CN203350228U - 高压支柱瓷绝缘子超声波检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种高压支柱瓷绝缘子超声波检测装置，其超声波发射单元与信号调理单元连接，向超声波换能器输入高频脉冲电压信号。信号调理单元分别与超声波换能器和信号采集处理单元连接，通过超声换能器接收超声回波电压信号并进行放大滤波处理。信号采集处理单元与信号调理单元连接，对信号进行模数转换并对数字信号进行处理。操作显示单元与信号采集处理单元连接，控制检测装置的基本操作如增益调节、界面菜单等，以及波形的显示和打印通信。超声波换能器连接电网中高压支柱瓷绝缘子。本实用新型可准确检测到支柱绝缘子内部缺陷，且具有智能化程度高的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种超声波无损检测装置，具体涉及一种高压支柱瓷绝缘子超声波检测装置。
背景技术
高压增强型支柱瓷绝缘子在电力系统中应用广泛，较复合支柱绝缘子有良好的垂直性，但近年来随着电网的扩大，电力系统中的支柱瓷绝缘子断裂故障时有发生，有时造成的后果及其严重，对电网的安全运行及检修人员的安全构成了极大威胁。特别在近几年，66～330kV母线支柱瓷柱与高压隔离开关在运行中发生的断裂事故较多，其危害不亚于其他设备故障，会造成变电站、换流站、供电线路部分或全部停电，造成设备损害、电能损失甚至人员的伤亡。因此对支柱瓷绝缘子断裂故障的预防应高度重视，应及时发现并消除隐患。国家电网公司对此高度重视，相继制定监督标准，其中《72.5kV及以上电压等级支柱瓷绝缘子技术监督规定》明确规定：在安装高压支柱绝缘子前后必须要对其进行超声波检测，排除安装有安全隐患的绝缘子及确保安装环节中没有对高压支柱绝缘子造成新的损伤。该规定要求从投运之日起，三年为一个检测周期，三个检测周期后周期缩短为一年。根据电力公司对全国支柱瓷绝缘子运行统计来看，其运行十年后内部出现裂纹的几率会明显增加。
目前为预防运行中高压支柱瓷绝缘子和瓷套的断裂，主要检测方法是超声波检测法，该法能检测到绝缘子内部存在的裂纹、孔隙、气孔、夹层、生烧和杂质等缺陷。但超声绝缘子检测工作技术性较强，人员、仪器、操作等因素都会影响到检测结果的准确性，尤其是检测人员的水平和经验对缺陷的判断产生较大影响。因此开发研制的智能化支柱瓷绝缘子超声检测装置，可以根据检测结果自动给出探伤结论，无需人工判断，可极大提高检测的速度和准确性，减少人为因素的影响，防止缺陷的漏检和误判。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可准确检测到支柱绝缘子内部缺陷，且智能化程度高的高压支柱瓷绝缘子超声波检测装置。
为解决上述问题，本实用新型所设计的一种高压支柱瓷绝缘子超声波检测装置，主要由超声波发射单元、信号调理单元、信号采集处理单元和操作显示单元组成；其中
超声波发射单元包括电池、电压转换电路、发射电路和超声波换能器；电池的输出端与电压转换电路的输入端连接；电压转换电路的输出端连接发射电路的输入端；发射电路的输出端与超声换能器输入端相连；超声换能器连接待检测负载；
信号调理单元包括限幅稳压电路、可变增益放大电路和滤波电路；超声换能器的输出端连接限幅稳压电路的输入端；可变增益放大电路的输出端与滤波电路的输入端连接；
信号采集处理单元包括高速A/D、双口随机存储器（双口RAM）、现场可编程门阵列（FPGA）和中央处理器（CPU）；高速A/D的输入端与滤波电路的输出端相连，高速A/D的输出端与双口随机存储器的输入端连接；双口随机存储器连接中央处理器的输入端；现场可编程门阵列与中央处理器的相互连接，现场可编程门阵列的输出端分别连接高速A/D和双口随机存储器；电压转换电路连接中央处理器的输入端，发射电路连接中央处理器的输出端；可变增益放大电路连接中央处理器的输出端；
操作显示单元包括功能键盘和液晶显示器；功能键盘的输出端连接现场可编程门阵列，液晶显示器的输入端连接现场可编程门阵列。
作为改进，所述操作显示单元还进一步包括打印接口和通信接口；打印接口的输入端连接中央处理器，通信接口与中央处理器相互连接。
上述方案中，所述打印接口为USB接口。
上述方案中，所述通信接口为RS485接口。
上述方案中，所述电池为12V直流电源。
上述方案中，所述液晶显示器为TFT液晶屏幕。
与现有技术相比，本实用新型本实用新型基于超声检测技术实现对支柱瓷绝缘子检测，具有效率高，速度快，无需人工计算即可根据专家系统自动判断缺陷的大小、深度和类型的优点；并且采用高速A/D，双口RAM，FPGA等器件使本装置实现较高信号采样频率，通过FPGA对输出信号的显示，缓解CPU的处理量，从而提高了探伤的实时显示能力。
附图说明
图1为一种基于超声波的支柱瓷绝缘子检测装置的结构框图。
具体实施方式
一种高压支柱瓷绝缘子超声波检测装置，如图1所示，主要由超声波发射单元、信号调理单元、信号采集处理单元和操作显示单元组成。超声波发射单元与信号调理单元连接，向超声波发射单元内的超声波换能器输入高频脉冲电压信号。信号调理单元分别与超声波换能器和信号采集处理单元连接，通过超声换能器接收超声回波电压信号并进行放大滤波处理。信号采集处理单元与信号调理单元连接，对信号进行模数转换并对数字信号进行处理。操作显示单元与信号采集处理单元连接，控制检测装置的基本操作如增益调节、界面菜单等，以及波形的显示和打印通信。本实用新型的待检测的负载为电网中普通瓷支柱绝缘子和/或高强瓷支柱绝缘子。
上述超声波发射单元包括电池、电压转换电路、发射电路和超声波换能器。电池的输出端与电压转换电路的输入端连接。电压转换电路的输出端连接发射电路和CPU的一输入端。发射电路的输入端与电压转换电路和CPU的一输出端连接。发射电路的输出端连接超声换能器输入端。超声换能器连接待检测的负载。电池为12V直流电源，为装置提供电能。电压转换电路与电池连接，将12V电压转换为200V、5V、-5V、3.3V、2.5V、1.8V等直流电压，为发射电路及其他电路器件提供电压。发射电路产生1MHz至5MHz范围内的高频脉冲电压信号。
上述信号调理单元包括限幅稳压电路、可变增益放大电路和滤波电路。超声换能器的输出端连接限幅稳压电路的输入端。可变增益放大电路的输入端与限幅稳压电路和CPU的一输出端连接。滤波电路的输入端连接可变增益放大电路输出端。限幅稳压电路与超声换能器连接，接收超声换能器检测到的瓷瓶回波电压信号并隔离高压发射信号。可变增益放大电路与限幅稳压电路连接，将接收到的高频电压信号进行增益放大。可变增益放大电路可采用两级放大倍数可调电路，放大倍数可通过CPU调节，两级中间加入低通滤波器电路对信号进行滤波。滤波电路与可变放大电路连接，将放大后的回波信号进行初步的降噪滤波处理。
上述信号采集处理单元包括高速A/D，双口RAM、FPGA和CPU。高速A/D的输入端与滤波电路和FPGA的一输出端连接。双口RAM的输入端与高速A/D和FPGA的一输出端连接。双口RAM的输出端连接CPU的一输入端。CPU的控制端连接FPGA的一输入端。高速A/D将初步滤波后的模拟信号转换为数字信号，转换的频率由FPGA给出。双口RAM对转换后的数字信号进行存储，存储地址由FPGA产生。CPU通过FPGA提供的地址信息对信号进行读取并对其进行各种算法处理。
上述操作显示单元包括功能键盘、液晶显示、打印接口、通信接口。功能键盘的输出端连接FPGA的一输入端。FPGA的一输出端与液晶显示电路、CPU的输入端连接。CPU的一输出端通过打印接口与打印机连接。CPU的一输出端通过通信接口与外部上位机连接。功能键盘通过FPGA对硬件平台进行整体控制。液晶显示单元通过FPGA将CPU处理后的各种数据进行显示。液晶显示采用5.7英寸高亮度TFT液晶屏幕，640×480分辨率，颜色亮度可调，强光下清晰可见。打印接口与CPU的一输出端口连接，将生成报告后的数据通过打印机打印或经上位机进行保存，接口方式采用USB总线形式。通信接口与CPU的一输出端口连接，采用RS485与上位机进行远距离通信和数据网上传输。
本实用新型工作时，超声波发射电路与超声波换能器连接，在CPU控制触发下形成高压脉冲使超声换能器振动形成超声波，并在瓷瓶中传播，当声波遇到声阻抗变化界面时将产生反射，超声波换能器接收反射波并转换为电压信号。信号调理单元接收电压信号并对其进行放大滤波处理。信号采集处理单元对进行初步处理的回波信号进行模数转换，并将信号送至CPU中。CPU利用内部存储的软件对数字信号进行处理，当瓷瓶中存在缺陷时装置产生声光报警信号，随后生成探伤报告。USB接口实现同上位机通讯，并具有直接与打印机相连接打印探伤报告的功能，从而实现支柱瓷绝缘子的智能化探伤。
Claims (6)
1.高压支柱瓷绝缘子超声波检测装置，其特征在于：主要由超声波发射单元、信号调理单元、信号采集处理单元和操作显示单元组成；其中
超声波发射单元包括电池、电压转换电路、发射电路和超声波换能器；电池的输出端与电压转换电路的输入端连接；电压转换电路的输出端连接发射电路的输入端；发射电路的输出端与超声换能器输入端相连；超声换能器连接待检测负载；
信号调理单元包括限幅稳压电路、可变增益放大电路和滤波电路；超声换能器的输出端连接限幅稳压电路的输入端；可变增益放大电路的输出端与滤波电路的输入端连接；
信号采集处理单元包括高速A/D、双口随机存储器、现场可编程门阵列和中央处理器；高速A/D的输入端与滤波电路的输出端相连，高速A/D的输出端与双口随机存储器的输入端连接；双口随机存储器连接中央处理器的输入端；现场可编程门阵列与中央处理器的相互连接，现场可编程门阵列的输出端分别连接高速A/D和双口随机存储器；电压转换电路连接中央处理器的输入端，发射电路连接中央处理器的输出端；可变增益放大电路连接中央处理器的输出端；
操作显示单元包括功能键盘和液晶显示器；功能键盘的输出端连接现场可编程门阵列，液晶显示器的输入端连接现场可编程门阵列。
2.根据权利要求1所述的高压支柱瓷绝缘子超声波检测装置，其特征在于：所述操作显示单元还进一步包括打印接口和通信接口；其中打印接口的输入端连接中央处理器，通信接口与中央处理器相互连接。
3.根据权利要求2所述的高压支柱瓷绝缘子超声波检测装置，其特征在于：所述打印接口为USB接口。
4.根据权利要求2所述的高压支柱瓷绝缘子超声波检测装置，其特征在于：所述通信接口为RS485接口。
5.根据权利要求1所述的高压支柱瓷绝缘子超声波检测装置，其特征在于：所述电池为12V直流电源。
6.根据权利要求1所述的高压支柱瓷绝缘子超声波检测装置，其特征在于：所述液晶显示器为TFT液晶屏幕。
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| CN107991387A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-05-04 | 天津恒枫东晟科技有限公司 | 一种管道超声波导波检测系统 |
| CN111426919A (zh) * | 2020-04-08 | 2020-07-17 | 国网山西省电力公司电力科学研究院 | 基于激光诱导超声的盆式绝缘子检测装置 |
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