一种1000kVGIS超声波在线检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种特高压设备局部放电检测方法技术领域，尤其是涉及一种100kVGIS超声波在线检测系统。
【背景技术】
[0002]局部放电是金属封闭气体绝缘组合电器(GIS)中局部区域内发生的放电现象，如果局部放电长期存在，将会造成绝缘的破坏，从而导致GIS内部发生贯穿性击穿。目前在电网中广泛应用的GIS局部放电超声检测装置，能够在GIS运行中实现对内部放电的检测和准确定位，对及时发现设备隐患具有重要作用。
[0003]但目前缺乏必要的技术手段实现对GIS设备局部放电情况的实时监测系统，这对设备实际运行状况的评定及状态检修十分不利，从而无法在电网安全稳定运行与设备停电检修之间达到最优化平衡。
[0004]申请号为201410049395.4的专利公开一种适用于特高压换流变压器绕组内部局部放电定位方法及装置，按数据流向连接顺序依次包括:DFB激光器、光纤起偏器集成模块、单相三柱并联结构传播电路、光纤检偏器集成模块、PIN光电探测器及处理模块、16通道局部放电同步检测系统、特高压换流变压器绕组内部局部放电定位系统;在单相三柱并联结构传播电路中内置16个光纤电流传感单元，获取局部放电信号比例关系，并分析与外接阀侧套管、网侧套管和铁心接地的局部放电信号的关联特征，实现换流变压器现场局部放电试验中干扰信号的辨识及多柱并联网侧及阀侧放电源的定位。可有效地判别设备绝缘状况，为专家综合评估特尚压换流变性能提供依据。
[0005]申请号为201510106402.4的专利公开一种交流特高压主变调变联合局部放电试验系统，包括变频电源、试验变压器、补偿电抗器、电容分压器、局部放电检测系统、以及调压补偿变压器和交流特高压主体变压器，变频电源的输出端与试验变压器的低压侧连接，试验变压器的高压侧与调压补偿变压器的低压侧连接，调压补偿变压器的高压侧与交流特高压主体变压器的低压侧连接，在试验变压器和调压补偿变压器之间并联补偿电抗器和电容分压器，在交流特高压主体变压器和调压补偿变压器上均装有局部放电检测系统。
[0006]然而，针对特高压的具体情况，会出现不同的局限性，所以本发明通过分析局部放电产生时的超声波信号，结合当前电子信息技术的具体情况，提出一种100kVGIS超声波在线检测系统整体设计方案。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种100kVGIS超声波在线检测系统，解决了现有100kVGIS局部放电缺陷检测手段定位不精确、反应缓慢的问题。
[0008]为达到上述目的，本发明采用以下技术方案:100kVGIS超声波在线检测系统，所述检测系统包括采集前端、信息处理单元和软件处理显示单元，所述采集前端通过所述信息处理单元与所述软件处理显示单元连接，所述采集前端包括若干超声波检测探头，所述检测探头上部设置基准传感器，所述检测探头下部设置光电转换模块。
[0009]进一步地，所述基准传感器接收GIS内部的局部放电信号并转换为光纤信号传输至光端机，在所述光端机内经前置功率放大器放大后传输至远端的中央控制机;在所述中央控制机内，由通道分布式高速数据采集系统对所接收到的局部放电信号进行分析并上传至变电站监控系统。
[0010]进一步地，所述基准传感器采用压电陶瓷材料的外置式传感器，在局放产生的机械应力作用下利用压电陶瓷的正压电效应产生交变电场，并将声信号转换为电信号。
[0011 ]进一步地，所述前置功率放大器为增益可调的前置放大器，其输入端分别连接两个耦合电容与两个接地电阻构成高通滤波器滤除低频噪声干扰。
[0012]进一步地，在所述信息处理单元中，基准传感器将接收到的采样信号通过前端信号调理电路的处理后，再经过射频耦合器隔离和高速A/D转换器将模拟信号数字化;最后再由DS将转换过来的数字信号读取并存入RAM中。
[0013]进一步地，所述软件处理显示单元包括安装有客户端软件的PC机，所述客户端软件采用专家系统进行数据分析处理，综合运用数字滤波、动态阈值的抗干扰方法，来消除或抑制噪音干扰，能够实现同时对多路超声波信号的同步采集、传输、滤波、分析、报警、放电类型识别、放电位置定位、放电趋势分析、二维和三维图表显示打印功能。
[0014]进一步地，所述客户端软件的编程语言基于LABBVIEW或C语言。
[0015]进一步地，所述检测系统的定位方法为，GIS局部放电伴随相应的超声脉冲，超声传感器接收同一放电声波的时间因在GIS上的安装位置不同而有所差异，可利用产生的声电信号时间差对其进行空间定位，并通过对某相同信号的时间差、幅值进行同步记录，求出距多个传感器的距离，通过对所求距离的组合分析来确定局部放电的坐标。
[0016]本发明的有益效果是:
本发明提供的一种100kVGIS超声波在线检测系统，包括放电量采集、信号放大、过滤、处理、传输及显示单元，充分应用了 GIS内部局部放电系统原理，使用超声波方法进行定位检测，不仅能耗低、无污染，而且定位快速准确，同时，对低频谐振式传感器采集到的放电信号，设置前置放大单元，从而获得较大的增益，为了防止干扰，使信号传输不失真，处理信号可以通过光中继站和中央控制室机柜实现光电隔离传输，并最终输出至高速数据采集卡进行数据处理。本发明满足恶劣工况的需要，并通过基于DSP和CPLD的多通道分布式高速数据采集处理系统，即使处于强震动、强电磁干扰等相对恶劣工况，也可有效减少现场强电磁环境对检测数据产生的影响，工程实际应用效果良好，值得广泛推广与使用。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的超声波在线检测系统框图。
[0018]图2是本发明的局部在线检测系统结构原理图。
[0019]图3是本发明前置功率放大器电路图。
[0020]图4是本发明信息处理单元组成结构图。
[0021]图5是本发明模拟实验中GIS超声波测量系统电路原理图。
[0022]图6是本发明模拟实验中第一种绝缘缺陷灰度图。
[0023]图7是本发明模拟实验中第二种绝缘缺陷灰度图。
[0024]图8是本发明模拟实验中第三种绝缘缺陷灰度图。
[0025]图9是本发明模拟实验中第四种绝缘缺陷灰度图。
【具体实施方式】
[0026]要实现本发明的100kVGIS超声波在线检测系统，需要解决三个技术问题，本发明所要解决的第一个技术问题，就是超声波方法检测GIS内部局部放电系统原理，包括放电量采集、信号放大、过滤、处理、传输及显示单元;本发明所要解决的第二个技术问题，就是在如何对低频谐振式NU40A18TR传感器采集到放电信号进行前置放大单元获得较大的增益；本发明所要解决的第三个技术问题，就是基于DSP和CPLD的多通道分布式高速数据采集处理系统。
[0027]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
[0028]如图1至图9所示，解决上述第一个技术问题，本发明采用如下技术方案:超声波测量法原理和局部放电系统图如图1、图2所示，基准传感器安装在GIS外壳上，不会对GIS运行和操作产生任何影响，其通常测量20?100KHZ频率范围，可以剔除外界的干扰信号，获得较好的信噪比，抗电磁干扰性能好，原理简单可以实现放电类别识别和定位，易于实现在线监测。在1000KV GIS外壳或盆式绝缘子上安装设超声波探头。包括若干超声波检测探头，探头上部设有基准传感器，下部设有光电转换模块，基准传感器接收GIS内部的局部放电信号并转换为光纤信号传输至光端机。检测系统主要组成部分是基准传感器、光中继站、前置功率放大器、多通道数据采集系统、和上位机软件等。
[0029]解决上述第二个技术问题，本发明采用如下方案:高灵敏度传感器对局部放电检测效果影响较大，系统采用压电陶瓷为材料的NU40A18TR外置式传感器，在局放产生的机械应力作用下利用压电陶瓷的正压电效应产生交变电场，声传感器将其转换为电信号。利用此基准传感器来接收GIS表面产生的机械振动，其灵敏度大于-80 dB，频带在17至220千赫之间，谐振频率40千赫。