CN205539331U - 一种1000kVGIS超声波在线检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种1000kVGIS超声波在线检测装置，涉及电子技术领域,在1000KV GIS外壳或盆式绝缘子上安装设超声波探头，超声探头实时采集GIS内部放电信号，并将这些信号用光纤传输到光中继站，转化为电信号后经过放大、处理和存储。本实用新型提供的1000kVGIS超声波在线检测装置，适用于常用的1000kV 气体绝缘组合电器局部放电缺陷检测领域,有效解决了传统检测方法定位不精确、反应缓慢等问题，值得广泛推广与使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种特高压设备局部放电检测方法技术领域，尤其是涉及一种1000kVGIS超声波在线检测装置。
背景技术
局部放电是金属封闭气体绝缘组合电器(GIS)中局部区域内发生的放电现象，如果局部放电长期存在，将会造成绝缘的破坏，从而导致GIS内部发生贯穿性击穿。目前在电网中广泛应用的GIS局部放电超声检测装置，能够在GIS运行中实现对内部放电的检测和准确定位，对及时发现设备隐患具有重要作用。
但目前缺乏必要的技术手段实现对GIS设备局部放电情况的实时监测系统，这对设备实际运行状况的评定及状态检修十分不利，从而无法在电网安全稳定运行与设备停电检修之间达到最优化平衡。
申请号为201410049395.4的专利公开一种适用于特高压换流变压器绕组内部局部放电定位方法及装置，按数据流向连接顺序依次包括：DFB激光器、光纤起偏器集成模块、单相三柱并联结构传播电路、光纤检偏器集成模块、PIN光电探测器及处理模块、16通道局部放电同步检测系统、特高压换流变压器绕组内部局部放电定位系统；在单相三柱并联结构传播电路中内置16个光纤电流传感单元，获取局部放电信号比例关系，并分析与外接阀侧套管、网侧套管和铁芯接地的局部放电信号的关联特征，实现换流变压器现场局部放电试验中干扰信号的辨识及多柱并联网侧及阀侧放电源的定位。可有效地判别设备绝缘状况，为专家综合评估特高压换流变性能提供依据。
申请号为201510106402.4的专利公开一种交流特高压主变调变联合局部放电试验系统，包括变频电源、试验变压器、补偿电抗器、电容分压器、局部放电检测系统、以及调压补偿变压器和交流特高压主体变压器，变频电源的输出端与试验变压器的低压侧连接，试验变压器的高压侧与调压补偿变压器的低压侧连接，调压补偿变压器的高压侧与交流特高压主体变压器的低压侧连接，在试验变压器和调压补偿变压器之间并联补偿电抗器和电容分压器，在交流特高压主体变压器和调压补偿变压器上均装有局部放电检测系统。
然而，针对特高压的具体情况，会出现不同的局限性，所以本实用新型通过分析局部放电产生时的超声波信号，结合当前电子信息技术的具体情况，提出一种1000kVGIS超声波在线检测装置整体设计方案。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种1000kVGIS超声波在线检测装置，解决了现有1000kVGIS局部放电缺陷检测手段定位不精确、反应缓慢的问题。
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：1000kVGIS超声波在线检测装置，所述检测系统包括采集前端、信息处理单元，所述采集前端包括若干超声波检测探头，所述检测探头上部设置基准传感器，所述检测探头下部设置光电转换模块。
进一步地，所述基准传感器接收GIS内部的局部放电信号并转换为光纤信号传输至光端机，在所述光端机内经前置功率放大器放大后传输至远端的中央控制机；在所述中央控制机内，由通道分布式高速数据采集系统对所接收到的局部放电信号进行分析并上传至变电站监控系统。
进一步地，所述基准传感器采用压电陶瓷材料的外置式传感器，在局放产生的机械应力作用下利用压电陶瓷的正压电效应产生交变电场，并将声信号转换为电信号。
进一步地，所述前置功率放大器为增益可调的前置放大器，其输入端分别连接两个耦合电容与两个接地电阻构成高通滤波器滤除低频噪声干扰。
进一步地，在所述信息处理单元中，基准传感器将接收到的采样信号通过前端信号调理电路的处理后，再经过射频耦合器隔离和高速A/D转换器将模拟信号数字化；最后再由DS将转换过来的数字信号读取并存入RAM中。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供的一种1000kVGIS超声波在线检测装置，包括放电量采集、信号放大、过滤、处理、传输及显示单元，充分应用了GIS内部局部放电系统原理，使用超声波方法进行定位检测，不仅能耗低、无污染，而且定位快速准确，同时，对低频谐振式传感器采集到的放电信号，设置前置放大单元，从而获得较大的增益，为了防止干扰，使信号传输不失真，处理信号可以通过光中继站和中央控制室机柜实现光电隔离传输，并最终输出至高速数据采集卡进行数据处理。本实用新型满足恶劣工况的需要，并通过基于DSP和CPLD的多通道分布式高速数据采集处理系统，即使处于强震动、强电磁干扰等相对恶劣工况，也可有效减少现场强电磁环境对检测数据产生的影响，工程实际应用效果良好，值得广泛推广与使用。
附图说明
图1是本实用新型的超声波在线检测系统框图。
图2是本实用新型的局部在线检测系统结构原理图。
图3是本实用新型前置功率放大器电路图。
图4是本实用新型信息处理单元组成结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
如图1至图4所示，本实用新型采用如下技术方案：超声波测量法原理和局部放电系统图如图1、图2所示，基准传感器安装在GIS外壳上，不会对GIS运行和操作产生任何影响，其通常测量20～100KHZ频率范围，可以剔除外界的干扰信号，获得较好的信噪比，抗电磁干扰性能好，原理简单可以实现放电类别识别和定位，易于实现在线监测。在1000KV GIS外壳或盆式绝缘子上安装设超声波探头。包括若干超声波检测探头，探头上部设有基准传感器，下部设有光电转换模块，基准传感器接收GIS内部的局部放电信号并转换为光纤信号传输至光端机。
高灵敏度传感器对局部放电检测效果影响较大，系统采用压电陶瓷为材料的NU40A18TR外置式传感器，在局放产生的机械应力作用下利用压电陶瓷的正压电效应产生交变电场，声传感器将其转换为电信号。利用此基准传感器来接收GIS表面产生的机械振动，其灵敏度大于-80dB，频带在17至220千赫之间，谐振频率40千赫。
由于超声波传播过程中衰减较快，因此需要选用增益较大的前置放大单元，如图3所示，前置放大电路采用增益可调的前置放大器AD620，其输入端连接两个0.1μF耦合电容与100kΩ的接地电阻R1、R2构成高通滤波器滤除低频噪声干扰，管脚4、管脚7与电源相连接，管脚5与地相接，管脚1、管脚8与电阻Rg进行连接，Rg为增益可以调节的电阻。在保证信号不失真情况下获得最大增益，Rg取210Ω满足频率40kHz左右信号检测要求，便可得增益G。
超声探头实时采集GIS放电信号并将这些信号用光纤传输到光中继站，转化为电信号后经过放大、处理和存储，基准传感器接收到的采样信号通过前端信号调理电路的处理后再经过射频耦合器隔离和高速A/D转换器将模拟信号数字化；最后再由DSP将转换过来的数字信号读取并存入RAM中，如图4所示。
CPLD采用Altera公司EPM7128S(PLCC84)芯片，DSP采用TI公司的DSP TMS320C6713。基于DSP和CPLD的多通道分布式高速数据采集系统能够实现同时采集现场多个基准传感器检测到的数据。在逻辑控制模块CPLD的作用下,DSP控制信号能够产生同步采样信号，来控制不同信号的采集，以及模数转换模块进行采样和A/D转换。各模数采集卡中的数据由DSP读取并存储在RAM中，去除噪声干扰和取样分析工作也在DSP中完成，最后将处理后数据通过网络接口传送至变电站监控端。
在实际应用中，2013年03月12日12:30，某特高压变电站#1主变1000KV侧GIS组合电器C相隔接组合气室与母线气室间盆式绝缘子闪络放电，#1主变三侧开关跳闸后失电，造成华中地区部分电网波动。12:24超声波在线检测系统发出告警信号，C相C-T1通道放电量达到146pC，脉冲个数233，C-T1通道即为安装在C相隔接组合气室与母线气室间盆式绝缘子的超声波探头，通过检测判断显示放电类型为盆式绝缘子放电。由于故障电流较大，#1主变保护动作GIS设备停电，放电现象消失，所以只能够放电初期信号进行采集；将故障间隔GIS转检修后解体检查，发现绝缘子内部出现长且深的裂纹，与超声波检测系统检测结果一致。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种1000kVGIS超声波在线检测装置，所述检测系统包括采集前端、信息处理单元，其特征在于：所述采集前端包括若干超声波检测探头，所述检测探头上部设置基准传感器，所述检测探头下部设置光电转换模块。
2.如权利要求1所述的1000kVGIS超声波在线检测装置，其特征在于：所述基准传感器接收GIS内部的局部放电信号并转换为光纤信号传输至光端机，在所述光端机内经前置功率放大器放大后传输至远端的中央控制机；在所述中央控制机内，由通道分布式高速数据采集系统对所接收到的局部放电信号进行分析并上传至变电站监控系统。
3.如权利要求1或2所述的1000kVGIS超声波在线检测装置，其特征在于：所述基准传感器采用压电陶瓷材料的外置式传感器，在局放产生的机械应力作用下利用压电陶瓷的正压电效应产生交变电场，并将声信号转换为电信号。
4.如权利要求2所述的1000kVGIS超声波在线检测装置，其特征在于：所述前置功率放大器为增益可调的前置放大器，其输入端分别连接两个耦合电容与两个接地电阻构成高通滤波器滤除低频噪声干扰。
5.如权利要求3所述的1000kVGIS超声波在线检测装置，其特征在于：在所述信息处理单元中，基准传感器将接收到的采样信号通过前端信号调理电路的处理后，再经过射频耦合器隔离和高速A/D转换器将模拟信号数字化；最后再由DS将转换过来的数字信号读取并存入RAM中。
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| CN106932698A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-07-07 | 三峡大学 | 一种输电线路复合绝缘子缺陷检测的带电作业装置 |
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