通滤波电路、以及信号处理电路组成，探头依次通过放大电路、模拟混频电路、带通滤波电路、信号处理电路与USB线电连接，在模拟混频电路上还连接有本振电路。
本发明所述的带通滤波电路上还连接有音频功放电路。
本发明所述的超高频传感器包括超高频探头、USB线以及超高频信号处理前置电路，超高频信号处理前置电路由放大电路、检波电路、跟随电路、阻抗匹配电路、信号处理电路组成，超高频探头依次通过放大电路、检波电路、跟随电路、阻抗匹配电路、信号处理电路与USB线电连接。
本发明所述的热红外传感器包括光学系统、光电探测器、USB接口以及热红外信号处理前置电路，热红外信号处理前置电路由放大电路和信号处理电路组成，光学系统依次通过光电探测器、放大电路、信号处理电路与USB线电连接。
本发明所述的数据分析设备为工业平板电脑。
本发明有益效果是：
本配电设备局部放电检测装备在保证功能性能的前提下，提高了对客户不同需求的适应性，可针对客户需求对检测手段进行组合，进行定制，达到灵活性和经济型的统一。
通过对智能传感器的选择和组合构成不同的顾客定制的产品，可满足市场的不同需求。各个智能传感器可独立工作，即便单组传感器出现故障也不影响整个系统工作。如果新增检测手段，可设计独立的检测模块作为单独的子项目利用之前确立的标准接口来进行开发。
采用n个智能传感器前端+1个数据分析设备的组织架构，前端的智能传感器自带嵌入式系统保证了信号采集的实时性，后台为数据的分析诊断提供了强大计算能力，前端和后台得以发挥各自优势。
由于信号处理电路前置，抗干扰能力增强，检测灵敏度有很大提高。
这种前端-后台的结构，客户定制后，既可以节省成本，也减少了设备规格；用户有扩展需求，添加新的智能传感器即可，还是同样的规格和接口，检测人员学习曲线平坦，可以尽快投入到作业任务中。
无需电池供电和单独的供电回路，通过usb标准接口为智能传感器提供供电，方便用户，无需为查看电池状态，更换电池而干扰正常的检测任务。
多种检测手段结合，多角度多因素分析，结合充足的检测数据积累，能为客户提供更明晰的决策建议。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明的暂态地电压传感器的原理框图；
图3为本发明的超声波传感器的原理框图；
图4为本发明的超高频传感器的原理框图；
图5为本发明的热红外传感器的原理框图。
具体实施方式
对四大类电气设备来说，检测手段有共通之处，经过组合，提出一种组合型的电气设备局部放电检测装备。对检测数据进行汇总和分析，并可根据综合分析结果为用户提供基本的辅助决策建议，为配电设备的状态检修提供了一套完整、灵活、高效的解决方案。
整个装备包括数据分析设备和数个即插即用型的智能化暂态地电压传感器、超声波传感器、热红外传感器和超高频传感器组成。
数据分析设备和智能传感器之间为标准接口，通过通用USB线连接，以实现对智能传感器的控制和供电以及检测数据的收集；标准接口的使用也为后续的产品扩展提供了便利条件。
数据分析设备主要实现对不同智能型传感器单元的检测控制和实时监测；检测数据的保存和分析，其采用的技术手段为现有技术的集合，例如，暂态地电压检测仪、超声波检测仪、超高频测量仪、热红外成像仪。
智能传感器进行配电设备状态数据的采集和传递，基于一体化设计理念的智能型传感器，其传感器部件、调理电路以及数据采集和信息处理电路全部封装在一起，实现了微弱信号的就地化和数字化处理，避免了因模拟信号远距离传输而导致的检测灵敏度降低问题。
数据分析设备（1）对智能传感器实施电源供给、指令控制和参数调节；而智能传感器则可根据数据分析设备（1）发出的控制指令采集信号，调理信号并处理信号后上传传感数据给数据分析设备（1）供其存储分析；数据分析设备（1）和智能传感器通过usb线缆一对一连接，usb线缆的功能是为二者提供通信通道和为智能传感器提供电源供给。传感器可根据需要自由扩展，自由插装，把电力设备的典型特征值完整高效地提取出来，通过usb接口上传，得出综合的分析结果。
数据分析设备（1）由运行数据分析平台软件的强固型工业平板电脑构成。实现对各个智能型传感器的检测控制和实时监测；检测数据的存储和历史数据的检索；检测结果的阈值分析和横向分析；配电设备状态的综合评价；配电设备台帐的建档和数据导入导出；与传感器检测和数据分析有关的参数设置等。
智能传感器目前有暂态地电压传感器、敞开式超声波传感器、热红外测温传感器和超高频传感器四种类型，后续智能传感器类型可根据需求进行扩展，增加新的检测手段。智能传感器由探头，调理电路，信号处理电路构成，不同的传感器有不同的调理电路，信号处理电路由嵌入式计算机实现，完成信号的AD变换，数据处理并通过usb向数据分析设备（1）传输数据。
暂态地电压传感器单元主要用来检测配电设备部件的内绝缘缺陷、电晕放电、悬浮电位等缺陷，主要特征就是放电信号具有较高的变化率。信号经阻抗匹配电路后放大，送对数放大电路处理后，由内嵌芯片的信号处理电路进行信号处理。数据分析设备（1）接收暂态地电原传感器传来的信息，记录存储，实时显示暂态地电压信号的PRPD图谱、分布概率图、实时检测数据和连续监测曲线，根据需要产生相关报表。
敞开式超声波传感器主要用来检测配电设备内部诸如绝缘子和套管因污秽引起的沿面放电或者爬电，主要特征就是放电信号具有较低的变化率。采用程控线性放大和混频外差技术，输出信号同时输出给数据采集电路和音频功放输出电路，保持了数字输出信号和音频输出信号用户的一致性。用户既可以通过耳机监听局部放电产生的超声波信号，也可以通过观测超声波信号的实时波形直观判断超声波信号的工频相关性。数据分析设备（1）接收传感器传来的信息，记录存储，实时显示超声波信号的实时采样波形（2个工频周期内的混频后波形）、实时测量数据、PRPD图谱和连续监测曲线，根据需要产生相关报表。
热红外测温传感器非接触同步测量被测对象的表面红外温度以及环境温度，来发现配电设备内部因接触不良、过载等原因而可能产生的过热点。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚集在光电探测器上并转变为相应的电信号，经放大和处理得到被测目标的温度值。数据分析设备（1）接收传感器传来的信息，记录存储，实时显示配电设备的表面温度和环境温度数值，并生成连续监测棒图，根据需要产生相关报表。
超高频传感器检测局部放电辐射的超高频电磁波(300～3000MHz)，局部放电产生的电磁波脉冲具有突发性。信号经放大电路放大，检波电路检出有效信号，再经跟随电路隔离，然后过阻抗匹配电路，由嵌入式计算机进行信号处理。数据分析设备（1）接收传感器传来的信息，记录存储，实时显示超高频信号的PRPD图谱、分布概率图、实时检测数据和连续监测曲线，根据需要产生相关报表。
Claims (7)
1.一种组合型的电气设备局部放电带电检测装备，其特征在于：设有数据分析设备，还包括即插即用检测终端，即插即用检测终端通过USB线与数据分析设备的USB接口连接，并由数据分析设备通过USB接口向即插即用检测终端供电，所述的即插即用检测终端为智能传感器，智能传感器内均设有信号处理前置电路，所述的信号处理前置电路由调理电路和信号处理电路组成，智能传感器的探头采集信号，通过调理电路调理、信号处理电路数字化后，通过USB线上传数据，智能传感器为暂态地电压传感、超声波传感器、热红外传感器或超高频传感器中的一个或多个组合而成。
2.如权利要求1所述的一种组合型的电气设备局部放电带电检测装备，其特征在于：所述的暂态地电压传感器包括探头、USB线以及暂态地电压信号处理前置电路，暂态地电压信号处理前置电路由阻抗匹配电路、对数放大电路和信号处理电路组成，探头依次通过阻抗匹配电路、对数放大电路、信号处理电路与USB线电连接。
3.如权利要求1所述的一种组合型的电气设备局部放电带电检测装备，其特征在于：所述的超声波传感器包括超声波探头、USB线以及超声波信号处理前置电路，超声波信号处理前置电路由放大电路、模拟混频电路、本振电路、音频功效电路、带通滤波电路、以及信号处理电路组成，探头依次通过放大电路、模拟混频电路、带通滤波电路、信号处理电路与USB线电连接，在模拟混频电路上还连接有本振电路。
4.如权利要求3所述的一种组合型的电气设备局部放电带电检测装备，其特征在于：所述的带通滤波电路上还连接有音频功放电路。
5.如权利要求1所述的一种组合型的电气设备局部放电带电检测装备，其特征在于：所述的超高频传感器包括超高频探头、USB线以及超高频信号处理前置电路，超高频信号处理前置电路由放大电路、检波电路、跟随电路、阻抗匹配电路、信号处理电路组成，超高频探头依次通过放大电路、检波电路、跟随电路、阻抗匹配电路、信号处理电路与USB线电连接。
6.如权利要求1所述的一种组合型的电气设备局部放电带电检测装备，其特征在于：所述的热红外传感器包括光学系统、光电探测器、USB接口以及热红外信号处理前置电路，热红外信号处理前置电路由放大电路和信号处理电路组成，光学系统依次通过光电探测器、放大电路、信号处理电路与USB线电连接。
7.如权利要求1所述的一种组合型的电气设备局部放电带电检测装备，其特征在于：所述的数据分析设备为工业平板电脑。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170613 |