一种改进型超声波局部放电检测装置的制作方法

本发明涉及一种超声波局部放电检测装置，具体用于gis设备的局放检测。

背景技术：

近年来，gis设备因其结构紧凑、绝缘性能好、可靠高、安全性强、环境适应能力强、占地面积小及安装便捷等特点而备受关注，并且在电力系统中被广泛使用。gis设备中部分或者所有的电气元件都封闭在金属外壳中，结构密闭、内部电场比较集中。当存在电晕、自由金属颗粒、导体或接触电极的突起或毛刺、悬浮电位等缺陷时引发设备局部放电，如果不能及时检测并进行处理，绝缘性能将遭到严重的破坏，最终导致设备故障，造成重大的停电事故，极大的降低设备可靠性。由于gis设备结构密封性，当其发生故障时，故障定位难，故障处理时间长，维修困难，耗时耗力，而且还需要进行大面积的停电。因此，gis设备的安全稳定运行对于电网安全的重要性日益凸显。

目前，电力系统对gis设备局部放电故障检测主要利用超声检测技术或者超高频检测技术。超声波检测技术具有抗电磁干扰能力强、便于实现放电定位等优势，已应用在gis设备运行检测中，是目前除了特高频检测方法外最为成熟的局部放电检测方法之一。目前市面上的超声波局放测试仪主要设备主机、超声波传感器及信号传输，超声波传感器通过信号传输线与主机相连。各个地区gis布置各不相同，在检测过程中需要面临爬高，将传感器伸向远处等各种操作。目前在现场进行检测时一般为一人持传感器，根据检测位置放置传感器，对于安装位置较高的gis设备只能通过梯子或者人爬到设备高处开展测试工作。在登高作业过程中，检测人员要将探头牢固的贴在gis的外壳表面等指定位置，劳动强度大、耗时耗力，且高处作业危险性高，在安装和拆除探头时无法完全避免探头与设备外壳的碰撞，易造成探头的损坏，严重影响局放检测工作的开展。对母线或套管出线部位进行检测时，工作人员与裸露带电部分距离很近，易发生感应电伤人事故，需专人监护以确保足够的安全距离；有些测试点所在位置狭小，检测人员无法靠近。

超声波检测法是指对频率介于20-200khz区间是声信号进行采集、分析、判断的一种检测方法。电气设备发生局部放电时，由于分子的激烈碰撞，气泡的形成和发展，颗粒的跳动以及固体材料的微小振动都会发出超声波。超声波可以穿透气体介质和金属结构到达电气设备外部，超声波检测法就是通过将传感器安装在设备外壳上检测局放信号的。

超声波检测原理：将超声波传感器安装在设备罐体上，传感器将接受到的超声波信号转换为模拟信号，并通过同轴电缆传输至检测主机；模拟信号通过主机进行采样和处理，再将检测结果通过主机界面显示出来。现有的超声波检测技术能够实现对设备放电电源的精准定位，不同的放电位置信号传输的时间不同，传输速率也不同，传感器接受到的信号存在时间差，借助其传播速率和时间差即可实现对放电电源的定位，通过对比两路或多路超声波检测信号的强度大小，即可实现对放电源的幅值定位。其检测原理示意图如图1所示。

声波在空气中的传播速度远远小于在铜、铝、钢等介质中的传播速度，因此在进行对gis设备进行超声波检测时，只有将超声波传感器的探头与设备壳体可靠接触，才能相对准确的测量gis设备发出的超声波信号。目前主要采用硅脂等耦合剂，加固传感器探头与设备罐体的接触。声波在不同的介质上，衰减速度也不同，声波在sf6气体及钢介质中衰减比较缓慢，采用超声波传感器检测设备能够很好的接收到超声波信号，超声波传感器检测位置不同，接受到的信号也将不同。

鉴于上述问题，本专利方案提出了在不改变原有超声波测试仪结构的基础上，增加可拆卸的伸缩绝缘杆、超声波传感器固定组件、传感器与绝缘杆连接部分组件、无线传输信号组件以及伸缩绝缘杆固定底座的设想。根据设计思路，本发明将各个部件组装，并应用于现场，现场检测结果表明，该装置提高了工作效率，降低了劳动强度，保证了人身安全。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种改进型超声波局部放电检测装置，提高了gis设备局放检测过程中的工作效率，降低了劳动强度，保证了人身安全。

为了达到上述目的，本发明公开采用以下技术方案予以实现：

一种改进型超声波局部放电检测装置，包含用于检测gis设备的局放传感器和局放主机；所述局放传感器通过调节组件调节至贴覆于gis设备表面的角度；所述调节组件与绝缘杆连接；所述绝缘杆的底部安装在固定底盘上，所述固定底盘包含底座，底座上对称设置两个调节挡板，所述调节挡板上铰接安装套筒，所述绝缘杆的底部插入所述套筒内。

作为本发明的一种优选实施方式：上述绝缘杆包含第一伸缩节和第二伸缩节，所述绝缘杆还包含用于锁紧和放松第一伸缩节、第二伸缩节的旋钮。

作为本发明的一种优选实施方式：上述绝缘杆的顶部安装有连接头，连接头上连接所述调节组件；

所述连接头底部套装在绝缘杆的顶部，连接头上开设径向通孔，所述径向通孔为用于连接绝缘杆和连接头的固定孔，铆钉穿过所述固定孔后将连接头固定在所述绝缘杆上；所述连接头的顶部设置有用于和调节组件连接的连接孔。

作为本发明的一种优选实施方式：上述局放传感器安装在传感器安装座上，传感器安装座固定在调节组件上，所述传感器安装座包含竖直连接槽、外壳、传感器槽、弹簧底座、金属卡环槽和连接螺柱；所述连接螺柱与调节组件固定；所述连接螺柱上固定外壳，外壳内部设置用于安装局放传感器的传感器槽，传感器槽底部安装弹簧底座，所述外壳靠近顶部的位置开设有一圈金属卡环槽，所述局放传感器安装在传感器槽内，所述金属卡环槽上安装用于将局放传感器卡紧在传感器槽内的金属卡环；所述外壳底部开设竖直连接槽。

作为本发明的一种优选实施方式：上述外壳材质为尼龙。

作为本发明的一种优选实施方式：上述调节组件包含螺柱、固定柱、调节固定板和连接板；所述连接孔为螺纹孔，所述螺纹孔连接固定柱底部的螺柱；固定柱的顶部为半圆形的调节固定板，调节固定板上通过铰接件转动安装连接板，连接板的顶部为用于固定传感器安装座的连接螺柱的螺纹孔。

作为本发明的一种优选实施方式：上述调节组件为球关节组件，所述球关节组件底部为水平旋转座，水平旋转座底部连接在所述连接孔上；水平旋转座上安装球关节底座，球关节底座上设置转动球，转动球上连接安装座，安装座上通过连接螺柱连接传感器安装座的竖直连接槽。

作为本发明的一种优选实施方式：上述球关节组件还包含用于调节转动球转动阻尼的阻尼调节旋钮以及用于锁紧转动球的位置的球关节锁紧旋钮。

作为本发明的一种优选实施方式：上述局放传感器通过连接导线连接安装在绝缘杆上的信号调理器，所述信号调理器与局放主机无线通讯。

作为本发明的一种优选实施方式：上述信号调理器包含用于放大信号的前置放大电路，所述信号调理器通过zigbee与局放主机无线通讯。

本发明有益效果是：

本发明公开的一种改进型超声波局部放电检测装置，局放传感器通过调节组件调节至贴覆于gis设备表面的角度；调节组件的调节能够保障最佳的局放传感器的检测位置和检测角度；调节组件与绝缘杆连接；本发明通过绝缘杆避免了检测过程中的人工爬高，可以在较低位置即可进行gis设备的全方位测量；本发明的绝缘杆的底部安装在固定底盘上，所述固定底盘包含底座，底座上对称设置两个调节挡板，所述调节挡板上铰接安装套筒，所述绝缘杆的底部插入所述套筒内。考虑到节省检测人员数量，本发明可以通过绝缘杆底部的固定底盘实现绝缘杆的伫立，这样一来，可以不用人工扶持即可去查看局放主机位置的监测信息，节省人力；本发明的绝缘杆底部是可以进行铰接的自适应位置的，因此可以使得绝缘杆非常便捷的以最佳的位置倚靠住所述gis设备。

附图说明

图1为本发明的一种具体实施方式的整体结构示意图；

图2为本发明的一种具体实施方式的信号传输的示意图；

图3为本发明的固定底盘的一种具体实施方式的结构示意图；

图4为本发明的绝缘杆的一种具体实施方式的结构示意图；

图5为图4的a处的放大结构示意图；

图6为本发明的传感器的一种优选安装结构的示意图；

图7为图6的另一角度的结构示意图；

图8为本发明的传感器固定组件的一种优选实施方式的结构示意图；

图9为图8的侧视方向的结构示意图；

图10为图8的俯视方向的结构示意图；

图11为本发明的传感器角度调节组件的一种优选实施方式的结构示意图。

附图标记说明：

1-固定底盘，2-绝缘杆，3-第一伸缩节，4-第二伸缩节，5-信号调理器，6-局放传感器，7-gis设备，8-局放主机，9-套筒，10-调节挡板，11-底座，12-固定孔，13-连接头，14-连接孔，15-连接导线，16-连接座，17-连接板，18-调节固定板，19-垫块，20-铰接件，21-金属卡环槽，22-传感器槽，23-弹簧底座，24-外壳，25-水平连接孔，26-竖直连接槽，27-水平旋转座，28-阻尼调节旋钮，29-球关节底座，30-转动球，31-安装座，32-球关节锁紧旋钮，33-固定柱。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

如图1-11所示，其示出了本发明的具体实施方式，如图所示，本发明公开的一种改进型超声波局部放电检测装置，包含用于检测gis设备的局放传感器6和局放主机8；所述局放传感器6通过调节组件调节至贴覆于gis设备7表面的角度；所述调节组件与绝缘杆2连接；所述绝缘杆2的底部安装在固定底盘1上，所述固定底盘1包含底座11，底座11上对称设置两个调节挡板10，所述调节挡板10上铰接安装套筒9，所述绝缘杆2的底部插入所述套筒9内。

作为本发明的优选实施例，如图1和4所示：所述绝缘杆2包含第一伸缩节3和第二伸缩节4，所述绝缘杆2还包含用于锁紧和放松第一伸缩节3、第二伸缩节4的旋钮。设置伸缩节可以让绝缘杆的高度可调，如此一来可以适应的检测环境更广泛，避免爬高。

作为本发明的优选实施例，如图1、4、5所示：所述绝缘杆2的顶部安装有连接头13，连接头13上连接所述调节组件；

所述连接头13底部套装在绝缘杆2的顶部，连接头13上开设径向通孔，所述径向通孔为用于连接绝缘杆2和连接头13的固定孔12，铆钉穿过所述固定孔12后将连接头13固定在所述绝缘杆2上；所述连接头13的顶部设置有用于和调节组件连接的连接孔14。连接头的结构有利于更稳定可靠的连接调节组件；连接头设计的径向通孔能够可靠连接，连接孔用于连接调节组件；连接头作为加强结构来连接调节组件，有利于调节组件及其上的组件的可靠工作。

作为本发明的优选实施例，如图1、8、9、10所示：所述局放传感器6安装在传感器安装座上，传感器安装座固定在调节组件上，所述传感器安装座包含竖直连接槽26、外壳24、传感器槽22、弹簧底座23、金属卡环槽21和连接螺柱；所述连接螺柱与调节组件固定；所述连接螺柱上固定外壳24，外壳24内部设置用于安装局放传感器6的传感器槽22，传感器槽22底部安装弹簧底座23，所述外壳24靠近顶部的位置开设有一圈金属卡环槽21，所述局放传感器6安装在传感器槽22内，所述金属卡环槽21上安装用于将局放传感器6卡紧在传感器槽22内的金属卡环；所述外壳24底部开设竖直连接槽26。本优选社会里为局放传感器设计了传感器安装座，如此一来，能够保证局放传感器的可靠固定；具体的，将局放传感器安装在传感器槽内后通过弹簧底座产生缓冲振动，通过金属卡环在外部进行加固限位，使得局放传感器在具体测量时具有自适应振动以及可靠固定的结构，保障了可靠准去的检测过程。

作为本发明的优选实施例，如图所示：所述外壳24材质为尼龙。尼龙材质具备可靠的绝缘，同时具备一定的弹性和加工能力，使得金属卡环的卡箍效果更加可靠。

作为本发明的优选实施例，如图6、7所示：所述调节组件包含螺柱、固定柱33、调节固定板18和连接板17；所述连接孔14为螺纹孔，所述螺纹孔连接固定柱33底部的螺柱；固定柱33的顶部为半圆形的调节固定板18，调节固定板18上通过铰接件20转动安装连接板17，连接板17的顶部为用于固定传感器安装座的连接螺柱的螺纹孔。本实施例设计了一种调节组件的结构，其能够非常可靠的进行大范围的摆动，以此来贴合gis设备表面非常的便捷可靠；易于实现，本优选实施例还可以在连接板与调节固定板之间安装垫块19，这样一来，调节摆动过程具备阻尼的效果，避免过于灵敏的摆动；垫块可以设计为以中心向外发射的十二组延伸杆的效果，阻尼的控制更加的可靠，可以在一个摆动角度后具备阻尼变化的效果，有利于停留在可靠的检测位置。

作为本发明的优选实施例，如图11所示：所述调节组件为球关节组件，所述球关节组件底部为水平旋转座27，水平旋转座27底部连接在所述连接孔14上；水平旋转座27上安装球关节底座29，球关节底座29上设置转动球30，转动球30上连接安装座31，安装座31上通过连接螺柱连接传感器安装座的竖直连接槽26。本实施例设计了另一种优选的调节组件，具备近似360度的调节结构，因此能够适应更广泛的检测环境和检测角度。360度是基于球关节的设计结构，通过水平旋转座又实现了水平180度的调节，因此本实施例的调节组件的调节范围非常大，可以适应于更多的场合，而且贴合检测效果也更好；需要说明的是，如果将本实施例的调节组件的结构安装在上述连接连接板的调节组件上，可以使得连接板的摆动作为粗调，用本实施例的调节组件用来微调适应gis设备表面，这样的效果可以实现快速的适配gis设备表面，在提升检测效果的情况下增加检测效率。

作为本发明的优选实施例，如图11所示：所述球关节组件还包含用于调节转动球转动阻尼的阻尼调节旋钮28以及用于锁紧转动球的位置的球关节锁紧旋钮32。本优选实施例为球关节组件设计了阻尼调节的结构和锁定结构，阻尼调节可以使得适配过程更加的平稳，锁定结构可以让适配后能够锁定位置。

作为本发明的优选实施例，如图1、2所示：所述局放传感器6通过连接导线15连接安装在绝缘杆2上的信号调理器5，所述信号调理器5与局放主机8无线通讯。本实施例设计了信号调理器，有利于信号调理，保证了检测信号的精准传输。

作为本发明的优选实施例，如图1、2所示：所述信号调理器5包含用于放大信号的前置放大电路，所述信号调理器5通过zigbee与局放主机8无线通讯。

综上所述：

传统超声波检测装置是大都由设备主机、超声波传感器以及信号传输线组成，现有的设备已无法满足现代电网带电检测的需求。本发明针对这一问题，在传统超声波局放检测装置的基础上，增加了伸缩绝缘杆、超声波传感器固定组件、无线传输模块以及固定底座。

如图所示，本发明在不改变原有超声波测试仪结构的基础上，增加可拆卸的伸缩绝缘杆、超声波传感器固定组件、传感器与绝缘杆连接部分组件、无线传输信号组件以及伸缩绝缘杆固定底座。本发明所述的伸缩绝缘杆，主要采用环氧树脂绝缘材料制成，根据现场需求，可以设计3节式、长度4米的伸缩绝缘杆，旨在避免人员登高作业，提高工作效率。本发明所述的传感器固定组件，主要由弹簧底座、外壳及传感器金属卡环组成。其主要设计思路：将传感器嵌入到外壳内，配置专用金属固定卡环；在外壳内底部设置弹簧底座，将传感器内嵌于卡槽中且依托于弹簧之上。传感器通过伸缩绝缘杆上举进行测试时，金属卡环可将传感器可靠固定于外壳内，弹簧将在传感器与壳体接触时进行缓冲并达到防止抖动的效果。本发明所述的传感器固定组件可以根据传感器的实际尺寸设计卡槽尺寸，本发明不固定其尺寸。本发明所述的传感器与绝缘杆连接部分组件，借鉴相机云台可以万向转动的设计理念，设计了连接部分的结构。本发明设计的万能转向连接部分能够实现传感器的水平0°至360°、垂直0°至90°的范围内任意角度固定，通过该设计理念可以高效的将传感器对准被测物外壳，实现有效贴合，更方便现场时的测量。本发明在超声波传感器(局放传感器)后方加装了一个信号调理器，并利用信号调理器前置放大电路放大信号，再将接收到的信号汇集，利用zigbee技术传输回主机的方式，可以解决了信号衰减和延迟问题，实现了信号无线传输。本发明所述的信号调理器是已有的装置，可以根据信号传输的距离确定其型号。本发明所述伸缩绝缘杆固定底盘，考虑现场实际检测时需要人对绝缘杆进行扶举，而人为施力容易造成绝缘杆移动，导致测试不准确，因此考虑在伸缩绝缘杆底部加装固定底盘，将绝缘杆部放置固定在地面，使得测试过程中杆体稳定。本发明设计的固定底盘可自由调节绝缘杆角度(0～90度范围)，当测试杆长度大于gis离地高度时，可调节绝缘杆角度，使其倾斜依靠gis外壳以便测试。

组合电器局部放电检测时间大大缩短，提高了工作效率，有效减轻了维护人员的工作强度，提升了变电站维护能力，提高电网运维水平，提升企业核心竞争力。有效避免了组合电器局部放电检测过程中的登高作业，杜绝了高处坠落事故的发生，保障了人身安全；同时降低了因登高而造成误碰带电设备操作把手的人为电网事故风险，有效提升了电网、设备安全。传感器固定组件包含弹簧底座、外壳及传感器金属卡环。将传感器嵌入到外壳内，配置专用金属固定卡环，防止在测试过程中对传感器造成损坏。在外壳内底部设置弹簧底座，将传感器内嵌于卡槽中且依托于弹簧之上，弹簧将在传感器与壳体接触时进行缓冲并达到防止抖动的效果，提高了测试数据的准确性。这种固定方式，不仅能够便捷的组装拆卸，还能够非常可靠的进行数据测试，避免了传感器的损坏，改善了传统测试方式手抖的影响，节省了测试时间。

上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，这些变化涉及本领域技术人员所熟知的相关技术，这些都落入本发明专利的保护范围。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。