一种便携式局部放电检测及诊断装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及变压器及GIS状态监测领域，特别设及一种便携式局部放电检测及诊 断装置。
【背景技术】
[0002] 电力变压器和GIS是输电和配电网络中最重要的设备，其运行状况直接关系到系 统的安全稳定和经济运行。而电网的可靠运行很大程度上要依赖高压设备的制造W及安装 质量，一旦发生故障必将引起局部甚至全区的停电。然而在电力变压器和GIS设备的内部 绝缘中总会有不同程度的缺陷，如固体或者液体介质中含有的杂志、水分、气隙、小气泡等。 该些缺陷在各种运行因素如电场变化、温度变化、机械应力和受潮等长期作用下，使绝缘结 构发生老化、分解和裂隙。该是引起电力设备内部局部放电的主要原因。通过对变压器和 GIS局部放电进行在线监测，可W及时发现设备内部绝缘的潜伏性缺陷，W判断设备内部绝 缘裂化的程度。因此可W从局部放电的发展情况灵敏的揭示设备内部的各种电气W及非电 气故障，保障变压器安全运行。
[0003] 电气设备出现局部放电时，会伴随电脉冲、超声波、光、热和化学变化等物理现象 的产生。因此根据其放电伴随的现象，通常有电化学检测法、超声波检测法、超高频检测法 W及脉冲电流检测法等。射频检测法将电气设备套管末端接地线、外壳接地线、铁屯、接地线 等处的脉冲电流通过线圈转化为电压信号，由于该检测方法不改变电力系统的运行方式， 且可W标定局部放电放电量等优势，得到了比较广泛的应用。而对于GIS内部放电时，由于 放电点处电荷的迅速转移，形成持续时间很短的纳秒级电流脉冲，并产生频率分量极其丰 富的电磁信号，通过传感局部放电所产生的电信号进行局部放电检测，有可能实现较高的 灵敏度，并能够及时发现早期的的局部放电。超高频检测法采用天线禪合电磁波的方式，检 测频带主要集中在300MHZ-3000MHZ范围内，可W有效避开常规脉冲电流检测法所受到的 干扰，有效地提高了检测灵敏度。鉴于超高频检测法的抗干扰能力强、可定位等特点，近年 来已成为GIS局部放电在线监测的主要传感方式，并得到了实际的应用。
[0004] 目前国内研制了大量的局部放电检测装置，然而对比分析可W发现，目前采样率 高、抗干扰能力强的局部放电检测仪都具有体积较大、重量过重、并基于PC进行数据处理 的特征，不具备便携性，且检测手段比较单一。而具有便携性或者多检测手段的局放仪往 往采样率低，对数据处理比较简单，难W满足专业人员需求。实际中我们需要一款便携式变 压器局部放电专业巡检装置，能够同时完成脉冲电流和超高频多种检测方法，并且具备体 积小、重量轻、裡电池供电等便携式特点，又能满足专业人员对数据实时进行分析处理的需 求。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明提出如下技术方案：
[0006] 一种便携式局部放电检测及诊断装置，包括局部放电检测仪、电缆、前置传感器W 及充电器；所述前置传感器包括射频传感器模块和/或超高频传感器模块；所述射频传感 器模块包括射频传感器，用于检测变压器套管末屏接地线、外壳接地线、铁屯、接地线W及绕 组中由于局部放电引起的脉冲电流；所述超高频传感器模块包括分频器和超高频传感器， 所述超高频传感器用于检测局部放电所产生的电磁脉冲信号，所述分频器用于将超高频信 号降频为50MHzW下，W便于采集卡采样时满足香浓定律的采样要求；所述局部放电检测 仪用于接收所述前置传感器检测到的脉冲信号W及分压器取得的工频信号，对所述电压信 号进行采集形成采样数据，并对所述采样数据进行分析，实现局部放电的模式识别；所述电 缆用于连接所述局部放电检测仪和前置传感器；所述充电器用于对所述局部放电检测仪充 电。
[0007] 所述射频电流传感器，频带范围为1. 5MHZ-200MHZ，最小上升沿时间为化S。安装 于电气设备套管末端接地线、外壳接地线、铁屯、接地线处，将脉冲电流通过线圈转化为电压 信号。
[000引所述超高频传感器为超高频微带贴片天线，天线长为5畑1，宽为3. 5畑1，厚度为 0. 2cm，带宽为0. 4GHz~2. 7GHz ;所述贴片天线可设置于在GIS腔体内，也可设置于GIS盆 式绝缘子外表面。
[0009] 所述局部放电检测仪包括上位机和下位机；所述上位机为Linux工控机，所述工 控机通过网口通讯协议，对下位机进行控制和对下位机的采样数据进行分析、显示W及存 储；所述上位机具有8寸800*600分辨率电阻式触摸屏；所述上位机采用CodexA8嵌入式 ARM低功耗CPU,主频IGHz;所述上位机采用PRTO聚类分析方法W及脉冲波形时频分析方 法联合诊断的方式实现局部放电的模式识别；所述PRTO聚类分析方法采用N - Q -巧（放 电次数-放电量-放电相位）S维图谱W及Q - <?> (放电量-放电相位）、N - (放电次 数-放电相位）、Q-N (放电量-放电次数）二维图谱全面展示其放电特征，并提取其对应的 特征参量；所述脉冲波形时频分析方法采用Q-t (幅值-时间）、Q-f (幅值-频率）、f-t (频 率-时间种谱图展示其放电脉冲特征，其中时频联合分布图谱采用ST算法对数据进行 分析，并提取时域和频域特征。
[0010] 所述下位机包括模拟单元模块、FPGA模块、ARM模块、时钟及复位模块W及电源管 理模块。通过网口通讯协议解析上位机所发送的指令并实施操作，并将所采集数据打包发 送给上位机；所述模拟单元模块采用ADS5541双通道14位lOOMHz ADC对前置传感器所禪 合的电压信号进行采样；所述模拟单元模块采用闭环反馈方式对采用数据进行预处理，对 电压信号进行增益处理和/或保证电压信号不超出量程范围；所述模拟单元模块局部放电 电压幅值可调为 W下数值；lOmV，25mV，50mV，lOOmV，250mV，500mV，IV，2. 5V，5V ;触发阔值 可调为不超过当前电压幅值的任意数值；所述FPGA模块是基于EP2S60F672I4巧片的电路 模块，主要用来接收、缓冲W及控制ADC所传来的14位高速数字信号，然后在内部利用FFT 算法实现对信号的快速处理。所述ARM模块式基于LPC1788巧片的电路模块，主要用于获 取FPGA用于将FPGA模块传送来的电压信号进行处理获得脉冲模型峰值和相位，通过开窗 比较的方式提取局部放电的脉冲峰值和相位特征。系统总体采用FPGA+ARM总线桥接结构， FPGA将存储单元挂载在ARM模块上，极大地提高的系统的计算速度；所述时钟及复位模块 用于时序计时及复位；所述电源管理模块包括可充电电池和充放电管理电路，用于对FPGA 模块、ARM模块、模拟单元模块和时钟及复位模块进行供电；所述可充电电池为裡电池。
[0011] 所述局部放电检测仪尺寸为242mmX ISOmmX 114mm，重量为2.化g，可连续带电工 作十小时W上。
[0012] 本发明兼顾便携性和完善的数据处理分析性能，解决了一次设备放电现场测试和 诊断的问题，具有巨大的实际应用价值。本发明采用上位机与下位机通讯的模式工作，装置 体积小，重量轻，携带方便；采用具有反馈环节的模拟单元模块，解决了信号较小时误差较 大和信号过大时超出量程的问题，充分利用ADC采样位数，保证了较高的灵敏度；采用兵鸟 机制实现流水线式操作，提高了数据处理效率，节约了数据缓冲空间；采用PRTO聚类分析 W及脉冲波形时频分析联合诊断，提高了诊断的准确率。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明一种便携式局部放电检测与诊断装置的一个实施例设计原理图；
[0014] 图2为本发明的一个实施例中局部放电检测仪设计原理图；
[0015] 图3为本发明的一个实施例中模拟单元模块设计结构图；
[0016] 图4为本发明的一个实施例中上位