CN111596185A - 一种用于检测变电设备局部放电的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测变电设备局部放电的检测装置，包括超声波传感器模块1、前置放大器2、IED前端检测单元3、检测主机4和IED存储器5，超声波传感器模块1通过前置放大器2与IED前端检测单元3相连，IED存储器5与IED前端检测单元3相连，IED前端检测单元3与检测主机4进行通信，超声波传感器模块1包括超声波传感器11和传感器保护单元12，超声波传感器11安装在传感器保护单元12内，传感器保护单元12安装在变电站巡检机器人上。与现有技术相比，本发明具有有效防止超声波传感器由于机器人动作过大而损坏、安全可靠、通用性强等优点。

Description

一种用于检测变电设备局部放电的检测装置

技术领域

本发明涉及变电设备局部放电检测技术领域，尤其是涉及一种用于检测变电设备局部放电的检测装置。

背景技术

局部放电是变压器、GIS等变电设备绝缘劣化的征兆和表现形式，又是绝缘进一步劣化的原因。由于绝缘击穿的后果经常比较严重，因而对变压器、GIS等变电设备进行局部放电检测显得尤为重要。目前检测变电设备局部放电时，由于变电设备是腔体密封结构且接触式超声波传感器灵敏度高，检测人员通常采用接触式超声波传感器进行超声波检测。

目前，由于变电站机器人得到了大规模的应用，例如中国专利CN206871367U中公开了一种变电站巡检机器人，在该机器人的底座四周设有超声波传感器。通过机器人进行变电站进行故障检测的测试仪也得到了大规模的应用，在通过机器人进行巡检时，将超声波传感器安装在机器人上，通过机器人的移动将超声波传感器贴合在变电设备的各个腔体的外侧壁上进行检测，由于机器人的动作较大，导致超声波传感器在贴合在变电设备上容易导致超声波传感器损坏。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种有效防止超声波传感器由于机器人动作过大而损坏、安全可靠、通用性强的用于检测变电设备局部放电的检测装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于检测变电设备局部放电的检测装置，该装置安装在变电站巡检机器人上，包括超声波传感器模块1、前置放大器2、IED前端检测单元3、检测主机4和IED存储器5；所述的超声波传感器模块1通过前置放大器2与IED前端检测单元3相连；所述的IED存储器5与IED前端检测单元3相连；所述的IED前端检测单元3与检测主机4进行通信；所述的超声波传感器模块1包括超声波传感器11和传感器保护单元12；所述的超声波传感器11安装在传感器保护单元12内，传感器保护单元12安装在变电站巡检机器人上。

优选地，所述的传感器保护单元12包括防护壳体1201、连接结构1202、驱动结构1203、导向柱1204、移动板1205、安装板1206和第一弹簧1207；

所述的导向柱1204、移动板1205、安装板1206和第一弹簧1207分别安装在防护壳体1201内；所述的连接结构1202和驱动结构1203安装在防护壳体1201上；

所述的导向柱1204一端与防护壳体1201的前面板相连，另一端与防护壳体1201的后面板相连；

所述的移动板1205和安装板1206分别与导向柱1204活动连接，移动板1205安装在壳体后面板侧，安装板1206安装在壳体的前面板侧；

所述的第一弹簧1207套设在导向柱1204上，安装在移动板1205和安装板1206之间；

所述的超声波传感器11安装在安装板1206上；

所述的防护壳体1201的前面板上设有用于超声波传感器11穿过的活动孔1208；

所述的传感器保护单元12通过连接结构1202与巡检机器人相连。

更加优选地，所述的驱动结构1203包括驱动电机12031和丝杆12032；所述的驱动电机12031固定在防护壳体1201的后面板上；所述的移动板1205设有螺纹孔；所述的丝杆12032穿过螺纹孔后与移动板1205活动连接；所述的丝杆12032的一端与驱动电机12031相连。

更加优选地，所述的驱动结构1203设有限位子结构12033；所述的限位子结构12033安装在丝杆12032的另一端。

更加优选地，所述的限位子结构12033为挡环或挡块。

更加优选地，所述的安装板1206包括底板12061、夹块12062和压紧结构12063；所述的底板12061上设有用于导向柱1204穿过的通孔12064和用于容置压紧结构12063的滑动槽12065；所述的夹块12062与底板12061活动连接；所述的压紧结构12063与夹持结构12062相连。

更加优选地，所述的压紧结构12063包括导柱120631、第二弹簧120632和滑块120633；所述的导柱120631的两端分别与滑动槽12065的两端相连；所述的夹块12062的底部设有用于导柱120631穿过的通孔；所述的夹块12062通过该通孔与导柱120631活动连接；所述的滑块120633安装在滑动槽12065内，与滑动槽活动连接；所述的夹块12062与滑块120633相连；所述的第二弹簧120632套设在导柱120631上，安装在夹块12062与滑动槽12065内远离底板中心的侧面板之间。

更加优选地，所述的连接结构1202包括固定板12021、铰接柱12022和用于容置固定板12021的铰接槽12023；所述的铰接柱12022安装在固定板12021上；所述的固定板12021通过铰接柱12022与防护壳体1201铰接；所述的铰接槽12023设置在防护壳体1201上；所述的铰接槽12023内设有用于吸紧固定板12021的磁铁。

优选地，所述的检测主机4包括ARM处理器41、滤波处理模块42、AD转换模块43、同步处理模块44、FPGA算法处理模块45和通信模块46；所述的滤波处理模块42、AD转换模块43、同步处理模块44、FPGA算法处理模块45和通信模块46分别与ARM处理器41相连；所述的检测主机4通过通信模块46与IED前端检测单元3进行通信。

更加优选地，所述的通信模块46为光纤通信模块、3G通信模块、TCP/IP通信模块、WIFI通信模块或USB通信模块。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、有效防止超声波传感器由于机器人动作过大而损坏：本发明中的检测装置安装在变电站巡检机器人上，变电站巡检机器人通过移动将超声波传感器贴在变电设备的外侧壁上进行检测，由于设置有防护壳体，使得检测装置安装防护；由于第一弹簧的缓冲，超声波传感器可以较好的贴合在变电设备的外侧壁上；同时夹块和压紧结构的设置也为超声波传感器提供了较好的缓冲，有效的防止了由于机器人动作过大导致的超声波传感器的损坏。

二、安全可靠：本发明中的驱动结构设置有限位子结构，防止由于驱动结构故障而导致的超声波传感器损坏情况，提高了装置的安全性能。

三、通用性强：本发明中的检测主机设置有通信模块，该通信模块支持光纤通信、3G通信、TCP/IP通信、WIFI通信或USB通信，提高了装置的通用性和兼容性。

附图说明

图1为本发明中检测装置的结构示意图；

图2为本发明中超声波传感器模块的结构示意图；

图3为本发明中超声波传感器模块的剖面图；

图4为本发明中安装板的结构示意图；

图5为本发明中安装板的剖面图；

图6为本发明中检测主机的结构示意图。

图中标号所示：

1、超声波传感器模块，2、前置放大器，3、IED前端检测单元，4、检测主机，5、IED存储器，11、超声波传感器，12、传感器保护单元，1201、防护壳体，1202、连接结构，1203、驱动结构，1204、导向柱，1205、移动板，1206、安装板，1207、第一弹簧，1208、活动孔，12021、固定板，12022、铰接柱，12023、铰接槽，12031、驱动电机，12032、丝杆，12033、限位子结构，12061、底板，12062、夹块，12063、压紧结构，12064、通孔，12065、滑动槽，120631、导柱，120632、第二弹簧，120633、滑块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

一种用于检测变电设备局部放电的检测装置，其结构如图1所示，包括：

超声波传感器模块1、前置放大器2、IED前端检测单元3、检测主机4和IED存储器5。超声波传感器模块1通过前置放大器2与IED前端检测单元3相连，IED存储器5与IED前端检测单元3相连，IED前端检测单元3与检测主机4进行通信，超声波传感器模块1包括超声波传感器11和传感器保护单元12，超声波传感器11安装在传感器保护单元12内，传感器保护单元12安装在变电站巡检机器人上。

本实施例中超声波传感器11的输出电信号为1μV，工作频带为20～200kHz，动态范围大于80dB，前置放大器2用于将超声波传感器11输出的微弱信号进行调制、放大处理后传输给IED前端检测单元3。

IED存储器5在内部选用可以提高运行速度的256MB NandFLASH高速存储器，外部选用支持32G容量的SD卡存储器。

下面对装置中的主要部分进行描述：

一、传感器保护单元12

传感器保护单元12的结构如图2和图3所示，包括防护壳体1201、、驱动结构1203、导向柱1204、移动板1205、安装板1206、第一弹簧1207和连接结构1202；

、导向柱1204、移动板1205、安装板1206和第一弹簧1207分别安装在防护壳体1201内，驱动结构1203和连接结构1202安装在防护壳体1201上；

导向柱1204一端与防护壳体1201的前面板相连，另一端与防护壳体1201的后面板相连；

移动板1205和安装板1206分别与导向柱1204活动连接，移动板1205安装在壳体后面板侧，安装板1206安装在壳体的前面板侧；

第一弹簧1207套设在导向柱1204上，安装在移动板1205和安装板1206之间；

超声波传感器11安装在安装板1206上；

防护壳体1201的前面板上设有用于超声波传感器11穿过的活动孔1208；

传感器保护单元12通过连接结构1202与巡检机器人相连。

驱动结构1203包括驱动电机12031和丝杆12032，驱动电机12031固定在防护壳体1201的后面板上，移动板1205设有螺纹孔，丝杆12032穿过螺纹孔后与移动板1205活动连接，丝杆12032的一端与驱动电机12031相连。驱动结构1203还设有限位子结构12033，限位子结构12033安装在丝杆12032的另一端本实施例中的限位子结构12033为挡环或挡块，也可以为其他形状的限位结构，能够对移动板1205进行限位即可。

本实施例中的安装板1206的结构如图4和图5所示，包括底板12061、夹块12062和压紧结构12063，底板12061上设有用于导向柱1204穿过的通孔12064和用于容置压紧结构12063的滑动槽12065，夹块12062与底板12061活动连接，压紧结构12063与夹持结构12062相连。

压紧结构12063包括导柱120631、第二弹簧120632和滑块120633，导柱120631的两端分别与滑动槽12065的两端相连，夹块12062的底部设有用于导柱120631穿过的通孔，夹块12062通过该通孔与导柱120631活动连接，滑块120633安装在滑动槽12065内，与滑动槽活动连接，夹块12062与滑块120633相连，第二弹簧120632套设在导柱120631上，安装在夹块12062与滑动槽12065内远离底板中心的侧面板之间。

连接结构1202包括固定板12021、铰接柱12022和用于容置固定板12021的铰接槽12023，铰接柱12022安装在固定板12021上，固定板12021通过铰接柱12022与防护壳体1201铰接，铰接槽12023设置在防护壳体1201上，铰接槽12023内设有用于吸紧固定板12021的磁铁。固定板12021为贴材质板，固定板12021通过螺栓固定在机器人上，便于防护壳体1201在机器人上的拆装。

通过本实施例中的构造，由于导向柱1204穿过移动板1205设置，使得移动板1205得到限制，使其只能沿着导向柱1204移动，由于丝杆12032螺纹穿过螺纹孔，使得驱动电机12031能够带动丝杆12032转动进而带动移动板1205移动，由于第一弹簧1207的两端连接安装板1206和移动板1205，从而使移动板1205沿着导向柱1204移动能够带动安装板1206沿着导向柱1204移动，安装在安装板1206上的超声波传感器11能够收纳入安装腔内，使其在不使用的状态下得到收纳防护。

通过本实施例中的夹块12062的设置，使得夹块12062朝向安装板1206的中部移动使其能够夹持固定超声波传感器11，本实施例通过滑动槽12065、导柱120631、滑块120633和第二弹簧1207的设置，使得导柱120631穿过滑块120633，滑块120633只能沿着滑动槽12065移动，其中，第二弹簧1207始终推动滑块120633移向安装板1206的中部，进而带动夹块12062移向安装板1206中部实现对超声波传感器11的固定，通过本实施例中的构造，使得不同尺寸型号的超声波传感器11较为便捷地在安装板1206上的拆装。

通过本实施例中的铰接槽12023、铰接孔和铰接柱12022的设置，使得铰接柱12022穿过对应的铰接孔使固定板12021铰接连接在铰接槽12023内，使得固定板12021在不使用的状态下能够收纳在铰接槽12023内，从而减小防护壳体1201占用的空间，其中，铰接槽12023内设有磁铁，固定板12021的材质为铁，较为简单地使固定板12021固定收纳在铰接槽12023内。

本实施例的用于变电设备局部放电检测的检测装置在具体使用时，通过拨动夹块12062使其分开将超声波传感器11放入并松开夹块12062，第二弹簧120632推动夹块12062对超声波传感器11进行夹持固定，接着将固定板12021转出铰接槽12023并通过螺栓使其固定在变电站巡检机器人上，然后启动驱动电机12031使超声波传感器11由活动孔1208伸出，机器人动作使超声波传感器11贴合在变电设备的外侧壁上进行检测。

二、检测主机4

本实施例中的检测主机4的结构如图6所示，包括ARM处理器41、滤波处理模块42、AD转换模块43、同步处理模块44、FPGA算法处理模块45和通信模块46，滤波处理模块42、AD转换模块43、同步处理模块44、FPGA算法处理模块45和通信模块46分别与ARM处理器41相连，检测主机4通过通信模块46与IED前端检测单元3进行通信。

本实施例中的通信模块46为光纤通信模块、3G通信模块、TCP/IP通信模块、WIFI通信模块或USB通信模块，即IED前端检测单元3可以通过光纤通信、3G通信、TCP/IP通信、WIFI通信或USB通信的方式与检测主机4进行通信。

本实施例中的监测主机具有以下功能：

(1)实时检测：连续实时检测被测设备局部放电时产生的超声波信号，判断是否存在局放故障，并实时显示单个工频周期内检波信号的时域波形。

(2)图谱显示：具备检测时域信号的峰值、有效值、相位、放电次数等参量；具备周期图谱、统计图谱、趋势图谱、频谱图谱等多种图谱表达方式。

(3)多种分析功能：具备探测阀值、故障阀值、显示屏蔽、量程与统计、计量方式等设置分析功能。

(4)PD信息保存：保存重要的PD信息，如每次PD脉冲检波信号的峰值和PD发生的相位信息，统计单位时间内PD脉冲重复次数、检波幅值、相位、平均值以及单个工频周期内检波信号的时域波形、连续周期的时域波形、任意周期的图片文件等功能。

(5)图谱影印比对：内建常见缺陷、异常典型图谱，如：电晕放电、金属颗粒放电、空隙放电、悬浮放电等放电图谱。分析软件中也收集了本所在长期研发、售后服务中积累的以及国内外业内高度认同的相关典型图谱。通过自动相似性检索比对或人工印影比对功能，辅助试验人员确定缺陷性质和程度。

本实施例中的检测装置，可以在不停电的状态下对变压器、GIS等变电设备进行超声波局部放电检测，具备IP化、无线话、开放性、易使用、同步和便于后台管理、能够诊断分析并且便于校验与维护等优点，其中具体表现如下，

IP化：要求功能单元IP化设计原则，从底层开始即符合IEC61850的基础通信规约。功能单元IP化，可使检测装置(仪器)具备很强的组网、组态能力，从而实现开放性的局域和广域检测。

无线化：功能单元采用无线通信组网(支持有线)、电池供电(支持市电)的独立工作模式，可快速、独立地布置于不同检测位，形成临时或持续的检(监)测系统。

无线化，对短时检测，可省却大量的布线、收线等工作量；对长期在线监测，则省去布线工程。

开放性：可支持几个到几十个不同方式的检测单元协调工作，检测单元数量与检测项目可自由增减。主机、软件、检测单元及传感器，都可单独升级、校验及维护，整个检测系统具备很好的开放性。

易使用，针对目前在线监测系统安装难、维护难、校验难、效率低等问题，本实施例中的装置不需要安装、布线、现场维护、现场检验，可大大降低监测装置维护工作量，提高监测装置的可靠性与针对性。

同步：局放项目需要高精度的时基同步或相位同步，相关检测单元中可内嵌本所配套研制的无线同步单元，时基同步精度优于1μs，完全满足局放等高精度相位检测的时基要求。

便于后台管理：作为系统化的在线检测终端使用时，支持在站端接入主系统。

作为独立的检测系统搭载巡检机器人使用时，可通过4G等通信手段实现任意地点的远程组网。可在不同地点，建立多个后台管理分析平台，实现远程分析会诊。

诊断分析：分析软件中，内建相关技术规范规定的相关缺陷、异常典型图谱。也收集了本所在长期研发、售后服务中积累的，以及国内外业界高度认同的相关典型图谱。具备图谱相似度比对分析功能，可以自动检索图谱库中的缺陷、异常典型图谱，或人工图形印影比对，确定缺陷性质与程度。对数据指标，可以通过检索库中的标准数据或历史数据加以比对。

校验与维护：本系统可直接在相关实验室校验，通过备件替换直接由厂家维护。

本实施例中，变电站巡检机器人通过移动将超声波传感器11贴在变电设备的外侧壁上进行检测，通过本实施例中的防护壳体1201的设置，使得超声波传感器11、前置放大器2和IED前端检测单元3得到安装防护。其中，导向柱1204穿过通孔12064使得安装板1206得到限制使其只能沿着导向柱1204移动，通过第一弹簧1207的设置，使得第一弹簧1207始终推动安装板1206移向活动孔1208，使安装在安装板1206上的超声波传感器11伸出活动孔1208，便于超声波传感器11较佳地贴合在变电设备的外侧壁上，同时，由于第一弹簧1207可伸缩，使得机器人在带动超声波传感器11贴合变电设备时，超声波传感器11能够沿着活动孔1208移动，较佳地防止因机器人动作过大导致超声波传感器11的损坏。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于检测变电设备局部放电的检测装置，该装置安装在变电站巡检机器人上，其特征在于，包括超声波传感器模块(1)、前置放大器(2)、IED前端检测单元(3)、检测主机(4)和IED存储器(5)；所述的超声波传感器模块(1)通过前置放大器(2)与IED前端检测单元(3)相连；所述的IED存储器(5)与IED前端检测单元(3)相连；所述的IED前端检测单元(3)与检测主机(4)进行通信；所述的超声波传感器模块(1)包括超声波传感器(11)和传感器保护单元(12)；所述的超声波传感器(11)安装在传感器保护单元(12)内，传感器保护单元(12)安装在变电站巡检机器人上。

2.根据权利要求1所述的一种用于检测变电设备局部放电的检测装置，其特征在于，所述的传感器保护单元(12)包括防护壳体(1201)、连接结构(1202)、驱动结构(1203)、导向柱(1204)、移动板(1205)、安装板(1206)和第一弹簧(1207)；

所述的导向柱(1204)、移动板(1205)、安装板(1206)和第一弹簧(1207)分别安装在防护壳体(1201)内；所述的连接结构(1202)和驱动结构(1203)安装在防护壳体(1201)上；

所述的导向柱(1204)一端与防护壳体(1201)的前面板相连，另一端与防护壳体(1201)的后面板相连；

所述的移动板(1205)和安装板(1206)分别与导向柱(1204)活动连接，移动板(1205)安装在壳体后面板侧，安装板(1206)安装在壳体的前面板侧；

所述的第一弹簧(1207)套设在导向柱(1204)上，安装在移动板(1205)和安装板(1206)之间；

所述的超声波传感器(11)安装在安装板(1206)上；

所述的防护壳体(1201)的前面板上设有用于超声波传感器(11)穿过的活动孔(1208)；

所述的传感器保护单元(12)通过连接结构(1202)与巡检机器人相连。

3.根据权利要求2所述的一种用于检测变电设备局部放电的检测装置，其特征在于，所述的驱动结构(1203)包括驱动电机(12031)和丝杆(12032)；所述的驱动电机(12031)固定在防护壳体(1201)的后面板上；所述的移动板(1205)设有螺纹孔；所述的丝杆(12032)穿过螺纹孔后与移动板(1205)活动连接；所述的丝杆(12032)的一端与驱动电机(12031)相连。

4.根据权利要求3所述的一种用于检测变电设备局部放电的检测装置，其特征在于，所述的驱动结构(1203)设有限位子结构(12033)；所述的限位子结构(12033)安装在丝杆(12032)的另一端。

5.根据权利要求4所述的一种用于检测变电设备局部放电的检测装置，其特征在于，所述的限位子结构(12033)为挡环或挡块。

6.根据权利要求2所述的一种用于检测变电设备局部放电的检测装置，其特征在于，所述的安装板(1206)包括底板(12061)、夹块(12062)和压紧结构(12063)；所述的底板(12061)上设有用于导向柱(1204)穿过的通孔(12064)和用于容置压紧结构(12063)的滑动槽(12065)；所述的夹块(12062)与底板(12061)活动连接；所述的压紧结构(12063)与夹持结构(12062)相连。

7.根据权利要求6所述的一种用于检测变电设备局部放电的检测装置，其特征在于，所述的压紧结构(12063)包括导柱(120631)、第二弹簧(120632)和滑块(120633)；所述的导柱(120631)的两端分别与滑动槽(12065)的两端相连；所述的夹块(12062)的底部设有用于导柱(120631)穿过的通孔；所述的夹块(12062)通过该通孔与导柱(120631)活动连接；所述的滑块(120633)安装在滑动槽(12065)内，与滑动槽活动连接；所述的夹块(12062)与滑块(120633)相连；所述的第二弹簧(120632)套设在导柱(120631)上，安装在夹块(12062)与滑动槽(12065)内远离底板中心的侧面板之间。

8.根据权利要求2所述的一种用于检测变电设备局部放电的检测装置，其特征在于，所述的连接结构(1202)包括固定板(12021)、铰接柱(12022)和用于容置固定板(12021)的铰接槽(12023)；所述的铰接柱(12022)安装在固定板(12021)上；所述的固定板(12021)通过铰接柱(12022)与防护壳体(1201)铰接；所述的铰接槽(12023)设置在防护壳体(1201)上；所述的铰接槽(12023)内设有用于吸紧固定板(12021)的磁铁。

9.根据权利要求1所述的一种用于检测变电设备局部放电的检测装置，其特征在于，所述的检测主机(4)包括ARM处理器(41)、滤波处理模块(42)、AD转换模块(43)、同步处理模块(44)、FPGA算法处理模块(45)和通信模块(46)；所述的滤波处理模块(42)、AD转换模块(43)、同步处理模块(44)、FPGA算法处理模块(45)和通信模块(46)分别与ARM处理器(41)相连；所述的检测主机(4)通过通信模块(46)与IED前端检测单元(3)进行通信。

10.根据权利要求9所述的一种用于检测变电设备局部放电的检测装置，其特征在于，所述的通信模块(46)为光纤通信模块、3G通信模块、TCP/IP通信模块、WIFI通信模块或USB通信模块。

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