本發(fā)明涉及電力設(shè)備檢測裝置領(lǐng)域，特別是指一種帶電檢測裝置。

背景技術(shù)：

隨著狀態(tài)檢修的推廣應(yīng)用，輸變電設(shè)備的狀態(tài)檢測和評價(jià)成為主網(wǎng)運(yùn)維檢修工作的主體，這對狀態(tài)檢測和評價(jià)工作也提出更高的要求。國網(wǎng)公司為了規(guī)范帶電檢測工作，于2010年頒布了《電力設(shè)備帶電檢測技術(shù)規(guī)范(試行)》，網(wǎng)內(nèi)正在大力推行帶電檢測工作。從帶電檢測工作的實(shí)際情況看，目前推進(jìn)帶電檢測工作主要存在如下困難：輸變電設(shè)備帶電檢測的科目多，主設(shè)備故障類型多，檢測類型復(fù)雜，辨別干擾與缺陷信號和評估缺陷嚴(yán)重程度難度大。

國內(nèi)帶電檢測工作開展較早的一些單位和部門在帶電檢測中辨別干擾與缺陷信號和評估缺陷嚴(yán)重程度經(jīng)驗(yàn)總結(jié)中，多種檢測方法聯(lián)合檢測和評估電力設(shè)備絕緣缺陷是一種較好的方法；國網(wǎng)公司《電力設(shè)備帶電檢測技術(shù)規(guī)范(試行)》也在總則中明確提出“當(dāng)采用一種檢測方法發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在問題時(shí)，要采用其它可行的方法進(jìn)一步進(jìn)行聯(lián)合檢測，檢測過程中發(fā)現(xiàn)異常信號，應(yīng)注意組合技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析”和“電力設(shè)備互相關(guān)聯(lián)，在某設(shè)備上檢測到缺陷時(shí)，應(yīng)當(dāng)對相鄰設(shè)備進(jìn)行檢測，正確定位缺陷。同時(shí)，采用多種檢測技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合分析定位。”

但是目前多檢測方法聯(lián)合帶電檢測主要依靠經(jīng)驗(yàn)豐富的狀態(tài)檢測專家利用多件帶電檢測儀器設(shè)備，甚至是傳感器+調(diào)理模塊+示波器的方式進(jìn)行，對檢測人員要求較高、工作效率較低，很難實(shí)現(xiàn)多檢測方法同步檢測。帶電檢測儀器廠商目前也只是根據(jù)被試設(shè)備的特點(diǎn)，推出集成兩至三種檢測方法的專用檢測儀器，單個(gè)檢測方法往往只有一個(gè)檢測通道，現(xiàn)場應(yīng)用靈活性差，還造成帶電檢測裝備被動(dòng)重復(fù)投資。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種能夠?qū)崿F(xiàn)集合多種檢測方法于一體、實(shí)用便捷的帶電檢測裝置。

基于上述目的本發(fā)明提供的一種帶電檢測裝置，包括：紅外熱像模塊、油色譜分析模塊、SF6氣體組分模塊、高頻局部放電模塊、超高頻局部放電模塊、超聲波信號模塊、暫態(tài)地電壓檢測模塊、鐵芯接地電流模塊、相對介質(zhì)損耗因數(shù)和電容量測量模塊、泄漏成像法檢測模塊、金屬護(hù)套接地系統(tǒng)模塊、避雷器泄漏電流檢測模塊；還包括：LXI總線模塊，結(jié)合IEEE802.3以太網(wǎng)通信協(xié)議和IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)測量和控制系統(tǒng)的精密時(shí)鐘同步協(xié)議提供多種總線接口。

可選的，還包括：傳感器檢測模塊；所述傳感器檢測模塊采用IEEE802.3af POE協(xié)議。

可選的，還包括：數(shù)據(jù)可視化模塊；所述數(shù)據(jù)可視化模塊采用數(shù)據(jù)可視化策略，主要考慮在統(tǒng)一顯示數(shù)據(jù)流的基礎(chǔ)上，使用帶電檢測常用的分析圖譜，并發(fā)揮多檢測通道同步檢測的優(yōu)勢，提高數(shù)據(jù)可視化對輔助決策支撐的效果。

從上面所述可以看出，本發(fā)明提供的帶電檢測裝置，通過多測量模塊的設(shè)置，并結(jié)合LXI總線模塊提供的各種總線接口，實(shí)現(xiàn)了有效、高效的帶電檢測，解決多種檢測方法聯(lián)合帶電檢測和評估電力設(shè)備絕緣缺陷面臨的缺乏合適帶電檢測裝備問題，降低帶電檢測人員的使用難度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的帶電檢測裝置時(shí)鐘模塊示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施 例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是為了區(qū)分兩個(gè)相同名稱非相同的實(shí)體或者非相同的參量，可見“第一”“第二”僅為了表述的方便，不應(yīng)理解為對本發(fā)明實(shí)施例的限定，后續(xù)實(shí)施例對此不再一一說明。

本發(fā)明提供了一種帶電檢測裝置，包括：紅外熱像模塊、油色譜分析模塊、SF6氣體組分模塊、高頻局部放電模塊、超高頻局部放電模塊、超聲波信號模塊、暫態(tài)地電壓檢測模塊、鐵芯接地電流模塊、相對介質(zhì)損耗因數(shù)和電容量測量模塊、泄漏成像法檢測模塊、金屬護(hù)套接地系統(tǒng)模塊、避雷器泄漏電流檢測模塊；還包括：LXI總線模塊，結(jié)合IEEE802.3以太網(wǎng)通信協(xié)議和IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)測量和控制系統(tǒng)的精密時(shí)鐘同步協(xié)議提供多種總線接口。

調(diào)研的目的在于獲取項(xiàng)目研究的組合式聯(lián)合帶電檢測平臺的技術(shù)需求。目前帶電檢測項(xiàng)目主要包括：紅外熱像、油色譜分析、SF6氣體組分、高頻局部放電、超高頻局部放電、超聲波信號、暫態(tài)地電壓檢測、鐵芯接地電流、相對介質(zhì)損耗因數(shù)和電容量測量、泄漏成像法檢測、金屬護(hù)套接地系統(tǒng)、避雷器泄漏電流檢測等。由于油色譜分析、SF6氣體組分分析專業(yè)性較強(qiáng)，因此本項(xiàng)目對這兩種帶電檢測項(xiàng)目不進(jìn)行集成組合。余下其他帶電檢測項(xiàng)目，由于本項(xiàng)目的試制樣機(jī)為綜合帶電檢測系統(tǒng)樣機(jī)，因此重點(diǎn)對紅外熱像和檢測局部放電的四種檢測方法進(jìn)行調(diào)研分析。

目前較為通用的儀器總線技術(shù)有GPIB、PXI、VXI和LXI，其中GPIB傳輸速度較低；PXI和VXI較為適合儀器生產(chǎn)商集成開發(fā)新儀器；LXI為較晚出現(xiàn)的技術(shù)，傳輸速度快，且具備良好的同步對時(shí)功能，但是其技術(shù)規(guī)范復(fù)雜，開發(fā)成本較高。因此本項(xiàng)目為了兼顧效率與研發(fā)成本，參考LXI總線技術(shù)方案，結(jié)合IEEE802.3以太網(wǎng)通信協(xié)議和IEEE 1588網(wǎng)絡(luò)測量和控制系統(tǒng)的精密時(shí)鐘同步協(xié)議,開發(fā)適用于多方法聯(lián)合帶電檢測用的儀器總線技術(shù)。

在一些實(shí)施例中，所述的帶電檢測裝置還包括：傳感器檢測模塊；所述傳感器檢測模塊采用IEEE802.3af POE協(xié)議。

由于帶電檢測涉及檢測狀態(tài)量較多，本項(xiàng)目選取局部放電檢測用特高頻、高頻脈沖電流、暫態(tài)對地電壓、超聲狀態(tài)量的工頻電壓電流狀態(tài)量，研究相應(yīng)的傳感器檢測模塊技術(shù)。由于儀器總線技術(shù)基于IEEE802.3和IEEE1588研發(fā)，因此傳感檢測模塊的供電將采用IEEE802.3af POE協(xié)議研發(fā)，POE協(xié)議具有成熟的商用技術(shù)方案，集成難度和成本較低。各狀態(tài)量的采集和調(diào)理將沿用項(xiàng)目承擔(dān)單位已研發(fā)的儀器技術(shù)，僅需在POE協(xié)議供電功率約束下進(jìn)行優(yōu)化。

在一些實(shí)施例中，所述的帶電檢測裝置還包括：數(shù)據(jù)可視化模塊；所述數(shù)據(jù)可視化模塊采用數(shù)據(jù)可視化策略，主要考慮在統(tǒng)一顯示數(shù)據(jù)流的基礎(chǔ)上，使用帶電檢測常用的分析圖譜，并發(fā)揮多檢測通道同步檢測的優(yōu)勢，提高數(shù)據(jù)可視化對輔助決策支撐的效果。

IEEE1588時(shí)間同步原理：

隨著工業(yè)現(xiàn)場控制的規(guī)模越來越大，自動(dòng)化程度越來越高，對監(jiān)控和控制的同步性和實(shí)時(shí)性提出了越來越高的要求。此時(shí)，一些研究機(jī)構(gòu)和商業(yè)組織開始研究設(shè)備之間，尤其是測量和控制設(shè)備之間的時(shí)鐘同步技術(shù)。在此背景下，美國的一些研究機(jī)構(gòu)和商業(yè)組織發(fā)起成立了一個(gè)特別委員會，專門針對設(shè)備之間，尤其是測控設(shè)備之間的時(shí)鐘同步問題進(jìn)行研究。經(jīng)過長時(shí)間的不斷探索和試驗(yàn)，取得了一些成果。2001年6月18日，這個(gè)委員會正式向美國電氣與電子工程師協(xié)會(IEEE)提交一份研究方案，并通過該組織一年多時(shí)間的核準(zhǔn)和論證，于2002年12月得到批復(fù)，并正式形成IEEE 1588標(biāo)準(zhǔn)。IEEE 1588為消除或削弱分布式網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)各個(gè)測控設(shè)備的時(shí)鐘誤差和測控?cái)?shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸延遲提供了有效途徑。按照這個(gè)規(guī)范去策劃和設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)，其同步精度可以達(dá)到微秒級的范圍，從而可以有效地解決分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性問題。

IEEE 1588的基本功能是使分布式網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的最精確時(shí)鐘與其他時(shí)鐘保持同步，用于對標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)或其他采用多播技術(shù)的分布式總線系統(tǒng)中的傳感器、執(zhí)行器以及其他終端設(shè)備中的時(shí)鐘進(jìn)行亞微秒級同步。該協(xié)議為小型同構(gòu)或異構(gòu)局域網(wǎng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)者特別注意降低資源使用，使其可以在低成本終端設(shè)備上應(yīng)用。

IEEE 1588定義了一個(gè)在測量和控制網(wǎng)絡(luò)中，與網(wǎng)絡(luò)交流、本地計(jì)算和分布式對象有有關(guān)的精確時(shí)鐘同步協(xié)議(PTP-Precision Time Protocol)，該協(xié) 議具有以下特點(diǎn)：

1)能夠?qū)崿F(xiàn)亞微秒級的高精度同步，這是NTP無法比擬的，后者同步精度一股只能達(dá)到毫秒級。

2)與針對分布廣泛且各自獨(dú)立的時(shí)間同步協(xié)議(如NTP，GPS)不同，IEEE 1588是針對相對本地化、網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。它要求子網(wǎng)較好、內(nèi)部組件相對穩(wěn)定，故其特別適合于工業(yè)自動(dòng)化和測量環(huán)境。當(dāng)然，對于實(shí)現(xiàn)廣域范圍內(nèi)的測量和控制同步，單純依賴IEEE 1588并不可行，此時(shí)還需借助GPS。

3)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)中的高精度同步，使得在分配控制工作時(shí)無需再進(jìn)行專門的同步通信，從而達(dá)到了通信時(shí)間模式與應(yīng)用程序執(zhí)行時(shí)間模式分開的效果。

4)適合于在局域網(wǎng)中支持組播報(bào)文發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，故其應(yīng)用范圍十分廣泛，尤其適合于在以太網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)。通過采用IEEE 1588，基于以太網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不需要大的改動(dòng)就可以運(yùn)行在高精度的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，目前已開展的大量工作力將IEEE 1588整合到一些基于以太網(wǎng)的自動(dòng)化協(xié)議中，如Powerlink和EtherCat。

5)占用的網(wǎng)絡(luò)資源和計(jì)算資源較少，故實(shí)現(xiàn)成本較低，適于在低端設(shè)備中完成。

6)具有良好的開放性和互操作性。

IEEE 1588系統(tǒng)包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)IEEE1588時(shí)鐘，時(shí)鐘之間通過網(wǎng)絡(luò)相連，并由網(wǎng)絡(luò)中最精確的時(shí)鐘以基于報(bào)文(Message-based)傳輸?shù)姆绞酵剿衅渌鼤r(shí)鐘，這是IEEE 1588的核心思想。

按照工作原理可將IEEE 1588的時(shí)鐘分為兩類：普通時(shí)鐘(Ordinary Clock)和邊界時(shí)鐘(Boundary Clock)。普通時(shí)鐘只有一個(gè)PTP端口，邊界時(shí)鐘包含一個(gè)或者多個(gè)PTP端口。每個(gè)PTP端口的狀態(tài)主要有三種：主狀態(tài)(PTP_MASTER)、從狀態(tài)(PTP_SLAVE)和被動(dòng)狀態(tài)(PTP_PASSIVE)。PTP端口處于主狀態(tài)或從狀態(tài)的時(shí)鐘，分別稱為主時(shí)鐘(MASTER CLOCK)和從時(shí)鐘(SLAVE CLOCK)。一個(gè)簡單的PTP系統(tǒng)包括一個(gè)主時(shí)鐘和多個(gè)從時(shí)鐘，主時(shí)鐘負(fù)責(zé)同步系統(tǒng)中所有從時(shí)鐘。如果PTP端口處于被動(dòng)狀態(tài)，則意味著對應(yīng)的時(shí)鐘不參與PTP時(shí)間同步。

PTP采用分層的主從式(Master-Slave)模式進(jìn)行時(shí)間同步。IEEE 1588主要定義了四種多點(diǎn)傳送的時(shí)鐘報(bào)文類型：同步報(bào)文Sync、跟隨報(bào)文Follow_Up、延遲請求報(bào)文Delay_Req和延遲請求響應(yīng)報(bào)文Delay_Resp。同步過程分兩步執(zhí)行：主從時(shí)鐘之間的差異糾正，即時(shí)鐘偏移量測量；主從時(shí)鐘之間通信路徑傳輸延遲的測量。

POE供電原理：

POE(Power Over Ethernet)指的是在現(xiàn)有的以太網(wǎng)Cat.5布線基礎(chǔ)架構(gòu)不作做何改動(dòng)的情況下，在為一些基于IP的終端(如IP電話機(jī)、無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)AP、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等)傳輸數(shù)據(jù)信號的同時(shí)，還能為此類設(shè)備提供直流供電的技術(shù)。POE技術(shù)能在確?，F(xiàn)有結(jié)構(gòu)化布線安全的同時(shí)保證現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)作，最大限度地降低成本。

POE也被稱為基于局域網(wǎng)的供電系統(tǒng)(POL,Power over LAN)或有源以太網(wǎng)(Active Ethernet)，有時(shí)也被簡稱為以太網(wǎng)供電，這是利用現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)傳輸電纜的同時(shí)傳送數(shù)據(jù)和電功率的最新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并保持了與現(xiàn)存以太網(wǎng)系統(tǒng)和用戶的兼容性。IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)是基于以太網(wǎng)供電系統(tǒng)POE的新標(biāo)準(zhǔn)，它在IEEE 802.3的基礎(chǔ)上增加了通過網(wǎng)線直接供電的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，是現(xiàn)有以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展，也是第一個(gè)關(guān)于電源分配的國際標(biāo)準(zhǔn)。

一個(gè)完整的POE系統(tǒng)包括供電端設(shè)備(PSE,Power Sourcing Equipment)和受電端設(shè)備(PD，Power Device)兩部分。PSE設(shè)備是為以太網(wǎng)客戶端設(shè)備供電的設(shè)備，同時(shí)也是整個(gè)POE以太網(wǎng)供電過程的管理者。而PD設(shè)備是接受供電的PSE負(fù)載，即POE系統(tǒng)的客戶端設(shè)備，如IP電話、網(wǎng)絡(luò)安全攝像機(jī)、AP及掌上電腦(PDA)或移動(dòng)電話充電器等許多其他以太網(wǎng)設(shè)備(實(shí)際上，任何功率不超過13W的設(shè)備都可以從RJ45插座獲取相應(yīng)的電力)。兩者基于IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)建立有關(guān)受電端設(shè)備PD的連接情況、設(shè)備類型、功耗級別等方面的信息聯(lián)系，并以此為根據(jù)PSE通過以太網(wǎng)向PD供電。

POE標(biāo)準(zhǔn)供電系統(tǒng)的主要供電特性參數(shù)為：

1)電壓在44～57V之間，典型值為48V。

2)允許最大電流為550mA，最大啟動(dòng)電流為500mA。

3)典型工作電流為10～350mA，超載檢測電流為350～500mA。

4)在空載條件下，最大需要電流為5mA。

5)為PD設(shè)備提供3.84～12.95W五個(gè)等級的電功率請求，最大不超過13W。

當(dāng)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中布置PSE供電端設(shè)備時(shí)，POE以太網(wǎng)供電工作過程如下所示。

1)檢測：一開始，PSE設(shè)備在端口輸出很小的電壓，直到其檢測到線纜終端的連接為一個(gè)支持IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)的受電端設(shè)備。

2)PD端設(shè)備分類：當(dāng)檢測到受電端設(shè)備PD之后，PSE設(shè)備可能會為PD設(shè)備進(jìn)行分類，并且評估此PD設(shè)備所需的功率損耗。

3)開始供電：在一個(gè)可配置時(shí)間(一般小于15μs)的啟動(dòng)期內(nèi)，PSE設(shè)備開始從低電壓向PD設(shè)備供電，直至提供48V的直流電源。

4)供電：為PD設(shè)備提供穩(wěn)定可靠48V的直流電，滿足PD設(shè)備不越過15.4W的功率消耗。

5)斷電：若PD設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)上斷開時(shí)，PSE就會快速地(一般在300～400ms之內(nèi))停止為PD設(shè)備供電，并重復(fù)檢測過程以檢測線纜的終端是否連接PD設(shè)備。

所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：以上任何實(shí)施例的討論僅為示例性的，并非旨在暗示本公開的范圍(包括權(quán)利要求)被限于這些例子；在本發(fā)明的思路下，以上實(shí)施例或者不同實(shí)施例中的技術(shù)特征之間也可以進(jìn)行組合，步驟可以以任意順序?qū)崿F(xiàn)，并存在如上所述的本發(fā)明的不同方面的許多其它變化，為了簡明它們沒有在細(xì)節(jié)中提供。因此，凡在本發(fā)明的精神和原 則之內(nèi)，所做的任何省略、修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。