瓷支柱絕緣子自動探傷測試系統(tǒng)及測試方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種瓷支柱絕緣子自動探傷測試系統(tǒng)及測試方法，該方法采用超聲波檢測和紅外測量，它可以找出其失效部件，最大限度地減少它對整個(gè)系統(tǒng)造成的損害，延長設(shè)備的壽命，避免災(zāi)難性故障，同時(shí)可以確定修理的具體部位，避免了整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)閉；對剛投運(yùn)的新設(shè)備，可為運(yùn)行人員提供有價(jià)值的原始數(shù)據(jù)資料；對那些已完成修理的設(shè)備，它的檢測可以確信它們工作的正常，從而進(jìn)一步增加設(shè)備的工作效率。
【專利說明】瓷支柱絕緣子自動探傷測試系統(tǒng)及測試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種瓷支柱絕緣子自動探傷測試系統(tǒng)及測試方法。

【背景技術(shù)】
[0002]變電站中有變壓器、母線、隔離開關(guān)、斷路器、耦合電容器、高壓電纜等等大量的設(shè)備，電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的好壞直接決定電力系統(tǒng)的安全和效益。任何設(shè)備出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)若不及時(shí)處理很可能會發(fā)展成故障，甚至造成設(shè)備損壞或人身事故，演變成不可估量的后果。高壓支柱瓷絕緣子在電力系統(tǒng)變電站得到廣泛應(yīng)用，它的運(yùn)行安全與否對電網(wǎng)安全運(yùn)行至關(guān)重要。但由于支柱將瓷絕緣子的質(zhì)量、運(yùn)行、檢修、檢測手段及檢測水平的差異，常常發(fā)現(xiàn)不了設(shè)備的缺陷和隱患。近年來，因高壓支柱絕緣子損壞而造成的電力事故頻繁發(fā)生。瓷絕緣子的斷裂，造成設(shè)備損壞甚至人身傷害事故。使變電站供電線路部分或全部停電，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和社會影響。
[0003]下面介紹幾起因絕緣子斷裂而引發(fā)的停電事故:
1991年4月29日，某發(fā)電廠發(fā)生一起220kV隔離開關(guān)絕緣子在操作中斷裂造成母線接地、母差動作，造成五條220kV線路和兩臺機(jī)組跳閘；1992年元月7日某電業(yè)局變電所在恢復(fù)送電的操作中刀閘絕緣子根部斷裂短路接地，造成停電事故；2001年某電業(yè)局兩個(gè)變電所在同一天發(fā)生220kV支持絕緣子斷裂、隔離開關(guān)倒塌，造成變電站全部停電的重大事故。2002年10月24日，某供電局池漢變110千伏I段母線刀閘C相支柱瓷瓶斷裂，造成局部停電事故；2003年3月15日，某供電局小橋變I 1kV母線支柱瓷瓶斷裂等。2004年北京供電局發(fā)生兩起支柱絕緣子斷裂事故，其中一起為人員傷亡事故；2005年11月在短短的20天的時(shí)間內(nèi)河北省的滄州、衡水、邯鄲三局的變電站接連發(fā)生支柱斷裂重大事故，并各別變電站導(dǎo)致了整站的停電重大事故，對這三起事故國電公司在全國各電網(wǎng)做了通報(bào)；2006年廣州市某熱電廠操作中發(fā)生支柱斷裂，造成停電事故；同年4月陜西省某供電局220kV變電站刀閘支柱瓷瓶斷裂，造成停電事故，這樣的事故在國內(nèi)來講還有很多，在各個(gè)電網(wǎng)每年均有很多起事故發(fā)生，高壓支柱瓷絕緣子斷裂事故的發(fā)生給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和工作人員人身安全帶來嚴(yán)重的危害。要徹底改變這種狀況，只有在絕緣子的的選購、安裝、調(diào)試、運(yùn)行和檢修等各個(gè)環(huán)節(jié)層層把關(guān)，才能消除缺陷和隱患，避免事故的發(fā)生，確保電網(wǎng)的安全運(yùn)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明提供了一種瓷支柱絕緣子自動探傷測試系統(tǒng)及測試方法，其目的是解決瓷支柱絕緣子絕緣缺欠故障而損壞、容易產(chǎn)生事故影響安全生產(chǎn)的問題。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
一種瓷支柱絕緣子自動探傷測試系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括主控制器、紅外測溫傳感器和超聲測距傳感器；紅外測溫傳感器和超聲測距傳感器均連接至主控制器。
[0006]在主控制器上還連接有日歷時(shí)鐘、鍵盤、IXD顯示和EEPROM存儲。
[0007]超聲測距傳感器為超靈敏的6500測量模塊板的增強(qiáng)型600系列靜電傳感器。
[0008]紅外傳感器功能特點(diǎn):探頭尺寸:M12X1，長87mm，不銹鋼外殼。溫度測量范圍:-20?350°C，采用堅(jiān)固鍍硅鏡頭，無須冷卻可耐環(huán)境溫度75°C，信號處理可調(diào)節(jié)，有可選的USB數(shù)據(jù)接口及軟件，工作電壓范圍:5?7 VDC，12?28VDC ;距離系數(shù)比為10:1。
[0009]利用上述的瓷支柱絕緣子自動探傷測試系統(tǒng)所實(shí)施的瓷支柱絕緣子自動探傷測試方法，其特征在于:
本方法利用主控器控制AD對超聲波傳感器和紅外溫度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，接收外部按鍵輸入，控制液晶顯示器，控制EEPROM存儲芯片以及PCF8563日歷時(shí)鐘芯片，具體為:
超聲測量
系統(tǒng)的超聲測量主要是采用定時(shí)計(jì)數(shù)的方法，利用超聲波傳感器的INIT引腳以及ECHO引腳分別和主控制器的PCO和PD6相連，測量方式采用單回波工作模式下，在此模式下所需要做的就是等待傳輸信號的返回，每英尺的輸出和返回需要0.9毫秒，返回信號被放大并作為一個(gè)高電平信號輸出，INIT變成高電平和ECHO輸出變?yōu)楦唠娖街g的時(shí)間與傳感器與測量目標(biāo)之的缺陷是成比例的，如果需要，當(dāng)準(zhǔn)備下一次傳輸?shù)臅r(shí)候可以返回一個(gè)低電平的INIT信號然后再使它變?yōu)楦唠娖?，這樣就可以使周期重復(fù)；
紅外測量
系統(tǒng)的紅外測量主要是采用主控制器即AVR控制串行AD轉(zhuǎn)換芯片ADS7841完成，ADS7841通過6線串行接口與AVR進(jìn)行通信，而且接口簡單方便，一個(gè)轉(zhuǎn)換周期需要24個(gè)時(shí)鐘周期，其中8個(gè)用于輸入控制字，16個(gè)用于讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果；控制字的所有位在時(shí)鐘上升沿被鎖入芯片，轉(zhuǎn)換結(jié)果在時(shí)鐘的下降沿被逐位移出，所有移入和移出的數(shù)據(jù)都是高位在前、低位在后，需要說明的是，ADS7841是12位A/D轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換結(jié)果只有12位，故在移出12位結(jié)果后，還需送人4個(gè)時(shí)鐘來完成整個(gè)轉(zhuǎn)換過程，編成用AVR的I/O端口來模擬上述時(shí)序，完成A/D轉(zhuǎn)換過程；
A/D轉(zhuǎn)換完成后，需要對轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進(jìn)行處理，濾除噪聲，提高輸出信噪比，在方法中采用限幅濾波及平均值濾波的方法濾除噪聲，在溫度測量過程中，每次連續(xù)啟動10次A/D轉(zhuǎn)換，將10次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果存入數(shù)組中，方法中，首先從該數(shù)組中剔除最大與最小值，然后對剩余的8個(gè)數(shù)取其均值作為最后A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。
[0010]優(yōu)點(diǎn)及效果:
本發(fā)明提供一種瓷支柱絕緣子自動探傷測試系統(tǒng)及測試方法，該方法采用超聲波檢測和紅外測量，超聲波檢測是無損檢測方法之一，無損檢測是在不破壞前提下，檢查工件宏觀缺陷或測量工件特征的各種技術(shù)方法的統(tǒng)稱。運(yùn)用超聲檢測的方法來檢測的儀器稱之為超聲波探傷儀。它的原理是:超聲波在被檢測材料中傳播時(shí)，材料的聲學(xué)特性和內(nèi)部組織的變化對超聲波的傳播產(chǎn)生一定的影響，通過對超聲波受影響程度和狀況的探測了解材料性能和結(jié)構(gòu)變化的技術(shù)稱為超聲檢測。超聲檢測方法通常有穿透法、脈沖反射法、串列法等。
[0011]超聲波探傷儀的種類繁多，但在實(shí)際的探傷過程，脈沖反射式超聲波探傷儀應(yīng)用的最為廣泛。一般在均勻的材料中，缺陷的存在將造成材料的不連續(xù)，這種不連續(xù)往往又造成聲阻抗的不一致，由反射定理我們知道，超聲波在兩種不同聲阻抗的介質(zhì)的交界面上將會發(fā)生反射，反射回來的能量的大小與交界面兩邊介質(zhì)聲阻抗的差異和交界面的取向、大小有關(guān)。脈沖反射式超聲波探傷儀就是根據(jù)這個(gè)原理設(shè)計(jì)的。
[0012]脈沖反射式超聲波探傷儀大部分是A掃描方式的，所謂A掃描顯示方式即顯示器的橫坐標(biāo)是超聲波在被檢測材料中的傳播時(shí)間或者傳播距離，縱坐標(biāo)是超聲波反射波的幅值。譬如，在一個(gè)鋼工件中存在一個(gè)缺陷，由于這個(gè)缺陷的存在，造成了缺陷和鋼材料之間形成了一個(gè)不同介質(zhì)之間的交界面，交界面之間的聲阻抗不同，當(dāng)發(fā)射的超聲波遇到這個(gè)界面之后，就會發(fā)生反射，反射回來的能量又被探頭接受到，在顯示屏幕中橫坐標(biāo)的一定的位置就會顯示出來一個(gè)反射波的波形，橫坐標(biāo)的這個(gè)位置就是缺陷在被檢測材料中的深度。這個(gè)反射波的高度和形狀因不同的缺陷而不同，反映了缺陷的性質(zhì)。
[0013]電力設(shè)備都有可能絕緣缺欠故障而損壞，自動探傷儀能夠?qū)\(yùn)行中的高壓設(shè)備的絕緣子進(jìn)行監(jiān)測，能夠及早地發(fā)現(xiàn)一些小問題，從而避免了大多數(shù)嚴(yán)重問題的發(fā)生，改善了設(shè)備的運(yùn)行狀況，同時(shí)增加了系統(tǒng)的安全性、可靠性，使用戶滿意。本儀器對運(yùn)行中的舊設(shè)備，對剛投運(yùn)的新設(shè)備以及完成修理的設(shè)備都一樣行之有效。對運(yùn)行中的舊設(shè)備，它可以找出其失效部件，最大限度地減少它對整個(gè)系統(tǒng)造成的損害，延長設(shè)備的壽命，避免災(zāi)難性故障，同時(shí)可以確定修理的具體部位，避免了整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)閉；對剛投運(yùn)的新設(shè)備，可為運(yùn)行人員提供有價(jià)值的原始數(shù)據(jù)資料；對那些已完成修理的設(shè)備，它的檢測可以確信它們工作的正常，從而進(jìn)一步增加設(shè)備的工作效率。
[0014]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為超聲波探傷控制電路結(jié)構(gòu)圖；
圖2為超生測量流程圖；
圖3為ADS7841基本轉(zhuǎn)換時(shí)序。
[0015]【具體實(shí)施方式】:下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述:
目前檢測絕緣子幾種常用檢測方法有電場測量法、泄漏電流法、超聲波檢測法、紅外測溫法等。隨著對電網(wǎng)安全的日益重視，絕緣子缺陷檢測技術(shù)就其是否在線檢測更有效成為研究的熱點(diǎn)。由于在線絕緣子的特殊性，其在線檢測極其困難。雖然采用非電量檢測法具有不與被測量直接接觸、沒有高壓絕緣問題困擾的優(yōu)點(diǎn)，但由于其測量受種種外在條件如造價(jià)、設(shè)備本身?xiàng)l件、外在因素影響及設(shè)備操作復(fù)雜等的限制，在實(shí)際中廣泛使用困難重重。
[0016]就其方法而言，在電量檢測法中，分布電壓法雖然具有直觀、能準(zhǔn)確地判斷絕緣子性能變化的特點(diǎn)，但其需要登高測量、工作危險(xiǎn)程度高的弱點(diǎn)也使其應(yīng)用潛力受到限制；絕緣電阻法測量在低壓端進(jìn)行，能準(zhǔn)確地測量出絕緣電阻的變化情況，但該值并非只反映絕緣子的劣化程度，而且與很多其他因素密切相關(guān)，故也難于準(zhǔn)確反映絕緣子的劣化狀況，且難于直接判斷出劣值絕緣子的準(zhǔn)確位置，實(shí)際單獨(dú)廣泛應(yīng)用的可能性也不大；脈沖電流法基于電暈放電的原理，受外在因素的影響較小，隨著人工智能技術(shù)發(fā)展的日益完善，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊辨識方法解決受損絕緣子定位，問題已成為可能；其可在低壓端檢測的特點(diǎn)亦為其廣泛使用提供了條件。
[0017]在非電量檢測方法中，如國外將紅外技術(shù)應(yīng)用于電力設(shè)備監(jiān)測始于20世紀(jì)60年代中期，瑞典國家電力局成功的應(yīng)用紅外熱像儀進(jìn)行了電力設(shè)備的故障診斷。70年代開始把熱像儀裝在汽車或直升機(jī)上對變電站設(shè)備或高壓輸電線路連接件故障做生產(chǎn)性巡回檢測，并分別制訂出相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范或紅外診斷故障判定標(biāo)準(zhǔn)。紅外檢測技術(shù)已在發(fā)達(dá)國家普遍使用。1990年國際大電網(wǎng)會議(CIGIE)充分肯定了電力設(shè)備故障紅外診斷技術(shù)，并指出該技術(shù)在電力設(shè)備從傳統(tǒng)的預(yù)防性故障檢修體制向先進(jìn)的預(yù)知性狀態(tài)維修體制發(fā)展中將發(fā)揮重要作用。2006年，美國Bmcher電站的變壓器，安裝了 300多臺有載分接開關(guān)監(jiān)控器，以便對分接開關(guān)溫升進(jìn)行監(jiān)控。
[0018]我國電力系統(tǒng)是國內(nèi)研究應(yīng)用紅外技術(shù)比較早的行業(yè)，研究開發(fā)電力設(shè)備紅外監(jiān)測技術(shù)始70年代初，利用國內(nèi)研制的紅外測溫儀檢測運(yùn)行中的電氣設(shè)備裸露過熱接頭，80年代中期，幾家電力專業(yè)研究所先后引進(jìn)較先進(jìn)的光機(jī)掃描熱像儀，積極開展發(fā)變電設(shè)備故障檢測試驗(yàn)和220kV及IlOkV輸電線路的直升機(jī)巡線紅外檢測試驗(yàn)，并取得了良好結(jié)果。90年代后，除進(jìn)一步擴(kuò)大現(xiàn)場檢測外，一些電力研究和供電部門聯(lián)合，通過對多種高壓電氣設(shè)備內(nèi)部導(dǎo)流回路故障及絕緣故障的模擬試驗(yàn)研究，并結(jié)合現(xiàn)場檢測積累的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)已掌握了各類高壓電氣設(shè)備內(nèi)外部故障的外表紅外熱像特征，積累了各類設(shè)備不同內(nèi)外部故障的溫度變化規(guī)律和大量典型紅外圖譜。不僅對高壓電氣設(shè)備內(nèi)外部故障類型做出定性診斷，而且給出故障位置和故障大小的定量診斷，并且對影響電力設(shè)備故障診斷準(zhǔn)確性的諸因素及對策也做了深入研究，并在高壓電氣設(shè)備內(nèi)部故障和高壓瓷質(zhì)絕緣子故障診斷方面，達(dá)到了國際先進(jìn)水平或領(lǐng)先地位。
[0019]近年隨著先進(jìn)的紅外熱成像儀的出現(xiàn)和紅外檢測水平的提高，以及電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL / T664—2008《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》的頒布實(shí)施，電力系統(tǒng)已較廣泛地把紅外檢測項(xiàng)目列為高壓電氣設(shè)備定期檢測和巡檢的內(nèi)容，每年在對電流致熱型設(shè)備的檢測中都及時(shí)發(fā)現(xiàn)了大量“重大”或“緊急”缺陷，為電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了有力保障。在日常的巡視中，一般都使用便攜式紅外點(diǎn)溫儀對負(fù)荷較重的設(shè)備和重要負(fù)荷設(shè)備的接頭溫度進(jìn)行重點(diǎn)巡視測試。紅外成像儀則能很清晰地顯示設(shè)備的溫度場，對設(shè)備的整體發(fā)熱情況作很直觀的觀察，對同一設(shè)備的不同點(diǎn)溫度的異常也能很快發(fā)現(xiàn)，它具有穩(wěn)定、可靠、測溫迅速、分辨率高、直觀、不受電磁干擾以及信息采集、存儲、處理和分析方便等優(yōu)點(diǎn)，具有點(diǎn)溫儀不可替代的優(yōu)點(diǎn)。但紅外成像儀也存在重量較大、使用不方便和價(jià)格貴等缺點(diǎn)，因此紅外成像儀要作為運(yùn)行人員日常巡視的必備工具還不夠現(xiàn)實(shí)。
[0020]還有，激光多普勒振動法是利用已開裂的絕緣子的振動中心頻率與正常時(shí)不同的特點(diǎn)，通過外力如敲擊鐵塔或?qū)⒊暡òl(fā)生器所產(chǎn)生的超聲波用拋物型反射鏡對準(zhǔn)被測絕緣子，或用激光源對準(zhǔn)被測絕緣子，以激起絕緣子的微小振動，然后將激光多普勒儀發(fā)出的激光對準(zhǔn)被測絕緣子，根據(jù)對反射回來的信號的頻譜的分析，從而獲得該絕緣子的振動中心頻率值，據(jù)此判定該絕緣子的好壞；超聲波檢測法是基于當(dāng)超聲波從一種介質(zhì)進(jìn)入到另一種介質(zhì)的傳播過程中，在兩介質(zhì)的交界面發(fā)生反射、折射和模式變換(縱、橫波轉(zhuǎn)換)的原理實(shí)現(xiàn)的。通過接收超聲波發(fā)生器(稱為換能器)發(fā)出的脈沖超聲波在進(jìn)入絕緣子介質(zhì)和穿出絕緣子介質(zhì)時(shí)的反射波來限定絕緣子的位置區(qū)間。當(dāng)絕緣子出現(xiàn)“開裂”時(shí)，則在接收到的反射波的時(shí)間軸上將出現(xiàn)該缺陷的反射波，由時(shí)間軸上的該缺陷波的大小及位置，即可判斷出缺陷在絕緣子中的具體情況。激光多普勒振動儀體積龐大、笨重、使用及維修復(fù)雜、造價(jià)高等缺點(diǎn)及兩種檢測法對未開裂的劣值絕緣子檢測無效的問題，限制了這兩種檢測法的適用范圍。
[0021]超聲波檢測法存在的耦合和衰減及超聲波換能器的性能問題在遠(yuǎn)距離遙測上目前未有大的突破，尚處于摸索階段，該類設(shè)備目前主要用于企業(yè)生產(chǎn)的在線檢測及實(shí)驗(yàn)室檢定。因此，本項(xiàng)目要突破在安全距離范圍內(nèi)的帶電遙測技術(shù)，尋找一種超聲有效的探傷方法。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明提供一種瓷支柱絕緣子自動探傷測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括主控制器、紅外測溫傳感器和超聲測距傳感器；紅外測溫傳感器和超聲測距傳感器均連接至主控制器。
[0023]在主控制器上還連接有日歷時(shí)鐘、鍵盤、IXD顯示和EEPROM存儲。
[0024]超聲測距傳感器為基于超靈敏的6500測量模塊板的增強(qiáng)型600系列靜電傳感器序列，新的電壓控制電路可使傳感器工作在6?24 VDC的電源下。TTL諧調(diào)集電極開路輸出包括上拉電阻，新的振蕩電路的配置可以使該單元外部觸發(fā)，也可以在5 Hz的頻率下連續(xù)感應(yīng)。數(shù)控增益和可變帶寬放大器可以使器件在聲納應(yīng)用中降低雜波從而可以進(jìn)行表面突起檢測。典型絕對精度是滿量程讀數(shù)的±1%。600系列智能傳感器新的緊湊綜合設(shè)計(jì)可以使器件容易開發(fā)。
[0025]紅外傳感器功能特點(diǎn):探頭尺寸:M12X1，長87_，不銹鋼外殼。溫度測量范圍:-20?350°C，采用堅(jiān)固鍍硅鏡頭，無須冷卻可耐環(huán)境溫度75°C，信號處理可調(diào)節(jié)，有可選的USB數(shù)據(jù)接口及軟件，工作電壓范圍:5?7 VDC, 12?28VDC ;距離系數(shù)比為10:1。
[0026]利用上述的瓷支柱絕緣子自動探傷測試系統(tǒng)所實(shí)施的瓷支柱絕緣子自動探傷測試方法，其特征在于:
圖1中主控器的主要功能是控制AD對超聲波傳感器和紅外溫度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，接收外部按鍵輸入，控制液晶顯示器，控制EEPROM存儲芯片以及PCF8563日歷時(shí)鐘芯片。單片機(jī)實(shí)質(zhì)是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上，其優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕價(jià)格便宜，為應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件?？煽啃愿摺⒐δ軓?qiáng)、速度快、功耗低價(jià)位低一直是衡量單片機(jī)性能的重要指標(biāo)。早期單片機(jī)主要由于工藝及設(shè)計(jì)水平高、功耗高和抗干擾性能差等原因，大多采用較高的分頻系數(shù)對時(shí)鐘分頻，使得令周期長、執(zhí)行速度慢。以后的CMOS單片機(jī)雖然采用提高時(shí)鐘頻率和縮小分頻數(shù)等措施，但是這種狀態(tài)并未被徹底改觀(如MCS51以及MCS51兼容機(jī))。AVR單片機(jī)徹底打破這種舊設(shè)備格局，廢除了機(jī)器周期，拋棄復(fù)雜指令集U (Complex Instruct1n Set CPU, CISC)追求指令完備的做法；采用精簡指令集U (Reduced Instruct1n Set CPU, RISC)，以字作為指令長度單位，將內(nèi)容豐富的操數(shù)與操作碼安排在一字中，取指周期短，又可預(yù)取指令，實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)，故可高執(zhí)行指令。AVR單片機(jī)博采眾長，是8位機(jī)中的佼佼者。
[0027]超聲測量
系統(tǒng)的超聲測量主要是采用定時(shí)計(jì)數(shù)的方法，超聲波傳感器的INIT引腳以及ECHO引腳分別和AVR的PCO和PD6相連，測量方式采用單回波工作模式下，在此模式下所需要做的就是等待傳輸信號的返回，每英尺的輸出和返回大約需要0.9毫秒。返回信號被放大并作為一個(gè)高電平信號輸出。INIT變成高電平和ECHO輸出變?yōu)楦唠娖街g的時(shí)間與傳感器與測量目標(biāo)之的缺陷是成比例的，距離比例100:1。如果需要，當(dāng)準(zhǔn)備下一次傳輸?shù)臅r(shí)候可以返回一個(gè)低電平的INIT信號然后再使它變?yōu)楦唠娖剑@樣就可以使周期重復(fù)。超生測量流程如圖2所不。
[0028]紅外測量
系統(tǒng)的紅外測量主要是采用AVR控制串行AD轉(zhuǎn)換芯片ADS7841完成，ADS7841通過6線串行接口與AVR進(jìn)行通信，而且接口簡單方便。ADS7841基本轉(zhuǎn)換時(shí)序如圖3所示。從圖3中可見，一個(gè)轉(zhuǎn)換周期需要24個(gè)時(shí)鐘周期，其中8個(gè)用于輸入控制字，16個(gè)用于讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。控制字的所有位在時(shí)鐘上升沿被鎖入芯片，轉(zhuǎn)換結(jié)果在時(shí)鐘的下降沿被逐位移出。所有移入和移出的數(shù)據(jù)都是高位在前、低位在后。需要說明的是，ADS7841是12位A/D轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換結(jié)果只有12位，故在移出12位結(jié)果后，還需送人4個(gè)時(shí)鐘來完成整個(gè)轉(zhuǎn)換過程。編成用AVR的I/O端口來模擬上述時(shí)序，完成A/D轉(zhuǎn)換過程。
[0029]A/D轉(zhuǎn)換完成后，需要對轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進(jìn)行處理，濾除噪聲，提高輸出信噪比。在程序中采用限幅濾波及平均值濾波的方法濾除噪聲。在溫度測量過程中，每次連續(xù)啟動10次A/D轉(zhuǎn)換，將10次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果存入數(shù)組中。程序中，首先從該數(shù)組中剔除最大與最小值，然后對剩余的8個(gè)數(shù)取其均值作為最后A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。
[0030]總之，通過超聲波檢測診斷，可預(yù)防絕緣子故障，改變維修管理體制，使其從預(yù)防性的，甚至是緊急狀態(tài)下的搶修變成為預(yù)知性維修。超聲診斷技術(shù)可稱為設(shè)備管理工作的眼睛，它使電力維修走出了盲目的時(shí)代。由此預(yù)見，超聲絕緣子探傷易于大規(guī)模推廣使用，將創(chuàng)造良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
【權(quán)利要求】
1.一種瓷支柱絕緣子自動探傷測試系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括主控制器、紅外測溫傳感器和超聲測距傳感器；紅外測溫傳感器和超聲測距傳感器均連接至主控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓷支柱絕緣子自動探傷測試系統(tǒng)，其特征在于:在主控制器上還連接有日歷時(shí)鐘、鍵盤、IXD顯示和EEPROM存儲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓷支柱絕緣子自動探傷測試系統(tǒng)，其特征在于:超聲測距傳感器為超靈敏的6500測量模塊板的增強(qiáng)型600系列靜電傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓷支柱絕緣子自動探傷測試系統(tǒng)，其特征在于:紅外傳感器功能特點(diǎn):探頭尺寸:M12X1，長87_，不銹鋼外殼； 溫度測量范圍:_20?350°C,米用堅(jiān)固鍍娃鏡頭,無須冷卻可耐環(huán)境溫度75°C,信號處理可調(diào)節(jié)，有可選的USB數(shù)據(jù)接口及軟件，工作電壓范圍:5?7 VDC，12?28VDC ;距離系數(shù)比為10:1。
5.利用權(quán)利要求1所述的瓷支柱絕緣子自動探傷測試系統(tǒng)所實(shí)施的瓷支柱絕緣子自動探傷測試方法，其特征在于: 本方法利用主控器控制AD對超聲波傳感器和紅外溫度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，接收外部按鍵輸入，控制液晶顯示器，控制EEPROM存儲芯片以及PCF8563日歷時(shí)鐘芯片，具體為: 超聲測量 系統(tǒng)的超聲測量主要是采用定時(shí)計(jì)數(shù)的方法，利用超聲波傳感器的INIT引腳以及ECHO引腳分別和主控制器的PCO和PD6相連，測量方式采用單回波工作模式下，在此模式下所需要做的就是等待傳輸信號的返回，每英尺的輸出和返回需要0.9毫秒，返回信號被放大并作為一個(gè)高電平信號輸出，INIT變成高電平和ECHO輸出變?yōu)楦唠娖街g的時(shí)間與傳感器與測量目標(biāo)之的缺陷是成比例的，如果需要，當(dāng)準(zhǔn)備下一次傳輸?shù)臅r(shí)候返回一個(gè)低電平的INIT信號然后再使它變?yōu)楦唠娖剑@樣就可以使周期重復(fù)； 紅外測量 系統(tǒng)的紅外測量主要是采用主控制器即AVR控制串行AD轉(zhuǎn)換芯片ADS7841完成，ADS7841通過6線串行接口與AVR進(jìn)行通信，而且接口簡單方便，一個(gè)轉(zhuǎn)換周期需要24個(gè)時(shí)鐘周期，其中8個(gè)用于輸入控制字，16個(gè)用于讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果；控制字的所有位在時(shí)鐘上升沿被鎖入芯片，轉(zhuǎn)換結(jié)果在時(shí)鐘的下降沿被逐位移出，所有移入和移出的數(shù)據(jù)都是高位在前、低位在后，需要說明的是，ADS7841是12位A/D轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換結(jié)果只有12位，故在移出12位結(jié)果后，還需送人4個(gè)時(shí)鐘來完成整個(gè)轉(zhuǎn)換過程，編成用AVR的I/O端口來模擬上述時(shí)序，完成A/D轉(zhuǎn)換過程； A/D轉(zhuǎn)換完成后，需要對轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進(jìn)行處理，濾除噪聲，提高輸出信噪比，在方法中采用限幅濾波及平均值濾波的方法濾除噪聲，在溫度測量過程中，每次連續(xù)啟動10次A/D轉(zhuǎn)換，將10次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果存入數(shù)組中，方法中，首先從該數(shù)組中剔除最大與最小值，然后對剩余的8個(gè)數(shù)取其均值作為最后A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。
【文檔編號】G01N29/04GK104198578SQ201410370484
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】楊雪濱, 張洋, 孫艷鶴 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司檢修分公司