一種1000kVGIS超聲波在線檢測(cè)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種1000kVGIS超聲波在線檢測(cè)裝置，涉及電子技術(shù)領(lǐng)域,在1000KV GIS外殼或盆式絕緣子上安裝設(shè)超聲波探頭，超聲探頭實(shí)時(shí)采集GIS內(nèi)部放電信號(hào)，并將這些信號(hào)用光纖傳輸?shù)焦庵欣^站，轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后經(jīng)過放大、處理和存儲(chǔ)。本實(shí)用新型提供的1000kVGIS超聲波在線檢測(cè)裝置，適用于常用的1000kV 氣體絕緣組合電器局部放電缺陷檢測(cè)領(lǐng)域,有效解決了傳統(tǒng)檢測(cè)方法定位不精確、反應(yīng)緩慢等問題，值得廣泛推廣與使用。
【專利說(shuō)明】
一種10OOkVG IS超聲波在線檢測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種特高壓設(shè)備局部放電檢測(cè)方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種100kVGIS超聲波在線檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]局部放電是金屬封閉氣體絕緣組合電器(GIS)中局部區(qū)域內(nèi)發(fā)生的放電現(xiàn)象，如果局部放電長(zhǎng)期存在，將會(huì)造成絕緣的破壞，從而導(dǎo)致GIS內(nèi)部發(fā)生貫穿性擊穿。目前在電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用的GIS局部放電超聲檢測(cè)裝置，能夠在GIS運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部放電的檢測(cè)和準(zhǔn)確定位，對(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患具有重要作用。
[0003]但目前缺乏必要的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS設(shè)備局部放電情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這對(duì)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀況的評(píng)定及狀態(tài)檢修十分不利，從而無(wú)法在電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行與設(shè)備停電檢修之間達(dá)到最優(yōu)化平衡。
[0004]申請(qǐng)?zhí)枮?01410049395.4的專利公開一種適用于特高壓換流變壓器繞組內(nèi)部局部放電定位方法及裝置，按數(shù)據(jù)流向連接順序依次包括:DFB激光器、光纖起偏器集成模塊、單相三柱并聯(lián)結(jié)構(gòu)傳播電路、光纖檢偏器集成模塊、PIN光電探測(cè)器及處理模塊、16通道局部放電同步檢測(cè)系統(tǒng)、特高壓換流變壓器繞組內(nèi)部局部放電定位系統(tǒng);在單相三柱并聯(lián)結(jié)構(gòu)傳播電路中內(nèi)置16個(gè)光纖電流傳感單元，獲取局部放電信號(hào)比例關(guān)系，并分析與外接閥側(cè)套管、網(wǎng)側(cè)套管和鐵芯接地的局部放電信號(hào)的關(guān)聯(lián)特征，實(shí)現(xiàn)換流變壓器現(xiàn)場(chǎng)局部放電試驗(yàn)中干擾信號(hào)的辨識(shí)及多柱并聯(lián)網(wǎng)側(cè)及閥側(cè)放電源的定位。可有效地判別設(shè)備絕緣狀況，為專家綜合評(píng)估特尚壓換流變性能提供依據(jù)。
[0005]申請(qǐng)?zhí)枮?01510106402.4的專利公開一種交流特高壓主變調(diào)變聯(lián)合局部放電試驗(yàn)系統(tǒng)，包括變頻電源、試驗(yàn)變壓器、補(bǔ)償電抗器、電容分壓器、局部放電檢測(cè)系統(tǒng)、以及調(diào)壓補(bǔ)償變壓器和交流特高壓主體變壓器，變頻電源的輸出端與試驗(yàn)變壓器的低壓側(cè)連接，試驗(yàn)變壓器的高壓側(cè)與調(diào)壓補(bǔ)償變壓器的低壓側(cè)連接，調(diào)壓補(bǔ)償變壓器的高壓側(cè)與交流特高壓主體變壓器的低壓側(cè)連接，在試驗(yàn)變壓器和調(diào)壓補(bǔ)償變壓器之間并聯(lián)補(bǔ)償電抗器和電容分壓器，在交流特高壓主體變壓器和調(diào)壓補(bǔ)償變壓器上均裝有局部放電檢測(cè)系統(tǒng)。
[0006]然而，針對(duì)特高壓的具體情況，會(huì)出現(xiàn)不同的局限性，所以本實(shí)用新型通過分析局部放電產(chǎn)生時(shí)的超聲波信號(hào)，結(jié)合當(dāng)前電子信息技術(shù)的具體情況，提出一種100kVGIS超聲波在線檢測(cè)裝置整體設(shè)計(jì)方案。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種100kVGIS超聲波在線檢測(cè)裝置，解決了現(xiàn)有100kVGIS局部放電缺陷檢測(cè)手段定位不精確、反應(yīng)緩慢的問題。
[0008]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:100kVGIS超聲波在線檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括采集前端、信息處理單元，所述采集前端包括若干超聲波檢測(cè)探頭，所述檢測(cè)探頭上部設(shè)置基準(zhǔn)傳感器，所述檢測(cè)探頭下部設(shè)置光電轉(zhuǎn)換模塊。
[0009]進(jìn)一步地，所述基準(zhǔn)傳感器接收GIS內(nèi)部的局部放電信號(hào)并轉(zhuǎn)換為光纖信號(hào)傳輸至光端機(jī)，在所述光端機(jī)內(nèi)經(jīng)前置功率放大器放大后傳輸至遠(yuǎn)端的中央控制機(jī);在所述中央控制機(jī)內(nèi)，由通道分布式高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)所接收到的局部放電信號(hào)進(jìn)行分析并上傳至變電站監(jiān)控系統(tǒng)。
[0010]進(jìn)一步地，所述基準(zhǔn)傳感器采用壓電陶瓷材料的外置式傳感器，在局放產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力作用下利用壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)產(chǎn)生交變電場(chǎng)，并將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0011 ]進(jìn)一步地，所述前置功率放大器為增益可調(diào)的前置放大器，其輸入端分別連接兩個(gè)耦合電容與兩個(gè)接地電阻構(gòu)成高通濾波器濾除低頻噪聲干擾。
[0012]進(jìn)一步地，在所述信息處理單元中，基準(zhǔn)傳感器將接收到的采樣信號(hào)通過前端信號(hào)調(diào)理電路的處理后，再經(jīng)過射頻耦合器隔離和高速A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)數(shù)字化;最后再由DS將轉(zhuǎn)換過來(lái)的數(shù)字信號(hào)讀取并存入RAM中。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0014]本實(shí)用新型提供的一種100kVGIS超聲波在線檢測(cè)裝置，包括放電量采集、信號(hào)放大、過濾、處理、傳輸及顯示單元，充分應(yīng)用了 GIS內(nèi)部局部放電系統(tǒng)原理，使用超聲波方法進(jìn)行定位檢測(cè)，不僅能耗低、無(wú)污染，而且定位快速準(zhǔn)確，同時(shí)，對(duì)低頻諧振式傳感器采集到的放電信號(hào)，設(shè)置前置放大單元，從而獲得較大的增益，為了防止干擾，使信號(hào)傳輸不失真，處理信號(hào)可以通過光中繼站和中央控制室機(jī)柜實(shí)現(xiàn)光電隔離傳輸，并最終輸出至高速數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。本實(shí)用新型滿足惡劣工況的需要，并通過基于DSP和CPLD的多通道分布式高速數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，即使處于強(qiáng)震動(dòng)、強(qiáng)電磁干擾等相對(duì)惡劣工況，也可有效減少現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁環(huán)境對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的影響，工程實(shí)際應(yīng)用效果良好，值得廣泛推廣與使用。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的超聲波在線檢測(cè)系統(tǒng)框圖。
[0016]圖2是本實(shí)用新型的局部在線檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。
[0017]圖3是本實(shí)用新型前置功率放大器電路圖。
[0018]圖4是本實(shí)用新型信息處理單元組成結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0020]如圖1至圖4所示，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:超聲波測(cè)量法原理和局部放電系統(tǒng)圖如圖1、圖2所示，基準(zhǔn)傳感器安裝在GIS外殼上，不會(huì)對(duì)GIS運(yùn)行和操作產(chǎn)生任何影響，其通常測(cè)量20?100KHZ頻率范圍，可以剔除外界的干擾信號(hào)，獲得較好的信噪比，抗電磁干擾性能好，原理簡(jiǎn)單可以實(shí)現(xiàn)放電類別識(shí)別和定位，易于實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。在1000KV GIS外殼或盆式絕緣子上安裝設(shè)超聲波探頭。包括若干超聲波檢測(cè)探頭，探頭上部設(shè)有基準(zhǔn)傳感器，下部設(shè)有光電轉(zhuǎn)換模塊，基準(zhǔn)傳感器接收GIS內(nèi)部的局部放電信號(hào)并轉(zhuǎn)換為光纖信號(hào)傳輸至光端機(jī)。
[0021]高靈敏度傳感器對(duì)局部放電檢測(cè)效果影響較大，系統(tǒng)采用壓電陶瓷為材料的NU40A18TR外置式傳感器，在局放產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力作用下利用壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)產(chǎn)生交變電場(chǎng)，聲傳感器將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。利用此基準(zhǔn)傳感器來(lái)接收GIS表面產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)，其靈敏度大于_80dB，頻帶在17至220千赫之間，諧振頻率40千赫。
[0022]由于超聲波傳播過程中衰減較快，因此需要選用增益較大的前置放大單元，如圖3所示，前置放大電路采用增益可調(diào)的前置放大器AD620，其輸入端連接兩個(gè)0.1yF耦合電容與10kQ的接地電阻Rl、R2構(gòu)成高通濾波器濾除低頻噪聲干擾，管腳4、管腳7與電源相連接，管腳5與地相接，管腳1、管腳8與電阻Rg進(jìn)行連接，Rg為增益可以調(diào)節(jié)的電阻。在保證信號(hào)不失真情況下獲得最大增益，I^g取210 Ω滿足頻率40kHz左右信號(hào)檢測(cè)要求，便可得增益G0
[0023]超聲探頭實(shí)時(shí)采集GIS放電信號(hào)并將這些信號(hào)用光纖傳輸?shù)焦庵欣^站，轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后經(jīng)過放大、處理和存儲(chǔ)，基準(zhǔn)傳感器接收到的采樣信號(hào)通過前端信號(hào)調(diào)理電路的處理后再經(jīng)過射頻耦合器隔離和高速A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)數(shù)字化;最后再由DSP將轉(zhuǎn)換過來(lái)的數(shù)字信號(hào)讀取并存入RAM中，如圖4所示。
[0024]CPLD采用Altera公司EPM7128S(PLCC84)芯片，D SP采用 T I 公司的 D SPTMS320C6713?；贒SP和CPLD的多通道分布式高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)多個(gè)基準(zhǔn)傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)。在邏輯控制模塊CPLD的作用下，DSP控制信號(hào)能夠產(chǎn)生同步采樣信號(hào)，來(lái)控制不同信號(hào)的采集，以及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行采樣和A/D轉(zhuǎn)換。各模數(shù)采集卡中的數(shù)據(jù)由DSP讀取并存儲(chǔ)在RAM中，去除噪聲干擾和取樣分析工作也在DSP中完成，最后將處理后數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)接口傳送至變電站監(jiān)控端。
[0025]在實(shí)際應(yīng)用中，2013年03月12日12: 30，某特高壓變電站#1主變1000KV側(cè)GIS組合電器C相隔接組合氣室與母線氣室間盆式絕緣子閃絡(luò)放電，#1主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘后失電，造成華中地區(qū)部分電網(wǎng)波動(dòng)。12:24超聲波在線檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)出告警信號(hào)，C相C-Tl通道放電量達(dá)到146pC，脈沖個(gè)數(shù)233，C-T1通道即為安裝在C相隔接組合氣室與母線氣室間盆式絕緣子的超聲波探頭，通過檢測(cè)判斷顯示放電類型為盆式絕緣子放電。由于故障電流較大，#1主變保護(hù)動(dòng)作GIS設(shè)備停電，放電現(xiàn)象消失，所以只能夠放電初期信號(hào)進(jìn)行采集;將故障間隔GIS轉(zhuǎn)檢修后解體檢查，發(fā)現(xiàn)絕緣子內(nèi)部出現(xiàn)長(zhǎng)且深的裂紋，與超聲波檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果一致。
[0026]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種100kVGIS超聲波在線檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括采集前端、信息處理單元，其特征在于:所述采集前端包括若干超聲波檢測(cè)探頭，所述檢測(cè)探頭上部設(shè)置基準(zhǔn)傳感器，所述檢測(cè)探頭下部設(shè)置光電轉(zhuǎn)換模塊。2.如權(quán)利要求1所述的100kVGIS超聲波在線檢測(cè)裝置，其特征在于:所述基準(zhǔn)傳感器接收GIS內(nèi)部的局部放電信號(hào)并轉(zhuǎn)換為光纖信號(hào)傳輸至光端機(jī)，在所述光端機(jī)內(nèi)經(jīng)前置功率放大器放大后傳輸至遠(yuǎn)端的中央控制機(jī);在所述中央控制機(jī)內(nèi)，由通道分布式高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)所接收到的局部放電信號(hào)進(jìn)行分析并上傳至變電站監(jiān)控系統(tǒng)。3.如權(quán)利要求1或2所述的100kVGIS超聲波在線檢測(cè)裝置，其特征在于:所述基準(zhǔn)傳感器采用壓電陶瓷材料的外置式傳感器，在局放產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力作用下利用壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)產(chǎn)生交變電場(chǎng)，并將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。4.如權(quán)利要求2所述的100kVGIS超聲波在線檢測(cè)裝置，其特征在于:所述前置功率放大器為增益可調(diào)的前置放大器，其輸入端分別連接兩個(gè)耦合電容與兩個(gè)接地電阻構(gòu)成高通濾波器濾除低頻噪聲干擾。5.如權(quán)利要求3所述的100kVGIS超聲波在線檢測(cè)裝置，其特征在于:在所述信息處理單元中，基準(zhǔn)傳感器將接收到的采樣信號(hào)通過前端信號(hào)調(diào)理電路的處理后，再經(jīng)過射頻耦合器隔離和高速A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)數(shù)字化;最后再由DS將轉(zhuǎn)換過來(lái)的數(shù)字信號(hào)讀取并存入RAM中。
【文檔編號(hào)】G01R31/12GK205539331SQ201620093498
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年2月1日
【發(fā)明人】湯會(huì)增, 郭凱, 黃克選, 毛建坤, 閏興龍, 范明森, 李茹勤, 張高峰, 岳雷剛, 郭果, 韓麗明, 金軻, 姚宇, 余開偉, 姚東, 許冰
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)河南省電力公司檢修公司