一种用于配电设备巡检及带电检测的检测仪及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及配电设备巡检及检测技术领域，尤其涉及一种用于配电设备巡检及带电检测的检测仪及方法。
【背景技术】
[0002]为解决日益增长的供电需求，提高供电可靠性，电力部门不断引进先进技术，加强对配电设备的运维与管理，超声波、地电波、红外热成像等检测方法，已成为配电设备巡视与带电检测的必要手段。然而，用于配电设备绝缘检测的检测仪仍然处于起步阶段，虽然超声波检测法、地电波检测法、红外热成像检测法等绝缘检测技术在国内外已经有了普遍的应用，且取得了一定成效，但检测智能化程度较低，使得配电设备绝缘水平与运行状态的判断仍旧以人工经验为主。
[0003]在现场实际检测中，采用上述三种方法检测配电设备的绝缘性及状态分析，均存在以下不足之处:一、由于各类检测仪的检测结果均只能提供单一指标及阈值告警，使得综合判断依靠人工经验，导致检测结果的准确性、可靠性无法得到保障；二、由于各类检测仪在检测过程中独立使用，使得检测数据无法同步，并由于不同时间段下背景环境的差异性，造成各项检测数据(包括超声波局部放电水平、地电波局部放电水平、红外热性温升等)之间可比性较差，难以进行综合评估，容易造成检测结果误判;三、检测仪携带过多且需反复操作，增加了带电检测工作的难度。
【发明内容】
[0004]本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种用于配电设备巡检及带电检测的检测仪及方法，能够综合多种检测法的检测数据进行综合评估，降低检测结果误判率，且携带便利，降低带电检测工作的难度。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于配电设备巡检及带电检测的检测仪，所述检测仪包括依序连接的复合传感器、前置处理单元、热像采集单元、图谱分析单元和分析控制及通讯单元;其中，
所述复合传感器由超声波传感器、地电波传感器及红外热像传感器形成，用于采集配电设备产生的超声波信号、地电波信号及红外热像信号，并将所述采集到的超声波信号、地电波信号及红外热像信号分别转换成相应的模拟电信号；
所述前置处理单元，用于对所述转换后的多个模拟电信号分别进行滤波放大及去噪处理；
所述热像采集单元，用于同步获取所述处理后的多个模拟电信号，并通过预设的采集参数及信号编码规则，将所述同步获取到的多个模拟电信号形成混合数字编码；
所述图谱分析单元，用于解码所述混合数字编码，并形成可视化的局放定位热像谱图； 所述分析控制及通讯单元，用于显示所述热像谱图，并将所述热像谱图输出给外部设备。
[0006]其中，所述复合传感器中的超声波传感器、地电波传感器及红外热像传感器通过微机电系统MEMS技术集成在一起。
[0007]其中，所述超声波传感器的采样幅值范围为-20?65dBmV，中心频率为40kHz;所述地电波传感器的采样幅值范围为O?60dBmV，信号带宽为3?60MHz;所述红外热像传感器的采样幅值范围为0°0100°C，热像像素为320*240像素。
[0008]其中，所述前置处理单元包括用于超声波信号滤波放大及去噪处理的第一滤波放大电路和用于地电波信号滤波放大及去噪处理的第二滤波放大电路;其中，
所述第一滤波放大电路由滤波频率为40±2kHz的窄带滤波器以及采用功率为60dB、80dB、100 dB之中其一的信号放大器形成；
所述第二滤波放大电路由滤波频率为3-60MHz的宽带滤波器以及采用功率分别为20dB和40dB的两级信号放大器形成。
[0009]其中，所述热像采集单元由现场可编程门阵列FPGA形成。
[0010]其中，所述图谱分析单元由数字信号处理DSP芯片形成。
[0011]其中，所述分析控制及通讯单元包括用于显示所述热像谱图的液晶显示模块、无线通信模块以及有线通信模块;其中，
所述无线通信模块包括GPRS子通信模块、Zigbee通信子模块、WIFI通信子模块及蓝牙通信子模块之中其一种或多种；
所述有线通信模块包括10/100BASE-T自适应以太网络子模块、RS-485接口子模块、RS-232接口子模块、光纤接口子模块之中其一种或多种。
[0012]其中，所述检测仪还包括热像编码存储器，所述热像编码存储器设置于所述热像采集单元与所述图谱分析单元之间，用于存储所述混合数字编码。
[0013]本发明实施例还提供了一种用于配电设备巡检及带电检测的方法，其在前述的检测仪上实现，所述方法包括:
采集配电设备产生的超声波信号、地电波信号及红外热像信号，并将所述采集到的超声波信号、地电波信号及红外热像信号分别转换成相应的模拟电信号；
对所述转换后的多个模拟电信号分别进行滤波放大及去噪处理；
同步获取所述处理后的多个模拟电信号，并通过预设的采集参数及信号编码规则，将所述同步获取到的多个模拟电信号形成混合数字编码；
解码所述混合数字编码，并形成可视化的局放定位热像谱图；以及显示所述热像谱图，并将所述热像谱图输出给外部设备。
[0014]其中，所述局放定位热像谱图包括所述配电设备的缺陷部位信息、缺陷类型信息、局放状态信息以及绝缘信息。
[0015]实施本发明实施例，具有如下有益效果:
1、在本发明实施例中，由于检测仪的复合传感器集成有超声波传感器、地电波传感器及红外热像传感器，使得检测仪携带便利且可进行多用途使用，避免携带过多检测仪的弊病，并且能够通过热像采集单元同步多种检测法的检测数据，对检测数据进行综合评估，降低了检测结果误判率，且降低了带电检测工作的难度；
2、在本发明实施例中，由于检测仪的图谱分析单元可形成可视化的热像谱图，并可通过分析控制及通讯单元显示及输出给外部设备进一步分析，从而提高了检测的智能化水平。
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
[0017]图1为本发明实施例提供的一种用于配电设备巡检及带电检测的检测仪的系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种用于配电设备巡检及带电检测的检测仪中热像采样单元应用场景的采样流程图；
图3为本发明实施例提供的一种用于配电设备巡检及带电检测的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0018]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
[0019]如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种用于配电设备巡检及带电检测的检测仪，所述检测仪包括依序连接的复合传感器1、前置处理单元2、热像采集单元3、图谱分析单元4和分析控制及通讯单元5;其中，
复合传感器I由超声波传感器、地电波传感器及红外热像传感器形成，用于采集配电设备产生的超声波信号、地电波信号及红外热像信号，并将采集到的超声波信号、地电波信号及红外热像信号分别转换成相应的模拟电信号；
前置处理单元2，用于对转换后的多个模拟电信号分别进行滤波放大及去噪处理；热像采集单元3，用于同步获取处理后的多个模拟电信号，并通过预设的采集参数及信号编码规则，将同步获取到的多个模拟电信号形成混合数字编码；
图谱分析单元4，用于解码混合数字编码，并形成可视化的局放定位热像谱图；
分析控制及通讯单元5，用于显示热像谱图，并将热像谱图输出给外部设备。
[0020]在本发明实施例中，复合传感器I由超声波传感器、地电波传感器及红外热像传感器三者形成，通过微机电系统MEMS(Microelectromechanical Systems)技术集成在一起，使得复合传感器I可在狭小的空间内集成有三种传感器。应当说明的是，该复合传感器I采用特制的屏蔽装置进行处理，可抑制电磁干扰，防止多个信号之间的串扰。
[0021]在一个实施例中，复合传感器I包括超声波传感器、地电波传感器和红外热像传感器这三种传感器;其中，超声波传感器的采样幅值范围为-20?65dBmV，中心频率为40kHz ;地电波传感器的采样幅值范围为O?60dBmV，信号带宽为3?60MHz;红外热像传感器的采样幅值范围为0°0100°C，热像像素为320*240像素。
[0022]为了抗电磁干扰、串扰抑制，从而输出高质量的模拟电信号，因此前置处理单元2包括用于超声波信号滤波放大及去噪处理的第一滤波放大电路和用于地电波信号滤波放大及去噪处理的第二滤波放大电路;其中，
第一滤波放大电路由滤波频率为40 ± 2kHz的窄带滤波器以及采用功率为60dB、80 dB、100 dB之中其一的信号放大器形成；
第二滤波放大电路由滤波频率为3-60MHz的宽带滤波器以及采用功率分别为20dB和40dB的两级信号放大器形成。
[0023]在本发明实施例中，热像采集单元3由现场可编程门阵列FPGA形成，该FPGA可配置逻辑模块CLB、输入输出模块1B和内部连线，实现对多个处理后的模拟电信号的高速同步采集，通过预设的采集参数及信号编码规则，输出混合数