一種帶電檢測裝置的制作方法

本發明涉及電力設備檢測裝置領域，特別是指一種帶電檢測裝置。

背景技術：

隨著狀態檢修的推廣應用，輸變電設備的狀態檢測和評價成為主網運維檢修工作的主體，這對狀態檢測和評價工作也提出更高的要求。國網公司為了規范帶電檢測工作，于2010年頒布了《電力設備帶電檢測技術規范(試行)》，網內正在大力推行帶電檢測工作。從帶電檢測工作的實際情況看，目前推進帶電檢測工作主要存在如下困難：輸變電設備帶電檢測的科目多，主設備故障類型多，檢測類型復雜，辨別干擾與缺陷信號和評估缺陷嚴重程度難度大。

國內帶電檢測工作開展較早的一些單位和部門在帶電檢測中辨別干擾與缺陷信號和評估缺陷嚴重程度經驗總結中，多種檢測方法聯合檢測和評估電力設備絕緣缺陷是一種較好的方法；國網公司《電力設備帶電檢測技術規范(試行)》也在總則中明確提出“當采用一種檢測方法發現設備存在問題時，要采用其它可行的方法進一步進行聯合檢測，檢測過程中發現異常信號，應注意組合技術的應用進行關聯分析”和“電力設備互相關聯，在某設備上檢測到缺陷時，應當對相鄰設備進行檢測，正確定位缺陷。同時，采用多種檢測技術進行聯合分析定位。”

但是目前多檢測方法聯合帶電檢測主要依靠經驗豐富的狀態檢測專家利用多件帶電檢測儀器設備，甚至是傳感器+調理模塊+示波器的方式進行，對檢測人員要求較高、工作效率較低，很難實現多檢測方法同步檢測。帶電檢測儀器廠商目前也只是根據被試設備的特點，推出集成兩至三種檢測方法的專用檢測儀器，單個檢測方法往往只有一個檢測通道，現場應用靈活性差，還造成帶電檢測裝備被動重復投資。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種能夠實現集合多種檢測方法于一體、實用便捷的帶電檢測裝置。

基于上述目的本發明提供的一種帶電檢測裝置，包括：紅外熱像模塊、油色譜分析模塊、SF6氣體組分模塊、高頻局部放電模塊、超高頻局部放電模塊、超聲波信號模塊、暫態地電壓檢測模塊、鐵芯接地電流模塊、相對介質損耗因數和電容量測量模塊、泄漏成像法檢測模塊、金屬護套接地系統模塊、避雷器泄漏電流檢測模塊；還包括：LXI總線模塊，結合IEEE802.3以太網通信協議和IEEE 1588網絡測量和控制系統的精密時鐘同步協議提供多種總線接口。

可選的，還包括：傳感器檢測模塊；所述傳感器檢測模塊采用IEEE802.3af POE協議。

可選的，還包括：數據可視化模塊；所述數據可視化模塊采用數據可視化策略，主要考慮在統一顯示數據流的基礎上，使用帶電檢測常用的分析圖譜，并發揮多檢測通道同步檢測的優勢，提高數據可視化對輔助決策支撐的效果。

從上面所述可以看出，本發明提供的帶電檢測裝置，通過多測量模塊的設置，并結合LXI總線模塊提供的各種總線接口，實現了有效、高效的帶電檢測，解決多種檢測方法聯合帶電檢測和評估電力設備絕緣缺陷面臨的缺乏合適帶電檢測裝備問題，降低帶電檢測人員的使用難度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例的帶電檢測裝置時鐘模塊示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施 例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

需要說明的是，本發明實施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是為了區分兩個相同名稱非相同的實體或者非相同的參量，可見“第一”“第二”僅為了表述的方便，不應理解為對本發明實施例的限定，后續實施例對此不再一一說明。

本發明提供了一種帶電檢測裝置，包括：紅外熱像模塊、油色譜分析模塊、SF6氣體組分模塊、高頻局部放電模塊、超高頻局部放電模塊、超聲波信號模塊、暫態地電壓檢測模塊、鐵芯接地電流模塊、相對介質損耗因數和電容量測量模塊、泄漏成像法檢測模塊、金屬護套接地系統模塊、避雷器泄漏電流檢測模塊；還包括：LXI總線模塊，結合IEEE802.3以太網通信協議和IEEE 1588網絡測量和控制系統的精密時鐘同步協議提供多種總線接口。

調研的目的在于獲取項目研究的組合式聯合帶電檢測平臺的技術需求。目前帶電檢測項目主要包括：紅外熱像、油色譜分析、SF6氣體組分、高頻局部放電、超高頻局部放電、超聲波信號、暫態地電壓檢測、鐵芯接地電流、相對介質損耗因數和電容量測量、泄漏成像法檢測、金屬護套接地系統、避雷器泄漏電流檢測等。由于油色譜分析、SF6氣體組分分析專業性較強，因此本項目對這兩種帶電檢測項目不進行集成組合。余下其他帶電檢測項目，由于本項目的試制樣機為綜合帶電檢測系統樣機，因此重點對紅外熱像和檢測局部放電的四種檢測方法進行調研分析。

目前較為通用的儀器總線技術有GPIB、PXI、VXI和LXI，其中GPIB傳輸速度較低；PXI和VXI較為適合儀器生產商集成開發新儀器；LXI為較晚出現的技術，傳輸速度快，且具備良好的同步對時功能，但是其技術規范復雜，開發成本較高。因此本項目為了兼顧效率與研發成本，參考LXI總線技術方案，結合IEEE802.3以太網通信協議和IEEE 1588網絡測量和控制系統的精密時鐘同步協議,開發適用于多方法聯合帶電檢測用的儀器總線技術。

在一些實施例中，所述的帶電檢測裝置還包括：傳感器檢測模塊；所述傳感器檢測模塊采用IEEE802.3af POE協議。

由于帶電檢測涉及檢測狀態量較多，本項目選取局部放電檢測用特高頻、高頻脈沖電流、暫態對地電壓、超聲狀態量的工頻電壓電流狀態量，研究相應的傳感器檢測模塊技術。由于儀器總線技術基于IEEE802.3和IEEE1588研發，因此傳感檢測模塊的供電將采用IEEE802.3af POE協議研發，POE協議具有成熟的商用技術方案，集成難度和成本較低。各狀態量的采集和調理將沿用項目承擔單位已研發的儀器技術，僅需在POE協議供電功率約束下進行優化。

在一些實施例中，所述的帶電檢測裝置還包括：數據可視化模塊；所述數據可視化模塊采用數據可視化策略，主要考慮在統一顯示數據流的基礎上，使用帶電檢測常用的分析圖譜，并發揮多檢測通道同步檢測的優勢，提高數據可視化對輔助決策支撐的效果。

IEEE1588時間同步原理：

隨著工業現場控制的規模越來越大，自動化程度越來越高，對監控和控制的同步性和實時性提出了越來越高的要求。此時，一些研究機構和商業組織開始研究設備之間，尤其是測量和控制設備之間的時鐘同步技術。在此背景下，美國的一些研究機構和商業組織發起成立了一個特別委員會，專門針對設備之間，尤其是測控設備之間的時鐘同步問題進行研究。經過長時間的不斷探索和試驗，取得了一些成果。2001年6月18日，這個委員會正式向美國電氣與電子工程師協會(IEEE)提交一份研究方案，并通過該組織一年多時間的核準和論證，于2002年12月得到批復，并正式形成IEEE 1588標準。IEEE 1588為消除或削弱分布式網絡測控系統各個測控設備的時鐘誤差和測控數據在網絡中的傳輸延遲提供了有效途徑。按照這個規范去策劃和設計的網絡測控系統，其同步精度可以達到微秒級的范圍，從而可以有效地解決分布式網絡系統的實時性問題。

IEEE 1588的基本功能是使分布式網絡內的最精確時鐘與其他時鐘保持同步，用于對標準以太網或其他采用多播技術的分布式總線系統中的傳感器、執行器以及其他終端設備中的時鐘進行亞微秒級同步。該協議為小型同構或異構局域網設計，設計者特別注意降低資源使用，使其可以在低成本終端設備上應用。

IEEE 1588定義了一個在測量和控制網絡中，與網絡交流、本地計算和分布式對象有有關的精確時鐘同步協議(PTP-Precision Time Protocol)，該協 議具有以下特點：

1)能夠實現亞微秒級的高精度同步，這是NTP無法比擬的，后者同步精度一股只能達到毫秒級。

2)與針對分布廣泛且各自獨立的時間同步協議(如NTP，GPS)不同，IEEE 1588是針對相對本地化、網絡化的系統而設計的。它要求子網較好、內部組件相對穩定，故其特別適合于工業自動化和測量環境。當然，對于實現廣域范圍內的測量和控制同步，單純依賴IEEE 1588并不可行，此時還需借助GPS。

3)實現了網絡中的高精度同步，使得在分配控制工作時無需再進行專門的同步通信，從而達到了通信時間模式與應用程序執行時間模式分開的效果。

4)適合于在局域網中支持組播報文發送的網絡通信技術，故其應用范圍十分廣泛，尤其適合于在以太網中實現。通過采用IEEE 1588，基于以太網和TCP/IP協議的網絡技術不需要大的改動就可以運行在高精度的網絡控制系統中，目前已開展的大量工作力將IEEE 1588整合到一些基于以太網的自動化協議中，如Powerlink和EtherCat。

5)占用的網絡資源和計算資源較少，故實現成本較低，適于在低端設備中完成。

6)具有良好的開放性和互操作性。

IEEE 1588系統包括多個節點，每個節點代表一個IEEE1588時鐘，時鐘之間通過網絡相連，并由網絡中最精確的時鐘以基于報文(Message-based)傳輸的方式同步所有其它時鐘，這是IEEE 1588的核心思想。

按照工作原理可將IEEE 1588的時鐘分為兩類：普通時鐘(Ordinary Clock)和邊界時鐘(Boundary Clock)。普通時鐘只有一個PTP端口，邊界時鐘包含一個或者多個PTP端口。每個PTP端口的狀態主要有三種：主狀態(PTP_MASTER)、從狀態(PTP_SLAVE)和被動狀態(PTP_PASSIVE)。PTP端口處于主狀態或從狀態的時鐘，分別稱為主時鐘(MASTER CLOCK)和從時鐘(SLAVE CLOCK)。一個簡單的PTP系統包括一個主時鐘和多個從時鐘，主時鐘負責同步系統中所有從時鐘。如果PTP端口處于被動狀態，則意味著對應的時鐘不參與PTP時間同步。

PTP采用分層的主從式(Master-Slave)模式進行時間同步。IEEE 1588主要定義了四種多點傳送的時鐘報文類型：同步報文Sync、跟隨報文Follow_Up、延遲請求報文Delay_Req和延遲請求響應報文Delay_Resp。同步過程分兩步執行：主從時鐘之間的差異糾正，即時鐘偏移量測量；主從時鐘之間通信路徑傳輸延遲的測量。

POE供電原理：

POE(Power Over Ethernet)指的是在現有的以太網Cat.5布線基礎架構不作做何改動的情況下，在為一些基于IP的終端(如IP電話機、無線局域網接入點AP、網絡攝像機等)傳輸數據信號的同時，還能為此類設備提供直流供電的技術。POE技術能在確保現有結構化布線安全的同時保證現有網絡的正常運作，最大限度地降低成本。

POE也被稱為基于局域網的供電系統(POL,Power over LAN)或有源以太網(Active Ethernet)，有時也被簡稱為以太網供電，這是利用現存標準以太網傳輸電纜的同時傳送數據和電功率的最新標準規范，并保持了與現存以太網系統和用戶的兼容性。IEEE 802.3af標準是基于以太網供電系統POE的新標準，它在IEEE 802.3的基礎上增加了通過網線直接供電的相關標準，是現有以太網標準的擴展，也是第一個關于電源分配的國際標準。

一個完整的POE系統包括供電端設備(PSE,Power Sourcing Equipment)和受電端設備(PD，Power Device)兩部分。PSE設備是為以太網客戶端設備供電的設備，同時也是整個POE以太網供電過程的管理者。而PD設備是接受供電的PSE負載，即POE系統的客戶端設備，如IP電話、網絡安全攝像機、AP及掌上電腦(PDA)或移動電話充電器等許多其他以太網設備(實際上，任何功率不超過13W的設備都可以從RJ45插座獲取相應的電力)。兩者基于IEEE 802.3af標準建立有關受電端設備PD的連接情況、設備類型、功耗級別等方面的信息聯系，并以此為根據PSE通過以太網向PD供電。

POE標準供電系統的主要供電特性參數為：

1)電壓在44～57V之間，典型值為48V。

2)允許最大電流為550mA，最大啟動電流為500mA。

3)典型工作電流為10～350mA，超載檢測電流為350～500mA。

4)在空載條件下，最大需要電流為5mA。

5)為PD設備提供3.84～12.95W五個等級的電功率請求，最大不超過13W。

當在一個網絡中布置PSE供電端設備時，POE以太網供電工作過程如下所示。

1)檢測：一開始，PSE設備在端口輸出很小的電壓，直到其檢測到線纜終端的連接為一個支持IEEE 802.3af標準的受電端設備。

2)PD端設備分類：當檢測到受電端設備PD之后，PSE設備可能會為PD設備進行分類，并且評估此PD設備所需的功率損耗。

3)開始供電：在一個可配置時間(一般小于15μs)的啟動期內，PSE設備開始從低電壓向PD設備供電，直至提供48V的直流電源。

4)供電：為PD設備提供穩定可靠48V的直流電，滿足PD設備不越過15.4W的功率消耗。

5)斷電：若PD設備從網絡上斷開時，PSE就會快速地(一般在300～400ms之內)停止為PD設備供電，并重復檢測過程以檢測線纜的終端是否連接PD設備。

所屬領域的普通技術人員應當理解：以上任何實施例的討論僅為示例性的，并非旨在暗示本公開的范圍(包括權利要求)被限于這些例子；在本發明的思路下，以上實施例或者不同實施例中的技術特征之間也可以進行組合，步驟可以以任意順序實現，并存在如上所述的本發明的不同方面的許多其它變化，為了簡明它們沒有在細節中提供。因此，凡在本發明的精神和原 則之內，所做的任何省略、修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。