CN213957535U

CN213957535U - 一种四通道多功能局部放电诊断与定位装置

Info

Publication number: CN213957535U
Application number: CN202022090067.2U
Authority: CN
Inventors: 唐明; 刘玄第; 高原; 吕永勃
Original assignee: Zhuhai Huawang Technology Co ltd
Current assignee: Zhuhai Huawang Technology Co ltd
Priority date: 2020-09-22
Filing date: 2020-09-22
Publication date: 2021-08-13
Anticipated expiration: 2030-09-22

Abstract

本实用新型公开一种四通道多功能局部放电诊断与定位装置，包括传感器模块、信号预处理模块、数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块和人机交互模块。传感器模块包括四路输入通道，根据测试需求连接暂态地电波传感器、高频电流传感器、特高频传感器或超声传感器等，可同步测量多个被测设备或同一设备多个位置上的局部放电信息；通过预处理电路的处理，提取有效频段的波形；通过数据采集模块将放电波形转换为数字信号，经数据传输模块传输至数据处理模块进行处理，获取放电信息、多种局放谱图及放电定位信息，并经人机交互模块进行展示，用于测试人员的分析与诊断。本实用新型适用于开关柜、GIS和变压器设备的局部放电诊断与定位。

Description

一种四通道多功能局部放电诊断与定位装置

技术领域

本实用新型属于电气设备检测技术领域，具体涉及了一种四通道多功能局部放电诊断与定位装置。

背景技术

电力设备的绝缘在强电场作用下局部范围内发生的放电称为局部放电。绝缘中的某些薄弱部位在高电场作用下发生局部放电是普遍存在的问题，在一定条件下会导致绝缘劣化甚至击穿。对运行中的设备要加强监测，当局部放电超过一定程度时，应将设备退出运行，进行检修或更换。局部放电带电检测或在线监测可以减少停电检修所耗费的人力、物力和财力，可随时了解设备的绝缘状况及发展趋势，对于及时发现潜伏性的故障具有重要的意义。

当介质内部发生局部放电时，伴随许多现象，如电脉冲的产生、介质损耗的增大和电磁波辐射；而也有属于非电类的，如光、热、噪声、媒介物质压力和化学方面的变化等，这些现象均可用以判断局部放电是否存在，目前应用于电力设备局部放电检测较为成熟的方法主要是暂态地电波法、超声监测法、超高频法、高频电流法等。

现有的局放检测仪器多是应用于单一的电力设备检测中，并对该种电力设备提供特定的某一种检测方法，当外界干扰和该种传感器的频段重合时，往往会严重影响放电状态的判断。此外，现有的局放检测仪多是使用单通道或双通道，难以实现对放电位置的定位，现场使用时多有不便之处。

如何解决现场应用过程中环境差异大、外部干扰不确定、定位困难的问题，是提高电力设备局放检测水平中的关键点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有局放检测仪器存在的不足，提供了一种四通道多功能局部放电诊断与定位装置。该装置可以实现开关柜、GIS(气体绝缘全封闭组合电器)和变压器的快速局放诊断与定位。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种四通道多功能局部放电诊断与定位装置，包括依次相连接的传感器模块、信号预处理模块、数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块和人机交互模块；所述的传感器模块设有四路输入通道，分别接入4个测试传感器或者接入3个测试传感器和1个同步信号传感器；所述的信号预处理模块包括依次相连接前置放大电路、组合滤波电路和程控放大电路；所述的传感器模块与前置放电电路相连接；所述的程控放大电路与数据采集模块连接。

在本实用新型中，所述的传感器模块，用于连接传感器，并将感应信号传输给信号预处理模块；所述的信号预处理模块，用于对传感信号进行放大、滤波、再放大处理后传输给数据采集模块；所述的数据采集模块，用于采集测试数据并进行模数转换；所述的数据处理模块，用于对测试数据进行分析，生成PRPD/PRPS谱图，进行放电判断，并对放电点进行定位；所述的人机交互模块，用于展示测试数据的波形并展示放电分析和定位结果。

本实用新型进一步说明，所述的信号预处理模块与数据采集模块集成为一体，作为测试主机；所述的数据处理模块和人机交互模块集成为便携式计算机；所述的测试主机与便携式计算机通过数据传输模块进行数据传输。

本实用新型进一步说明，所述的数据传输模块采用USB接口模块。

本实用新型进一步说明，所述的测试传感器为暂态地电波传感器、高频电流传感器、特高频传感器或者超声波传感器中的一种。测试传感器根据不同的被测设备进行选择，例如对开关柜进行局放检测时选用暂态地电波传感器；对GIS盆子进行局放检测时选用特高频传感器；对GIS气室进行局放检测时选用超声波传感器等等。同步信号传感器用于获取测试现场的工频同步信号。每次测试时，可根据需要任意选择4个局放测试传感器，或3个局放测试传感器加1个同步信号传感器，分别接入本实用新型提供的4路测试通道。由于是带电测量，各传感器需使用绝缘材料，具有足够的绝缘强度。

本实用新型进一步说明，所述的组合滤波电路包括多组滤波电路，分别用于20kHz～ 300kHz的超声信号滤波、1MHz～100MHz的暂态地电波信号滤波、500kHz～30MHz的高频电流信号滤波和300MHz～600MHz的特高频信号滤波。前置放大电路用于原始信号的初步放大。程控放大电路对不同输入信号提供不同程度的信号放大。

本实用新型进一步说明，所述的数据采集模块采样率为1.25Gsps，输入信号频段为直流～ 600MHz，可用于暂态地电波、高频电流信号、超声波信号和特高频信号的采集。本实用新型的数据采集模块可以采用PicoScope5442D或其它采样率和采样通道数满足要求的采集板卡均可。

本实用新型进一步说明，所述的数据处理模块采用ARM芯片。本实用新型的数据处理模块采用ARM处理器，优选使用TI ARM Cortex-A8。

本实用新型进一步说明，所述的人机交互模块采用触摸显示屏或者由显示屏与按键模块组成。

本实用新型的测试数据可以在便携式计算机中存储及回放，用于对设备的长期分析及预警。

在本实用新型中，如果没有特别说明的电路特征或者元器件型号，说明其均是常规电路设计或者常规可实现相关功能的元器件即可，可以在市场上直接购买获得相关成品零件，无需自行设计。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型结构简单，设计科学合理，能够提供高准确率的放电识别，有利于现场的辅助判断。

2.本实用新型采用了四路测试通道，可用于局部放电位置的精确定位。

3.本实用新型配置传感器模块，可接入不同类型的传感器附件，可用于开关柜、GIS和变压器等设备在不同现场环境下的多种类型检测，抗环境干扰能力强，使用范围广。

4.本实用新型的测试数据通过信号预处理模块的处理，提取有效频段的波形；通过数据采集模块将放电波形转换为数字信号，经数据传输模块传输至数据处理模块进行处理，获取放电信息、多种局放谱图及放电定位信息，并经人机交互模块进行展示，用于测试人员的分析与诊断。

5.本实用新型配置人机交互模块，可以将获取到的时域数据、相位谱图和特征谱图，均通过图形方式直观展现，易于用户分析比对，可方便应用于开关柜、GIS和变压器的现场状态评估工作。

附图说明

图1为本实用新型的结构框架示意图。

图2为本实用新型中预处理模块的结构示意图。

图3为本实用新型中数据处理模块的数据处理流程示意图。

图4为本实用新型中人机交互模块获取的PRPD谱图(样图)。

图5为本实用新型中人机交互模块获取的PRPS谱图(样图)。

图6为本实用新型中人机交互模块获取的特征谱图(样图)。

图7为本实用新型的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

实施例：

一种四通道多功能局部放电诊断与定位装置，如图1所示，包括依次相连接的传感器模块、信号预处理模块、数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块和人机交互模块。

所述的传感器模块设有四路输入通道，分别接入4个测试传感器或者接入3个测试传感器和1个同步信号传感器。

如图2所示，所述的信号预处理模块包括依次相连接前置放大电路、组合滤波电路和程控放大电路；所述的传感器模块与前置放电电路相连接；所述的程控放大电路与数据采集模块连接。

所述的测试传感器为暂态地电波传感器、高频电流传感器、特高频传感器或者超声波传感器中的一种。测试传感器根据不同的被测设备进行选择，例如对开关柜进行局放检测时选用暂态地电波传感器；对GIS盆子进行局放检测时选用特高频传感器；对GIS气室进行局放检测时选用超声波传感器等等。

在信号预处理模块中，所述的组合滤波电路包括多组滤波电路，分别用于20kHz～300kHz 的超声信号滤波、1MHz～100MHz的暂态地电波信号滤波、500kHz～30MHz的高频电流信号滤波和300MHz～600MHz的特高频信号滤波；前置放大电路用于原始信号的初步放大；程控放大电路对不同输入信号提供不同程度的信号放大。

所述的数据传输模块采用USB接口模块。所述的数据处理模块采用ARM芯片；所述的人机交互模块采用触摸显示屏。

所述的信号预处理模块与数据采集模块集成为一体，作为测试主机；所述的数据处理模块和人机交互模块集成为便携式计算机；所述的测试主机与便携式计算机通过数据传输模块进行数据传输。

本实施例中，所述的传感器模块，用于连接传感器，并将感应信号传输给信号预处理模块；所述的信号预处理模块，用于对传感信号进行放大、滤波、再放大处理后传输给数据采集模块；所述的数据采集模块，用于采集测试数据并进行模数转换；所述的数据处理模块，用于对测试数据进行分析，生成PRPD/PRPS谱图，进行放电判断，并对放电点进行定位；所述的人机交互模块，用于展示测试数据的波形并展示放电分析和定位结果。

如图3所示，数据处理模块首先提取原始数据中的特征参量形成局部放电相位谱图，相位谱图包括PRPD谱图和PRPS谱图，分别如图4和图5所示。由于原始数据中可能有多种信号迭加，放电识别困难较大，系统对每一个放电电流脉冲波形提取相应特征，以此将相位谱图中每一个点(对应一个脉冲电流)映射到特征谱图中，如图6所示。同一类放电信号特征比较接近，而不同种类放电信号差距较大，可以较容易地区别出不同的放电种类，然后再将每一类放电的相位谱图单独提出，此时信号种类单一，根据所提出的相位谱图、特征谱图提取多种特征算子，将提出的特征算子首先分别使用最小距离、神经网络、SVM进行单一识别，每种算法会给出识别结论，根据每种方法给出的确信概率进行综合判断，给出最终识别结论，识别准确率大大提高。

本实施例的四通道多功能局部放电诊断与定位装置的工作流程如图7所示。

显然，上述实施例仅仅是为了清楚的说明本实用新型所作的举例，而并非对本实用新型实施的限定。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动；这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举；而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims

1.一种四通道多功能局部放电诊断与定位装置，其特征在于：包括依次相连接的传感器模块、信号预处理模块、数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块和人机交互模块；

所述的传感器模块设有四路输入通道，分别接入4个测试传感器或者接入3个测试传感器和1个同步信号传感器；

所述的信号预处理模块包括依次相连接前置放大电路、组合滤波电路和程控放大电路；所述的传感器模块与前置放电电路相连接；所述的程控放大电路与数据采集模块连接。

2.根据权利要求1所述的四通道多功能局部放电诊断与定位装置，其特征在于：所述的信号预处理模块与数据采集模块集成为一体，作为测试主机；所述的数据处理模块和人机交互模块集成为便携式计算机；所述的测试主机与便携式计算机通过数据传输模块进行数据传输。

3.根据权利要求1或2所述的四通道多功能局部放电诊断与定位装置，其特征在于：所述的数据传输模块采用USB接口模块。

4.根据权利要求1所述的四通道多功能局部放电诊断与定位装置，其特征在于：所述的测试传感器为暂态地电波传感器、高频电流传感器、特高频传感器或者超声波传感器中的一种。

5.根据权利要求4所述的四通道多功能局部放电诊断与定位装置，其特征在于：所述的组合滤波电路包括多组滤波电路，分别用于20kHz～300kHz的超声信号滤波、1MHz～100MHz的暂态地电波信号滤波、500kHz～30MHz的高频电流信号滤波和300MHz～600MHz的特高频信号滤波。

6.根据权利要求1所述的四通道多功能局部放电诊断与定位装置，其特征在于：所述的数据采集模块采样率为1.25Gsps，输入信号频段为直流～600MHz，可用于暂态地电波、高频电流信号、超声波信号和特高频信号的采集。

7.根据权利要求1所述的四通道多功能局部放电诊断与定位装置，其特征在于：所述的数据处理模块采用ARM芯片。

8.根据权利要求1所述的四通道多功能局部放电诊断与定位装置，其特征在于：所述的人机交互模块采用触摸显示屏或者由显示屏与按键模块组成。