一種用于高壓電氣設(shè)備的超聲波局部放電探測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于高壓電氣設(shè)備的超聲波局部放電探測裝置。具體包括：依次相連的多路超聲波傳感器矩陣、帶電壓放大的多通道帶通濾波器、LED發(fā)光二極管顯示矩陣，依次相連的多通道電壓采集器、帶有局域網(wǎng)和USB通信接口的MCU控制器、433M無線模塊，以及具備兩路電壓轉(zhuǎn)換輸出的供電接口，多通道電壓采集器與多通道帶通濾波器相連；多路超聲波傳感器矩陣、多通道帶通濾波器和LED發(fā)光二極管顯示矩陣三者的陣列排布相互對應(yīng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型不需操作人員靠近被測設(shè)備去安裝傳感器，可通過LED燈的強弱和位置判斷超聲波放電信號的強弱和區(qū)域，既可用作精密探測設(shè)備的前端模塊，又可作為獨立的簡單巡檢設(shè)備。
【專利說明】—種用于高壓電氣設(shè)備的超聲波局部放電探測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于高壓電氣設(shè)備的非接觸式超聲波局部放電探測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的超聲波局部放電檢測主要是通過一套主機，一套外部傳感器及前置放大器單元組成。如果需要檢測一個較大平面的高壓設(shè)備，則需要將傳感器在設(shè)備表面來回移動，或者采用多路傳感器分別粘貼到高壓設(shè)備表面，然后由一套主機將不同通道檢測的時間特征、方位特征、及幅度特征匯總計算，最終形成得出高壓設(shè)備表面放電的區(qū)域。這種傳統(tǒng)檢測方法主要存在以下三個突出缺陷:第一，多路傳感器布置耗費時間較長，為獲得更加精確的局部放電位置，仍需要移動傳感器位置以縮小搜索范圍;第二，由于測試時需要人員將傳感器貼敷到高壓設(shè)備表面，如果高壓設(shè)備表面絕緣狀態(tài)不佳已經(jīng)發(fā)生較嚴(yán)重的放電現(xiàn)象，則測試安裝人員則可能有人身安全；第三，針對多通道的檢測需要確保來自不同方位的超聲波檢測信號不被有效衰減，對系統(tǒng)的供電要求較高。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于高壓電氣設(shè)備的非接觸式超聲波局部放電探測裝置，不需要操作人員靠近被測設(shè)備本體去貼敷或安裝傳感器，可通過LED燈的強弱和位置判斷超聲波放電信號的強弱和區(qū)域，既可用于精密探測設(shè)備的前端模塊，又可作為獨立的簡單巡檢設(shè)備。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是:
[0005]本實用新型提出的一種用于高壓電氣設(shè)備的超聲波局部放電探測裝置，具體包括:內(nèi)置于所述探測裝置的多路超聲波傳感器矩陣，與多路超聲波傳感器矩陣相連的帶電壓放大功能的多通道帶通濾波器，與多通道帶通濾波器相連的帶整流功能的LED發(fā)光二極管顯示矩陣，與多通道帶通濾波器相連、負(fù)責(zé)測量超聲波電壓值的多通道電壓采集器，與多通道電壓采集器相連并進行數(shù)據(jù)交互、帶有局域網(wǎng)和USB通信接口的MCU控制器，與MCU控制器相連、并進行數(shù)據(jù)交互的433M無線模塊，以及具備兩路電壓轉(zhuǎn)換輸出的供電接口 ；多路超聲波傳感器矩陣的陣列排布與多通道帶通濾波器的通道布置一一對應(yīng)，同時與LED發(fā)光二極管顯示矩陣的陣列排布一一對應(yīng)。
[0006]所述多路超聲波傳感器矩陣為多只獨立超聲波傳感器按MXN矩陣形式布置，并具備統(tǒng)一接地端輸出和統(tǒng)一供電，可促進實現(xiàn)遠(yuǎn)程非接觸的測量方式。所述帶電壓放大功能的多通道帶通濾波器的頻帶為l-ΙΟΜΗζ，電壓放大倍數(shù)為2-10倍，多通道帶通濾波器的通道按MXN矩陣形式布置。所述LED發(fā)光二極管顯示矩陣為帶MXN只發(fā)光二極管的矩陣陣列，可簡單直觀地顯示出各通道的信號強弱。所述多通道電壓采集器受MCU控制器控制，可同時采集MXN矩陣的全部或部分通道的電壓信號。MCU控制器的局域網(wǎng)和USB通信接口，以及433M無線模塊可用于與第三方設(shè)備的數(shù)據(jù)交互；經(jīng)多通道電壓采集器采集的數(shù)據(jù)存入MCU控制器后，可通過局域網(wǎng)和USB通信接口、以及433M無線模塊進行輸出。所述供電接口的外部接入電壓為5-12V，轉(zhuǎn)換輸出的兩路電壓分別為5V和30V，其中5V向多通道電壓采集器、MCU控制器和433M無線模塊供電(B卩向數(shù)字控制系統(tǒng)供電)，30V向多路超聲波傳感器矩陣和多通道帶通濾波器供電(即向模擬單元提供工作電壓)。所述探測裝置還包括與多通道帶通濾波器相連的帶光電隔離功能的多通道模擬信號輸出接口(通道數(shù)MXN)，可供其他采集系統(tǒng)(如示波器等)接入分析。
[0007]本實用新型采用一套多路超聲波傳感器全內(nèi)置的設(shè)計，使得多通道超聲波同時檢測成為可能；通過帶電壓放大功能的多通道帶通濾波器，實現(xiàn)對微弱信號的帶通濾波和放大，因此傳感器無需接觸被測高壓設(shè)備，從而實現(xiàn)了遠(yuǎn)程檢測；多路超聲波傳感器矩陣與放大濾波一體化集成，使得不同通道的傳感器供電和濾波、放大等模擬信號的供電均能保持聞度一致，有利于提聞探測的可罪性和穩(wěn)定性。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:相比傳統(tǒng)的針對獨立測量點的貼敷式傳感器測量，本實用新型提出的非接觸式超聲波局部放電檢測裝置基于對區(qū)域性表面超聲波放電信號的測試，采用多路超聲波傳感器全內(nèi)置，不需要操作人員靠近被測設(shè)備本體去貼敷或安裝傳感器，可減少布置獨立測量點的時間，還可有效降低各外部測量通道的延時引入誤差；同時，多路超聲波傳感器設(shè)計為矩陣形式，可保證供電電壓的高精度一致，只需一路外部供電電源即可，從而減少各超聲波檢測通道的供電差異帶來的測量誤差。本實用新型提出LED發(fā)光二極管顯示矩陣，且與多路超聲波傳感器矩陣的陣列排布一一對應(yīng)，可根據(jù)各路超聲波檢測通道的信號進行整流驅(qū)動LED發(fā)光二極管矩陣的發(fā)光顯示，通過LED燈的強弱和位置判斷來自高壓電氣設(shè)備超聲波放電信號的強弱和區(qū)域，從而使得本實用新型既可用于精密探測設(shè)備的前端模塊(用于精檢)，又可作為獨立的簡單巡檢設(shè)備(用于粗檢，檢測周期短)，使用靈活。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是超聲波局部放電探測裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2是實施例中LED發(fā)光二極管顯示矩陣的顯示示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例作進一步的描述。
[0012]如圖1、圖2所示。針對正在運行的35kV高壓開關(guān)柜進行超聲波局部放電檢測，采用本實用新型的非接觸式超聲波局部放電探測裝置進行粗略檢測，即利用LED發(fā)光二極管顯示矩陣對被測高壓開關(guān)柜表面是否有局部放電進行快速檢測，通過LED發(fā)光二極管是否發(fā)光來決定LED發(fā)光二極管顯示矩陣對應(yīng)位置是否存在局部放電。
[0013]所述探測裝置包括:內(nèi)置于所述探測裝置的64只超聲波傳感器布置為8X8矩陣，具備統(tǒng)一接地端輸出和統(tǒng)一供電，傳感器有效頻帶為10-300kHz ;帶電壓放大功能的8 X 8通道帶通濾波器與8 X 8超聲波傳感器矩陣相連，所述8 X 8通道帶通濾波器的頻帶為30-200kHz，放大倍數(shù)為4倍；帶整流功能的LED發(fā)光二極管8X8顯示矩陣與8X8通道帶通濾波器相連；8X8通道電壓采集器與8X8通道帶通濾波器相連，負(fù)責(zé)測量超聲波電壓值；MCU控制器與8X8通道電壓采集器相連并進行數(shù)據(jù)交互，并帶有局域網(wǎng)和USB通信接口 ；433M無線模塊與MCU控制器相連，并進行數(shù)據(jù)交互；8 X 8通道模擬信號輸出接口與8 X 8通道帶通濾波器相連，且?guī)Ч怆姼綦x功能；供電接口具備兩路電壓轉(zhuǎn)換輸出，外部接入電壓為5-12V，轉(zhuǎn)換輸出的兩路電壓分別為5V和30V，其中5V向8X8通道電壓采集器、MCU控制器和433M無線模塊供電，30V向8X8超聲波傳感器矩陣和8X8通道帶通濾波器供電。8X8路超聲波傳感器矩陣的陣列排布與8X8通道帶通濾波器的通道布置一一對應(yīng)，同時與8X8LED發(fā)光二極管顯示矩陣的陣列排布一一對應(yīng)。
[0014]電源接通后，所有電路開始工作。將所述超聲波局部放電探測裝置對準(zhǔn)被測高壓開關(guān)柜并與之保持2米的垂直距離，8X8路超聲波傳感器矩陣自動感應(yīng)來自外部的超聲波信號，并將信號通過8X8通道帶通濾波器進行濾波和放大后，推動后續(xù)連接的8X8LED發(fā)光二極管顯示矩陣工作。由于超聲波傳感器矩陣的陣列排布與LED發(fā)光二極管顯示矩陣的陣列排布一一對應(yīng)，因此發(fā)光的部分即代表超聲波信號較強的區(qū)域。如圖2所示，黑色區(qū)域代表發(fā)光的二極管，即表不對應(yīng)區(qū)域的開關(guān)柜存在超聲波局部放電現(xiàn)象。對于信號強度較弱，經(jīng)感應(yīng)、濾波和放大后不足以推動LED發(fā)光二極管發(fā)光的，即可認(rèn)為該對應(yīng)位置的開關(guān)柜不存在放電信號，或者采用將探測裝置靠近開關(guān)柜的方法，以提高檢測靈敏度，從而進一步分析開關(guān)柜放電特征。如果需要更加精密細(xì)膩的顯示，可以配置更高數(shù)量的超聲波傳感器和對應(yīng)的LED發(fā)光二極管顯示矩陣，如256X256或1280X800。
[0015]需要補充說明的是，由于8 X 8LED發(fā)光二極管顯示矩陣是與8 X 8通道帶通濾波器直接相連的，因此當(dāng)電源一接通，如果前端超聲波傳感器矩陣感應(yīng)到局部放電電壓并達(dá)到設(shè)計門檻值后，經(jīng)濾波放大后即可迅速推動相應(yīng)通道的LED發(fā)光。當(dāng)前端超聲波傳感器矩陣移動時，對應(yīng)的LED發(fā)光強弱也跟著改變，因此本實用新型所述的LED顯示方案具備相對實時反映局部放電強弱的功能，整個過程不需要專門手動啟動或切換LED發(fā)光二極管顯示矩陣是否工作。
[0016]當(dāng)需要捕捉來自超聲波傳感器矩陣的信號波形及頻率特征時，可借助8X8通道模擬信號輸出接口與外部示波器相連。當(dāng)需要測量8X8超聲波傳感器矩陣的電壓值時，可通過MCU控制器控制8 X 8通道電壓采集器采集來自傳感器矩陣的電壓信號，采集的數(shù)據(jù)可通過MCU控制器上的局域網(wǎng)和USB通信接口、或433M無線模塊傳輸給外部PC，實現(xiàn)后續(xù)處理和顯示。
[0017]由實施例可見，需要簡單巡檢時，可以直接通過LED發(fā)光二極管顯示矩陣的發(fā)光狀態(tài)直接簡單分析存在局部放電的區(qū)域。如果需要分析波形特征，可以通過多通道模擬信號輸出端口與外部示波器相連進行分析。如果需要進行精確電壓值的測量，則可以通過多通道電壓采集器進行電壓采集。因此根據(jù)不同工作需要，本實用新型可以靈活實現(xiàn)多種用途。
【權(quán)利要求】
1.一種用于高壓電氣設(shè)備的超聲波局部放電探測裝置，其特征在于，所述探測裝置包括:內(nèi)置于所述探測裝置的多路超聲波傳感器矩陣，與多路超聲波傳感器矩陣相連的帶電壓放大功能的多通道帶通濾波器，與多通道帶通濾波器相連的帶整流功能的LED發(fā)光二極管顯示矩陣，與多通道帶通濾波器相連、負(fù)責(zé)測量超聲波電壓值的多通道電壓采集器，與多通道電壓采集器相連并進行數(shù)據(jù)交互、帶有局域網(wǎng)和USB通信接口的MCU控制器，與MCU控制器相連、并進行數(shù)據(jù)交互的433M無線模塊，以及具備兩路電壓轉(zhuǎn)換輸出的供電接口 ；多路超聲波傳感器矩陣的陣列排布與多通道帶通濾波器的通道布置一一對應(yīng)，同時與LED發(fā)光二極管顯示矩陣的陣列排布一一對應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高壓電氣設(shè)備的超聲波局部放電探測裝置，其特征在于:所述探測裝置還包括與多通道帶通濾波器相連的帶光電隔離功能的多通道模擬信號輸出接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高壓電氣設(shè)備的超聲波局部放電探測裝置，其特征在于:所述供電接口的外部接入電壓為5-12V，轉(zhuǎn)換輸出的兩路電壓分別為5V和30V，其中5V向多通道電壓采集器、MCU控制器和433M無線模塊供電，30V向多路超聲波傳感器矩陣和多通道帶通濾波器供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的用于高壓電氣設(shè)備的超聲波局部放電探測裝置，其特征在于:所述多路超聲波傳感器矩陣為多只獨立超聲波傳感器按矩陣形式布置，并具備統(tǒng)一接地端輸出和統(tǒng)一供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的用于高壓電氣設(shè)備的超聲波局部放電探測裝置，其特征在于:所述帶電壓放大功能的多通道帶通濾波器的頻帶為1-lOMHz，放大倍數(shù)為2-10倍。
【文檔編號】G01R31/12GK203658527SQ201420008119
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】李銳, 張碧輝, 張鵬, 游書均, 黃巍巍, 胡寶劍, 郁雷, 張建 申請人:云南電網(wǎng)公司昭通供電局, 江蘇躍騰電氣有限公司