CN205562732U - 组合电器局部放电多信息融合诊断装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及局部放电检测设备技术领域，尤其涉及一种组合电器局部放电多信息融合诊断装置。本实用新型是由特高频信号转换模块、高频信号转换模块、超声信号转换模块、工频信号转换模块均和采集分析模块相连接。本实用新型可同时检测局部放电的特高频信号、高频电流信号及超声波信号，通过对这三类声电信号进行对比分析，抗干扰能力强，定位精准，大大提高检测结果的有效性和可靠性。既避免了线缆传输模拟信号所造成的衰减，同时使得本装置的布线更为简洁，现场应用更为灵活。可实现高、低速数据采集器的同步启动、并行采集。本实用新型基于虚拟仪器技术，成本比较低，且开发周期短，结构灵活，有很强的扩展性。
Description
技术领域
本实用新型涉及局部放电检测设备技术领域，尤其涉及一种组合电器局部放电多信息融合诊断装置。
背景技术
气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,
GIS)由于占地面积少、受外界环境影响小、运行安全可靠和维护简单等优点，近几十年来在国内外得到越来越广泛的运用。但在GIS的制造和装配过程中，往往由于工艺等问题会使GIS内部留下一些小的缺陷，如金属微粒、绝缘气隙等，这些微小的缺陷在GIS运行过程中可能会发展为危险的放电通道，并最终引起绝缘击穿事故。因此，为预防GIS设备的绝缘故障，保障电力系统的安全运行，对运行中的GIS进行局部放电监测就显得日益重要。
在GIS局部放电监测中，发现设备存在局部放电后快速准确地对局部放电定位，以制定高效可行的设备检修维护方案，这对于迅速排除故障隐患，保障系统安全运行具有重要的意义。因此，局部放电定位技术在GIS现场安全维护中得到广泛的关注。目前，国内外多采用特高频(UHF)法和超声法进行局部放电定位。特高频法由于原理简单、灵敏高的优点得到广泛的应用，但它难以实现设备缺陷的准确定位。特别是当缺陷位于绝缘子附近时，难以准确确定其所在的气室，这就增加了检修维护的复杂性。超声波定位法虽然灵敏度较好，定位准确度高，但其有效范围较小，现场应用时工作较为繁重。因此，如何有效结合两者的优点，实现快速准确定位，成为近年来现场维护人员关注的焦点。
目前基于声电联合方法开发有很多便携式GIS局放检测系统，此类系统如果采用降频处理，因采样率低，不能用于局放定位。如果用于定位，因超高频信号要求的采样频率很高，一般采用超高速示波器作为系统硬件平台，这样受其板载存储空间的限制，连续采样的长度有限，无法获得足够多的局部放电脉冲信号用于放电的幅值相位分布图谱分析，因此不能进行放电诊断。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种组合电器局部放电多信息融合诊断装置，该装置能对GIS局部放电的特高频信号、高频电流信号和超声波信号进行同步检测，对局部放电源进行定位，并具有抗现场干扰能力强，局部放电检测的准确性高，测量简便效率高的特点。
为达到上述发明目的，本实用新型采用以下技术方案实现的：
组合电器局部放电多信息融合诊断装置，其中特高频信号转换模块、高频信号转换模块、超声信号转换模块、工频信号转换模块均和采集分析模块相连接。
所述特高频信号转换模块包括特高频信号传感器、特高频信号调理器、特高频信号无线发射器和特高频信号无线接收器；其中，特高频信号传感器、特高频信号调理器、特高频信号无线发射器及特高频信号无线接收器依次连接，特高频信号无线接收器的另一端连接高速同步并行数据采集器；
所述高频信号转换模块包括高频信号传感器、高频信号调理器、高频信号无线发射器和高频信号无线接收器；其中，高频信号传感器、高频信号调理器、高频信号无线发射器及高频信号无线接收器依次连接，高频信号无线接收器的另一端与高速同步并行数据采集器相连接；
所述超声信号转换模块包括超声信号传感器、超声信号调理器、超声信号无线发射器和超声信号无线接收器；其中，超声信号传感器、超声信号调理器、超声信号无线发射器及超声信号无线接收器依次相连接，超声信号无线接收器的另一端同低速同步并行数据采集器相连接；
所述工频信号转换模块包括工频信号传感器、工频信号调理器、工频信号无线发射器和工频信号无线接收器；其中，工频信号传感器、工频信号调理器、工频信号无线发射器及工频信号无线接收器，依次相连接，工频信号无线接收器的另一端同低速同步并行数据采集器相连接；
所述采集分析模块包括高速同步并行数据采集器、低速同步并行数据采集器和笔记本电脑；其中，高速同步并行数据采集器和低速同步并行数据采集器安装在同一PXI机架中，通过机架数据总线连接，并通过PCI Express接口与笔记本电脑网口相连接。
所述特高频信号传感器检测到的信号经特高频信号调理器处理后，由特高频信号无线发射器发送至特高频信号无线接收器，再连接至高速同步并行数据采集器；
所述高频信号传感器检测到的信号经高频信号调理器处理后，由高频信号无线发射器发送至高频信号无线接收器，再连接至高速同步并行数据采集器；
所述超声信号传感器检测到的信号经超声信号调理器处理后，由超声信号无线发射器发送至超声信号无线接收器，再连接至低速同步并行数据采集器；
所述工频信号传感器检测到的信号经工频信号调理器处理后，由工频信号无线发射器发送至工频信号无线接收器，再连接至低速同步并行数据采集器；
所述的高速同步并行数据采集器将局部放电脉冲信号本身作为触发信号，该触发信号通过高速同步并行数据采集器的触发信号输出端口经高频同轴屏蔽信号线同步输出至低速同步并行数据采集器的触发信号输入端口。
所述特高频信号传感器的检测带宽为300MHz～1500MHz，所述的高频信号传感器的检测带宽为0.5MHz～30MHz，所述的超声信号传感器的检测带宽为20kHz～200kHz，所述的工频信号传感器耦合被检运行设备的工频电压信号。
所述笔记本电脑安装有基于LabVIEW虚拟仪器平台开发系统。
与现有技术相比，本实用新型的优点如下：
本实用新型是基于虚拟仪器技术的组合电器局部放电多信息融合诊断装置，与现有技术相比具有以下四方面的创新点：
1、本实用新型可同时检测局部放电的特高频信号、高频电流信号及超声波信号，通过对这三类声电信号进行对比分析，抗干扰能力强，定位精准，大大提高检测结果的有效性和可靠性。
2、本实用新型中的传感器调理器与数据采集器之间采用无线数据传输方式，优点在于既避免了线缆传输模拟信号所造成的衰减，同时使得本装置的布线更为简洁，现场应用更为灵活。
3、本实用新型集成高速同步并行数据采集器和低速同步并行数据采集器于一体，高速同步并行数据采集器以局部放电脉冲信号为触发信号，同时将该信号同步至低速同步并行数据采集器，实现高、低速数据采集器的同步启动、并行采集。
4、本实用新型基于虚拟仪器技术，成本比较低，且开发周期短，结构灵活，有很强的扩展性。
附图说明
图1为组合电器局部放电多信息融合诊断装置的总体结构图。
图中：特高频信号转换模块1，高频信号转换模块2，超声信号转换模块3，工频信号转换模块4，采集分析模块5，特高频信号传感器11，特高频信号调理器12，特高频信号无线发射器13，特高频信号无线接收器14，高频信号传感器21，高频信号调理器22，高频信号无线发射器23，高频信号无线接收器24，超声信号传感器31，超声信号调理器32，超声信号无线发射器33，超声信号无线接收器34，工频信号传感器41，工频信号调理器42，工频信号无线发射器43，工频信号无线接收器44，高速同步并行数据采集器51，低速同步并行数据采集器52，笔记本电脑53。
具体实施方式
实施例，参照图1，一种组合电器局部放电多信息融合诊断装置，包括特高频信号转换模块1、高频信号转换模块2、超声信号转换模块3、工频信号转换模块4和采集分析模块5。其中，特高频信号转换模块1、高频信号转换模块2、超声信号转换模块3、工频信号转换模块4均和采集分析模块5相连接。
所述的特高频信号转换模块1包括特高频信号传感器11、特高频信号调理器12、特高频信号无线发射器13和特高频信号无线接收器14。特高频信号传感器11、特高频信号调理器12、特高频信号无线发射器13及特高频信号无线接收器14依次连接，特高频信号无线接收器14的另一端连接高速同步并行数据采集器51。
工作时，特高频信号传感器11检测到的信号经特高频信号调理器12处理后，由特高频信号无线发射器13发送至特高频信号无线接收器14，再连接至高速同步并行数据采集器51。
所述的高频信号转换模块2包括高频信号传感器21、高频信号调理器22、高频信号无线发射器23和高频信号无线接收器24。高频信号传感器21、高频信号调理器22、高频信号无线发射器23及高频信号无线接收器24依次连接，高频信号无线接收器24的另一端与高速同步并行数据采集器51相连接。
工作时，高频信号传感器21检测到的信号经高频信号调理器22处理后，由高频信号无线发射器23发送至高频信号无线接收器24，再连接至高速同步并行数据采集器51；
所述的超声信号转换模块3包括超声信号传感器31、超声信号调理器32、超声信号无线发射器33和超声信号无线接收器34。超声信号传感器31、超声信号调理器32、超声信号无线发射器33及超声信号无线接收器34依次相连接，超声信号无线接收器34的另一端同低速同步并行数据采集器52相连接。
工作时，超声信号传感器31检测到的信号经超声信号调理器32处理后，由超声信号无线发射器33发送至超声信号无线接收器34，再连接至低速同步并行数据采集器52；
所述的工频信号转换模块4包括工频信号传感器41、工频信号调理器42、工频信号无线发射器43和工频信号无线接收器44。工频信号传感器41、工频信号调理器42、工频信号无线发射器43及工频信号无线接收器44，依次相连接，工频信号无线接收器44的另一端同低速同步并行数据采集器52相连接。
工作时，工频信号传感器41检测到的信号经工频信号调理器42处理后，由工频信号无线发射器43发送至工频信号无线接收器44，再连接至低速同步并行数据采集器52；
所述的采集分析模块5包括高速同步并行数据采集器51、低速同步并行数据采集器52和笔记本电脑53，高速同步并行数据采集器51和低速同步并行数据采集器52安装在同一PXI机架中，通过机架数据总线连接，并通过PCI Express接口与笔记本电脑53网口相连接，笔记本电脑53安装有基于LabVIEW虚拟仪器平台开发的系统软件，负责控制、处理、分析和显示。所述LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发， LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。
所述的高速同步并行数据采集器51将局部放电脉冲信号本身作为触发信号，该触发信号通过高速同步并行数据采集器51的触发信号输出端口经高频同轴屏蔽信号线同步输出至低速同步并行数据采集器52的触发信号输入端口。
所述的特高频信号传感器11的检测带宽为300MHz～1500MHz，所述的高频信号传感器21的检测带宽为0.5MHz～30MHz，所述的超声信号传感器31的检测带宽为20kHz～200kHz，所述的工频信号传感器41耦合被检运行设备的工频电压信号。
所述的笔记本电脑53负责控制、处理、分析和显示，通过系统软件的人机交互界面为操作者提供系统配置参数的选择，包括采样率、采样长度、触发水平、采样幅值范围、相位校准偏移等相关参数；数据采集过程中，系统实时显示采样的原始波形和数据，并监控数据采集状态；分析功能可以根据需要选择原始波形数据或计算后的PRPD图谱数据，并根据局部放电判断方法和局部放电源定位方法进行识别局部放电分析；
利用本装置进行局部放电判断方法是：当所述的组合电器局部放电多信息融合诊断装置1开始正常工作后，所述的采集分析模块5通过高速同步并行数据采集器51、低速同步并行数据采集器52同时接收到所述的特高频信号传感器11、高频信号传感器21、超声信号传感器31耦合的特高频信号、高频电流信号和超声信号中的一种或多种，通过对几类声电信号进行对比分析，排除干扰信号，即可直接判断待测变电站气体绝缘开关存在局部放电。
所述诊断装置的局部放电源定位方式，是基于本装置的多路特高频信号的幅值或者时差、特高频与超声波信号时差或者多路超声波信号时差进行定位的。所述的时差基于能量积累法求得的，所述的局部放电源的定位包括初步定位和精确定位。
Claims (5)
1.组合电器局部放电多信息融合诊断装置，其特征在于：特高频信号转换模块（1）、高频信号转换模块（2）、超声信号转换模块（3）、工频信号转换模块（4）均和采集分析模块（5）相连接。
2.根据权利要求1所述的组合电器局部放电多信息融合诊断装置，其特征在于：所述特高频信号转换模块（1）包括特高频信号传感器（11）、特高频信号调理器（12）、特高频信号无线发射器（13）和特高频信号无线接收器（14）；其中，特高频信号传感器（11）、特高频信号调理器（12、特高频信号无线发射器（13）及特高频信号无线接收器（14）依次连接，特高频信号无线接收器（14）的另一端连接高速同步并行数据采集器（51）；
所述高频信号转换模块（2）包括高频信号传感器（21）、高频信号调理器（22）、高频信号无线发射器（23）和高频信号无线接收器（24）；其中，高频信号传感器（21）、高频信号调理器（22）、高频信号无线发射器（23）及高频信号无线接收器（24）依次连接，高频信号无线接收器（24）的另一端与高速同步并行数据采集器（51）相连接；
所述超声信号转换模块（3）包括超声信号传感器（31）、超声信号调理器（32）、超声信号无线发射器（33）和超声信号无线接收器（34）；其中，超声信号传感器（31）、超声信号调理器（32）、超声信号无线发射器（33）及超声信号无线接收器（34）依次相连接，超声信号无线接收器（34）的另一端同低速同步并行数据采集器（52）相连接；
所述工频信号转换模块（4）包括工频信号传感器（41）、工频信号调理器（42）、工频信号无线发射器（43）和工频信号无线接收器（44）；其中，工频信号传感器（41）、工频信号调理器（42）、工频信号无线发射器（43）及工频信号无线接收器（44），依次相连接，工频信号无线接收器（44）的另一端同低速同步并行数据采集器（52）相连接；
所述采集分析模块（5）包括高速同步并行数据采集器（51）、低速同步并行数据采集器（52）和笔记本电脑（53）；其中，高速同步并行数据采集器（51）和低速同步并行数据采集器（52）安装在同一PXI机架中，通过机架数据总线连接，并通过PCI Express接口与笔记本电脑（53）网口相连接。
3.根据权利要求2所述的组合电器局部放电多信息融合诊断装置，其特征在于：所述特高频信号传感器（11）检测到的信号经特高频信号调理器（12）处理后，由特高频信号无线发射器（13）发送至特高频信号无线接收器（14），再连接至高速同步并行数据采集器（51）；
所述高频信号传感器（21）检测到的信号经高频信号调理器（22）处理后，由高频信号无线发射器（23）发送至高频信号无线接收器（24），再连接至高速同步并行数据采集器（51）；
所述超声信号传感器（31）检测到的信号经超声信号调理器（32）处理后，由超声信号无线发射器（33）发送至超声信号无线接收器（34），再连接至低速同步并行数据采集器（52）；
所述工频信号传感器（41）检测到的信号经工频信号调理器（42）处理后，由工频信号无线发射器（43）发送至工频信号无线接收器（44），再连接至低速同步并行数据采集器（52）；
所述的高速同步并行数据采集器（51）将局部放电脉冲信号本身作为触发信号，该触发信号通过高速同步并行数据采集器（51）的触发信号输出端口经高频同轴屏蔽信号线同步输出至低速同步并行数据采集器（52）的触发信号输入端口。
4.根据权利要求2所述的组合电器局部放电多信息融合诊断装置，其特征在于：所述特高频信号传感器（11）的检测带宽为300MHz～1500MHz，所述的高频信号传感器（21）的检测带宽为0.5MHz～30MHz，所述的超声信号传感器（31）的检测带宽为20kHz～200kHz，所述的工频信号传感器（41）耦合被检运行设备的工频电压信号。
5.根据权利要求2所述的组合电器局部放电多信息融合诊断装置，其特征在于：所述笔记本电脑（53）安装有基于LabVIEW虚拟仪器平台开发系统。
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Cited By (2)
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| CN105759187A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-07-13 | 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 | 组合电器局部放电多信息融合诊断装置 |
| CN112014691A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-12-01 | 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院 | 电力物联网下多信息融合的局部放电检测终端及方法 |
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