一种用于高压电气设备的超声波局部放电检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于高压电气设备的超声波局部放电检测装置。具体包括：内置于所述检测装置、依次相连的多路超声波传感器，多通道电子开关芯片，带放大功能的多通道带通滤波器，多路复用开关，多通道模数转换器，MCU控制器；串联于多通道电子开关芯片和MCU控制器之间的译码器；与MCU控制器相连的显示器和键盘；多通道电子开关芯片和多路复用开关分别与MCU控制器相连，受MCU控制器控制；多通道电子开关芯片和多通道带通滤波器的通道数与多路超声波传感器的数量相同。与现有技术相比，本实用新型不需操作人员靠近被测设备本体去贴敷或安装传感器，可减少布置独立测量点的时间，还可有效降低各外部测量通道的延时引入误差。
【专利说明】—种用于高压电气设备的超声波局部放电检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于高压电气设备的非接触式超声波局部放电检测装置。
【背景技术】
[0002]传统的超声波局部放电检测主要是通过一套主机，一套外部传感器及前置放大器单元组成。如果需要检测一个较大平面的高压设备，则需要将传感器在设备表面来回移动，或者采用多路传感器分别粘贴到高压设备表面，然后由一套主机将不同通道检测的时间特征、方位特征、及幅度特征汇总计算，最终形成得出高压设备表面放电的区域。这种传统检测方法主要存在以下三个突出缺陷:第一，多路传感器布置耗费时间较长，为获得更加精确的局部放电位置，仍需要移动传感器位置以缩小搜索范围;第二，由于测试时需要人员将传感器贴敷到高压设备表面，如果高压设备表面绝缘状态不佳已经发生较严重的放电现象，则测试安装人员则可能有人身安全；第三，检测数据主要还是依靠单纯的放电幅值、放电频率、放电个数、或放电的图谱特征进行分析，使得测试人员需要兼顾多个参量的变化及其关联特性，从而提高了检测判断的门槛。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种用于高压电气设备的非接触式超声波局部放电检测装置，不需要操作人员靠近被测设备本体去贴敷或安装传感器，可减少布置独立测量点的时间，还可有效降低各外部测量通道的延时引入误差。
[0004]为实现上述目的，本实用新型的技术方案是:
[0005]本实用新型提出的一种用于高压电气设备的超声波局部放电检测装置，具体包括:内置于所述检测装置、依次相连的多路超声波传感器，多通道电子开关芯片，带放大功能的多通道带通滤波器，多路复用开关，多通道模数转换器，MCU控制器；内置于所述检测装置、串联于多通道电子开关芯片和MCU控制器之间的信号通道译码器；与MCU控制器相连的显示器和键盘；多通道电子开关芯片和多路复用开关分别与MCU控制器相连，受MCU控制器的控制；多通道电子开关芯片和多通道带通滤波器的通道数与多路超声波传感器的数量相同。
[0006]本实用新型采用一套多路超声波传感器全内置的设计，使得多通道超声波同时检测成为可能；通过带放大功能的多通道带通滤波器，实现对微弱信号的带通滤波和放大，因此传感器无需接触被测高压设备，从而实现了远程检测。多通道电子开关芯片的电压门限值受MCU控制器控制，只有当信号电压达到设定门限值后，对应通道的电子开关芯片内部的开关才会自动闭合，从而送入后续滤波和模数转换器；对于尚未达到电子开关触发门限的信号，对应通道的电子开关芯片内部的开关则处于断开状态，由此通过电子开关输出的信号为零。同时，当输入信号幅度过高时，对应通道的电子开关芯片将对信号幅值进行削波处理，从而限制最高输出电压，起到保护后级电路的目的。当电子开关芯片内部的电子开关闭合后，信号通过电子开关进入后级电路进行处理的同时，译码器也同时获取有信号输出的通道(即跟踪满足门限电压输入信号的通道地址)，并将该通道地址信息送入MCU控制器进行存储，为后续显示和成像提供准确方位信息。采用译码器和多路复用开关的好处在于，后级电路的模数转换器的通道数可以小于多路超声波传感器数量，只需MCU控制器获得地址译码器的信息后，通过控制多路复用开关对模数转换器进行对应采样通道切换即可，从而尽可能减小检测装置的体积和制造成本。
[0007]所述检测装置还可以设有与所述MCU控制器相连的USB端口，可供外部PC控制、数据交互、以及外部直流电源通过USB端口给检测装置内部供电。所述检测装置还可以设有用于支持检测装置工作的内置电池及配套的充电电路。所述多路超声波传感器为微型精密超声波传感器，频率范围为10-300kHz。所述多通道模数转换器的速率为100kHz-2MHz，精度为12-16位。所述MCU控制器可以是CPLD或FPGA结构控制器。
[0008]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:相比传统的针对独立测量点的贴敷式传感器测量，本实用新型提出的非接触式超声波局部放电检测装置基于对区域性表面超声波放电信号的测试，采用多路超声波传感器全内置，不需要操作人员靠近被测设备本体去贴敷或安装传感器，可减少布置独立测量点的时间，还可有效降低各外部测量通道的延时引入误差；同时，由于测试针对一定测量区域，且通过内部译码器能实时获取通过多通道电子开关芯片的信号地址，为显示区域提供方位地址信息，因此可以快速计算内置式多路超声波传感器的增益差，从而采用超声波能量传播的计算方法，得出一套聚类可视化显示结果，将检测的超声波幅度、频率、以及检测的方位特征映射成色度方块的输出方案，使得简单易懂，便于掌握和识别局部放电的严重程度。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是超声波局部放电检测装置的内部结构示意图。
[0010]图2是实施例中4路超声波传感器具体布置方位示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图，对本实用新型的优选实施例作进一步的描述。
[0012]如图1、图2所示。针对正在运行的35kV变压器进行超声波局部放电检测，采用本实用新型的非接触式超声波局部放电检测装置。所述检测装置内部包括:4路频率范围为10-300kHz的超声波传感器，分别与4路超声波传感器相连的4通道电子开关芯片，分别与4通道电子开关芯片相连的带放大功能的4通道带通滤波器，与4通道带通滤波器相连的2路复用开关，与2路复用开关相连的、速率为100kHz-2MHz、精度为12-16位的2通道模数转换器(即可同时处理2路信号的采集)，与2通道模数转换器相连的MCU控制器、具体为CPLD结构控制器，串联于4通道电子开关芯片和MCU控制器之间的信号通道译码器；4通道电子开关芯片和2路复用开关分别与MCU控制器相连，受MCU控制器的控制。4路超声波传感器分别有不同的方位信息，具体布置方位信息如附图2所示。所述检测装置还设有与MCU控制器相连的显示器、键盘和USB端口，还设有内置电池及配套的充电电路。
[0013]检测时，持上述检测装置立于距变压器2m位置，通过MCU控制器设置4通道电子开关芯片的门限电压均为300mV。首先触发4路超声波传感器开始工作，超声波传感器开始感应外部超声波能量，并将超声波信号转换成电信号。此时，4通道电子开关芯片分别开始检测输入端信号是否达到设定门限值；经检测，信号测量幅度达到门限值的通道为I和4，通道2和3因为信号太弱被忽略；于是，通道I和4对应的电子开关芯片内部的开关自动闭合，从而送入后续滤波和模数转换器，而通道2和3对应的电子开关芯片内部的开关则处于断开状态。同时，译码器获取通道I和4的地址，并送入MCU控制器。MCU控制器通过控制2路复用开关，将2通道模数转换器切换到I和4通道，然后触发模数转换器工作。通过译码器和2路复用开关相结合，MCU控制器能够准确获取当前测量的数据是来自哪个通道，能够快速检测到最大超声波测量点的位置。根据通道I和4的方位信息，可看出检测区域的左右两端存在较为明显的超声波信号。根据通道I和4的信号增益来描述超声波强度差异，并将这些差异信息送入显示器，可得出不同颜色强弱的彩色显示方案。
【权利要求】
1.一种用于高压电气设备的超声波局部放电检测装置，其特征在于，所述检测装置包括:内置于所述检测装置、依次相连的多路超声波传感器，多通道电子开关芯片，带放大功能的多通道带通滤波器，多路复用开关，多通道模数转换器，MCU控制器；内置于所述检测装置、串联于多通道电子开关芯片和MCU控制器之间的信号通道译码器；与MCU控制器相连的显示器和键盘；多通道电子开关芯片和多路复用开关分别与MCU控制器相连，受MCU控制器的控制；多通道电子开关芯片和多通道带通滤波器的通道数与多路超声波传感器的数量相同。
2.根据权利要求1所述的用于高压电气设备的超声波局部放电检测装置，其特征在于:所述多路超声波传感器的频率范围为10-300kHz。
3.根据权利要求1所述的用于高压电气设备的超声波局部放电检测装置，其特征在于:所述多通道模数转换器的速率为100kHz-2MHz，精度为12-16位。
4.根据权利要求1所述的用于高压电气设备的超声波局部放电检测装置，其特征在于:所述MCU控制器为CPLD或FPGA结构控制器。
5.根据权利要求1-4任一所述的用于高压电气设备的超声波局部放电检测装置，其特征在于:设有与所述MCU控制器相连的USB端口。
6.根据权利要求1-4任一所述的用于高压电气设备的超声波局部放电检测装置，其特征在于:设有内置电池及配套的充电电路。
【文档编号】G01R31/12GK203595784SQ201320807177
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】白彪, 桂丹, 杨堂华, 朱兴柯, 史俊, 李 荣, 李荣东, 张建 申请人:云南电网公司普洱供电局