一种智能化超声波局部放电在线监测系统以及监测方法
【专利摘要】本发明公开了一种智能化超声波局部放电在线监测系统，包括小车车体、监测轨道、超声波局部放电检测仪主机、服务器和显示终端；所述的小车车体与监测轨道卡接，且所述小车车体的一侧的底面设置有超声波探头，顶端设置有无线传输天线，小车车体内部设置有单片机、电机、数模转换模块、无线数传模块以及电源模块。本发明系统通过在变电站内GIS罐体表面装设轨道路径，使用可在轨道上做定向移动的超声波探头，可以长时间自行对GIS的状态进行可靠稳定的监测。本系统将超声波探头实时采集的数据通过通信电缆传入主监控室后台服务器，同时服务器具有自动报警功能，在探头检测到异常信号后可以报警提醒工作人员进行进一步的检测。
【专利说明】
一种智能化超声波局部放电在线监测系统以及监测方法
技术领域
[0001]本发明涉及变电站超声波局部放电信号监测技术领域，尤其涉及一种智能化超声波局部放电在线监测系统以及监测方法。
【背景技术】
[0002]目前，随着设备状态检修工作的广泛开展及逐步深入，运行中设备的带电检测及在线监测技术将越发重要。对于变电站GIS、HGIS、主变压器等主设备的超声波局部放电检测技术目前已较为成熟，但仍需要至少两名工作人员通过较笨重的手持设备在设备表面一点一点进行超声波信号的采样，并进行人工的判断，采集到的超声波信号质量受工作人员的操作手法及操作时间内稳定性的影响较大，传统的超声波局部放电设备由于线长及变电站主设备高度、结构等限制，造成变电站主设备顶部等很多位置无法做到有效的检测。同时，被检测的变电站设备的状态只有在工作人员进行带电检测的时候才可以初步判断，而大部分时间变电站设备都处于未检测的状态，并未能真正有效对其状态进行长时间监测。因此现有的监测设备已经不能满足需求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种智能化超声波局部放电在线监测系统以及监测方法，能够对变电站内GIS、HGIS、变压器等设备进行超声波局部放电检测，监测周期长，且受监测环境影响小。
[0004]本发明采用的技术方案为:
一种智能化超声波局部放电在线监测系统，包括小车车体2、设置在被监测罐体表面上的监测轨道、超声波局部放电检测仪主机3、服务器6和显示终端7;所述的小车车体2与监测轨道卡接，且所述小车车体的一侧的底面设置有超声波探头10，顶端设置有无线传输天线，小车车体2内部设置有单片机11、电机12、数模转换模块9、无线数传模块8以及用于对单片机、电机和无线传输模块8供电的电源模块，所述的超声波探头10的输出端通过数模转换模块9与单片机11的输入端连接，单片机11通过无线传输模块8与超声波局部放电检测仪主机3的无线信号接受模块相连接，超声波局部放电检测仪主机3的输出端与显示终端7的输入端相连接，超声波局部放电检测仪主机3与服务器相连接;单片机11的输出端连接电机12驱动控制电路的输入端。
[0005]所述的电源模块为直流充电电池。
[0006]所述的监测轨道4为T型单金属轨道，小车车体2下端面设置有与T型单金属轨道滑动配合的滑槽。
[0007]所述的超声波探头10与被测被监测罐体表面二者紧贴设置。
[0008]所述的电机12为往复电机。
[0009]所述无线数传模块采用ZigBee无线数传模块。
[0010]—种基于权利要求1所述监测系统对局部放电进行检测的检测方法，包括以下步骤:
第一步:采集目标超声波信号:启动监测系统，小车车体2启动后沿着设定在被监测罐体表面上的监测轨道上面做往复运动，再运动的过程中，通过设置在超声波探头小车车体2侧面的超声波探头10沿着监测轨道4紧贴GIS罐体表面对其进行数据采集；
第二步:将超声波探头10采集的超声波信号输送到设置在小车车体2内部的数模转换模块9，把模拟信号转换为数字信号；
第三步:数模转换模块9转换出的数字信号发送到无线数传模块8，利用ZigBee无线传输网络把接收到的数字信号无线发送到超声波局部放电检测仪主机3内部的无线数据接收丰旲块;
第四步:经ZigBee无线传输网络传输的数字信号由超声波局部放电检测仪主机3内部的无线数传模块8接收后，超声波局部放电检测仪主机3并对信号进行分析，监测位置是否发生局部放电，如果发生放电则进行报警，同时输送结果到显示终端；
第五步:最后，超声波局部放电检测仪主机3将分析监测结果通过通信电缆5导入变电站集控楼服务器6，服务器6对接收到的分析数据进行综合分析、记录。
[0011]本发明系统通过在变电站内GIS罐体表面装设轨道路径(根据罐体表面结构特征自行设定)，使用可在轨道上做定向移动的超声波探头，可以长时间自行对GIS的状态进行可靠稳定的监测。本系统的超声波探头连接无线发射装置，采用无线传输方式，将探头在GIS罐体表面检测到的超声波信号传入GIS附近的超声波局部放电检测仪主机，主机可接收超声波探头小车所发出的超声波局部放电信号。本系统将超声波探头实时采集的数据通过通信电缆传入主监控室后台服务器，同时服务器具有自动报警功能，在探头检测到异常信号后可以报警提醒工作人员进行进一步的检测。
【附图说明】
[0012]图1为本发明的安装使用结构示意图；
图2为本发明的电气原理框图；
图3为本发明所述小车车体的截面剖视图。
【具体实施方式】
[0013]如图1、2和3所示，本发明包括包括小车车体2、设置在被监测罐体表面上的监测轨道、超声波局部放电检测仪主机3、服务器6和显示终端7;所述的小车车体2与监测轨道卡接，且所述小车车体的侧面设置有超声波探头10，顶端设置有无线传输天线，小车车体2内部设置有单片机11、电机12、数模转换模块9无线数传模块8以及用于对单片机、电机和无线传输模块8供电的电源模块，所述的超声波探头10的输出端通过数模转换模块9与单片机11的输入端连接，单片机11通过无线传输模块8与超声波局部放电检测仪主机3的无线信号接受模块相连接，超声波局部放电检测仪主机3的输出端与显示终端7的输入端相连接，超声波局部放电检测仪主机3与服务器相连接;单片机11的输出端连接电机12电源控制电路的输入端。
[0014]以GIS为例，通过在变电站内GIS罐体表面装设轨道路径(根据罐体表面结构特征自行设定)，使用可在轨道上做定向移动的超声波探头，超声波探头连接无线发射装置，采用无线传输方式，将探头在GIS罐体表面I检测到的超声波信号传入GIS附近的超声波局部放电检测仪主机，主机可接收超声波探头所发出的超声波局部放电信号，并将超声波探头实时采集的数据通过通信电缆传入主监控室后台服务器，同时服务器具有自动报警功能，在探头检测到异常信号后可以报警提醒工作人员进行进一步的检测。
[0015]系统的超声波探头安装在超声波探头小车上，小车在固定在GIS罐体表面I的单金属轨道上做低速匀速往复运动。小车侧面安装有超声波探头，小车正面为无线传输天线，小车内部为单片机、电机、数模转换模块及无线数传模块。在小车运动过程中超声波探头可以紧贴GIS罐体表面I进行检测，并将检测到的超声波信号经数模信号转换模块转换为数字信号导入无线数传模块，经无线传输网络传输至附近超声波局部放电检测仪主机的信号接收器单元。
[0016]系统的超声波局部放电检测仪主机固定GIS附近位置，超声波局部放电检测仪与无线信号接收器单元相连接，通过无线数传模块接收超声波数字信号导入超声波局部放电检测仪，超声波局部放电检测仪主机将实时采集的数据通过通信电缆传入主监控室服务器后台，同时服务器具有自动报警功能，在探头检测到异常信号后可以通过显示终端报警提醒工作人员进行进一步的检测。
所述的电源模块为直流充电电池。所述的监测轨道4为T型单金属轨道，小车车体2下端面设置有与T型单金属轨道滑动配合的滑槽。所述的电机12为往复电机。小车车体2的电机驱动控制部分使用专用的电机控制芯片，单片机程序设定为小车车体2在固定在GIS罐体表面的单金属轨道4上做低速匀速往复运动。在小车运动过程中超声波探头I可以紧贴GIS罐体表面I进行检测，在保证检测信号的有效时间同时提高了检测过程的稳定性。
[0017]所述无线数传模块采用ZigBee无线数传模块。本发明的数模转换模块9采用AD芯片作为主采样，利用ZigBee无线传输网络，对其网络系统设置为主从模式，信号发射器单元设置为主站，信号接收器单元设置为从站，信号发射器单元及信号接收器单元内部均使用ZigBee无线数传模块8，实现点与点之间的无线通讯，使其具备实时无线数据传输功能。
[0018]系统的超声波探头10安装在超声波探头小车车体2上，超声波探头小车车体。采用直流充电电池为小车内单片机及电机供电，监测轨道4为单金属轨道，小车车体2的电机驱动控制部分使用专用的电机控制芯片，单片机程序设定为小车车体2在固定在GIS罐体表面的单金属轨道4上做低速匀速往复运动。小车车体2侧面安装有超声波探头10，小车车体2正面为无线传输天线，在小车运动过程中超声波探头10可以紧贴GIS罐体表面进行检测，并将检测到的超声波信号经数模信号转换模块9转换为数字信号导入无线数传模块8，经无线传输网络传输至附近超声波局部放电检测仪主机3的信号接收器单元。
[0019]超声波局部放电检测仪主机。超声波信号数模转换及无线传输部分使用信号发射器单元及信号接收器单元。本发明的超声波探头小车车体2内部数模转换模块9采用AD芯片作为主采样，利用ZigBee无线传输网络，对其网络系统设置为主从模式，信号发射器单元设置为主站，信号接收器单元设置为从站，信号发射器单元及信号接收器单元内部均使用ZigBee无线数传模块8，实现点与点之间的无线通讯，使其具备实时无线数据传输功能，传输距离不小于100m，传输时延小于2s，实现超声波信号的无线传输。工作过程为如下所述:
一种基于权利要求1所述监测系统对局部放电进行检测的检测方法，包括以下步骤: 第一步:采集目标超声波信号:启动监测系统，小车车体2启动后沿着设定在被监测罐体表面I上的监测轨道上面做往复运动，再运动的过程中，通过设置在超声波探头小车车体2侧面的超声波探头10沿着监测轨道4紧贴GIS罐体表面对其进行数据采集；
第二步:将超声波探头10采集的超声波信号输送到设置在小车车体2内部的数模转换模块9，把模拟信号转换为数字信号；
第三步:数模转换模块9转换出的数字信号发送到无线数传模块8，利用ZigBee无线传输网络把接收到的数字信号无线发送到超声波局部放电检测仪主机3内部的无线数据接收丰旲块;
第四步:经ZigBee无线传输网络传输的数字信号由超声波局部放电检测仪主机3内部的无线数传模块8接收后，超声波局部放电检测仪主机3并对信号进行分析，监测位置是否发生局部放电，如果发生放电则进行报警，同时输送结果到显示终端；
第五步:最后，超声波局部放电检测仪主机3将分析监测结果通过通信电缆5导入变电站集控楼服务器6，服务器6对接收到的分析数据进行综合分析、记录。
[0020]上述【具体实施方式】用来说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和变更，都落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种智能化超声波局部放电在线监测系统，其特征在于:包括小车车体(2)、设置在被监测罐体表面上的监测轨道、超声波局部放电检测仪主机(3)、服务器(6)和显示终端(7);所述的小车车体(2)与监测轨道卡接，且所述小车车体的一侧的底面设置有超声波探头(10)，顶端设置有无线传输天线，小车车体(2)内部设置有单片机(11)、电机(12)、数模转换模块(9)、无线数传模块(8)以及用于对单片机、电机和无线传输模块(8)供电的电源模块，所述的超声波探头(10)的输出端通过数模转换模块(9)与单片机(11)的输入端连接，单片机(11)通过无线传输模块(8)与超声波局部放电检测仪主机(3)的无线信号接受模块相连接，超声波局部放电检测仪主机(3)的输出端与显示终端(7)的输入端相连接，超声波局部放电检测仪主机(3)与服务器相连接;单片机(11)的输出端连接电机(12)驱动控制电路的输入端。2.根据权利要求1所述的智能化超声波局部放电在线监测系统，其特征在于:所述的电源模块为直流充电电池。3.根据权利要求2所述的智能化超声波局部放电在线监测系统，其特征在于:所述的监测轨道(4)为T型单金属轨道，小车车体(2)下端面设置有与T型单金属轨道滑动配合的滑槽。4.根据权利要求2所述的智能化超声波局部放电在线监测系统，其特征在于:所述的超声波探头(10)与被测被监测罐体表面二者紧贴设置。5.根据权利要求3所述的智能化超声波局部放电在线监测系统，其特征在于:所述的电机(12)为往复电机。6.根据权利要求3所述的智能化超声波局部放电在线监测系统，其特征在于:所述无线数传模块采用ZigBee无线数传模块。7.一种基于权利要求1所述监测系统对局部放电进行检测的检测方法，其特征在于:包括以下步骤: 第一步:采集目标超声波信号:启动监测系统，小车车体(2)启动后沿着设定在被监测罐体表面上的监测轨道上面做往复运动，再运动的过程中，通过设置在超声波探头小车车体(2)侧面的超声波探头(10)沿着监测轨道(4)紧贴GIS罐体表面对其进行数据采集； 第二步:将超声波探头(10)采集的超声波信号输送到设置在小车车体(2)内部的数模转换模块(9)，把模拟信号转换为数字信号； 第三步:数模转换模块(9)转换出的数字信号发送到无线数传模块(8)，利用ZigBee无线传输网络把接收到的数字信号无线发送到超声波局部放电检测仪主机(3)内部的无线数据接收模块； 第四步:经ZigBee无线传输网络传输的数字信号由超声波局部放电检测仪主机(3)内部的无线数传模块(8)接收后，超声波局部放电检测仪主机(3)并对信号进行分析，监测位置是否发生局部放电，如果发生放电则进行报警，同时输送结果到显示终端； 第五步:最后，超声波局部放电检测仪主机(3)将分析监测结果通过通信电缆(5)导入变电站集控楼服务器(6)，服务器(6)对接收到的分析数据进行综合分析、记录。
【文档编号】G01R31/12GK105842594SQ201610336574
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】郭磊, 寇晓适, 张科, 董曼玲, 丁国君, 王天, 王伟, 赵磊, 李予全, 郑含博, 邵颖彪, 王栋, 付海金, 蒲兵舰, 辛伟峰, 王吉, 王震宇, 马德英
【申请人】国网河南省电力公司电力科学研究院, 国家电网公司