一種便攜式局部放電檢測及診斷裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及變壓器及GIS狀態(tài)監(jiān)測領域，特別設及一種便攜式局部放電檢測及診 斷裝置。
【背景技術】
[0002] 電力變壓器和GIS是輸電和配電網絡中最重要的設備，其運行狀況直接關系到系 統的安全穩(wěn)定和經濟運行。而電網的可靠運行很大程度上要依賴高壓設備的制造W及安裝 質量，一旦發(fā)生故障必將引起局部甚至全區(qū)的停電。然而在電力變壓器和GIS設備的內部 絕緣中總會有不同程度的缺陷，如固體或者液體介質中含有的雜志、水分、氣隙、小氣泡等。 該些缺陷在各種運行因素如電場變化、溫度變化、機械應力和受潮等長期作用下，使絕緣結 構發(fā)生老化、分解和裂隙。該是引起電力設備內部局部放電的主要原因。通過對變壓器和 GIS局部放電進行在線監(jiān)測，可W及時發(fā)現設備內部絕緣的潛伏性缺陷，W判斷設備內部絕 緣裂化的程度。因此可W從局部放電的發(fā)展情況靈敏的揭示設備內部的各種電氣W及非電 氣故障，保障變壓器安全運行。
[0003] 電氣設備出現局部放電時，會伴隨電脈沖、超聲波、光、熱和化學變化等物理現象 的產生。因此根據其放電伴隨的現象，通常有電化學檢測法、超聲波檢測法、超高頻檢測法 W及脈沖電流檢測法等。射頻檢測法將電氣設備套管末端接地線、外殼接地線、鐵屯、接地線 等處的脈沖電流通過線圈轉化為電壓信號，由于該檢測方法不改變電力系統的運行方式， 且可W標定局部放電放電量等優(yōu)勢，得到了比較廣泛的應用。而對于GIS內部放電時，由于 放電點處電荷的迅速轉移，形成持續(xù)時間很短的納秒級電流脈沖，并產生頻率分量極其豐 富的電磁信號，通過傳感局部放電所產生的電信號進行局部放電檢測，有可能實現較高的 靈敏度，并能夠及時發(fā)現早期的的局部放電。超高頻檢測法采用天線禪合電磁波的方式，檢 測頻帶主要集中在300MHZ-3000MHZ范圍內，可W有效避開常規(guī)脈沖電流檢測法所受到的 干擾，有效地提高了檢測靈敏度。鑒于超高頻檢測法的抗干擾能力強、可定位等特點，近年 來已成為GIS局部放電在線監(jiān)測的主要傳感方式，并得到了實際的應用。
[0004] 目前國內研制了大量的局部放電檢測裝置，然而對比分析可W發(fā)現，目前采樣率 高、抗干擾能力強的局部放電檢測儀都具有體積較大、重量過重、并基于PC進行數據處理 的特征，不具備便攜性，且檢測手段比較單一。而具有便攜性或者多檢測手段的局放儀往 往采樣率低，對數據處理比較簡單，難W滿足專業(yè)人員需求。實際中我們需要一款便攜式變 壓器局部放電專業(yè)巡檢裝置，能夠同時完成脈沖電流和超高頻多種檢測方法，并且具備體 積小、重量輕、裡電池供電等便攜式特點，又能滿足專業(yè)人員對數據實時進行分析處理的需 求。
【發(fā)明內容】
[0005] 針對現有技術的不足，本發(fā)明提出如下技術方案：
[0006] 一種便攜式局部放電檢測及診斷裝置，包括局部放電檢測儀、電纜、前置傳感器W 及充電器；所述前置傳感器包括射頻傳感器模塊和/或超高頻傳感器模塊；所述射頻傳感 器模塊包括射頻傳感器，用于檢測變壓器套管末屏接地線、外殼接地線、鐵屯、接地線W及繞 組中由于局部放電引起的脈沖電流；所述超高頻傳感器模塊包括分頻器和超高頻傳感器， 所述超高頻傳感器用于檢測局部放電所產生的電磁脈沖信號，所述分頻器用于將超高頻信 號降頻為50MHzW下，W便于采集卡采樣時滿足香濃定律的采樣要求；所述局部放電檢測 儀用于接收所述前置傳感器檢測到的脈沖信號W及分壓器取得的工頻信號，對所述電壓信 號進行采集形成采樣數據，并對所述采樣數據進行分析，實現局部放電的模式識別；所述電 纜用于連接所述局部放電檢測儀和前置傳感器；所述充電器用于對所述局部放電檢測儀充 電。
[0007] 所述射頻電流傳感器，頻帶范圍為1. 5MHZ-200MHZ，最小上升沿時間為化S。安裝 于電氣設備套管末端接地線、外殼接地線、鐵屯、接地線處，將脈沖電流通過線圈轉化為電壓 信號。
[000引所述超高頻傳感器為超高頻微帶貼片天線，天線長為5畑1，寬為3. 5畑1，厚度為 0. 2cm，帶寬為0. 4GHz~2. 7GHz ;所述貼片天線可設置于在GIS腔體內，也可設置于GIS盆 式絕緣子外表面。
[0009] 所述局部放電檢測儀包括上位機和下位機；所述上位機為Linux工控機，所述工 控機通過網口通訊協議，對下位機進行控制和對下位機的采樣數據進行分析、顯示W及存 儲；所述上位機具有8寸800*600分辨率電阻式觸摸屏；所述上位機采用CodexA8嵌入式 ARM低功耗CPU,主頻IGHz;所述上位機采用PRTO聚類分析方法W及脈沖波形時頻分析方 法聯合診斷的方式實現局部放電的模式識別；所述PRTO聚類分析方法采用N - Q -巧（放 電次數-放電量-放電相位）S維圖譜W及Q - <?> (放電量-放電相位）、N - (放電次 數-放電相位）、Q-N (放電量-放電次數）二維圖譜全面展示其放電特征，并提取其對應的 特征參量；所述脈沖波形時頻分析方法采用Q-t (幅值-時間）、Q-f (幅值-頻率）、f-t (頻 率-時間種譜圖展示其放電脈沖特征，其中時頻聯合分布圖譜采用ST算法對數據進行 分析，并提取時域和頻域特征。
[0010] 所述下位機包括模擬單元模塊、FPGA模塊、ARM模塊、時鐘及復位模塊W及電源管 理模塊。通過網口通訊協議解析上位機所發(fā)送的指令并實施操作，并將所采集數據打包發(fā) 送給上位機；所述模擬單元模塊采用ADS5541雙通道14位lOOMHz ADC對前置傳感器所禪 合的電壓信號進行采樣；所述模擬單元模塊采用閉環(huán)反饋方式對采用數據進行預處理，對 電壓信號進行增益處理和/或保證電壓信號不超出量程范圍；所述模擬單元模塊局部放電 電壓幅值可調為 W下數值；lOmV，25mV，50mV，lOOmV，250mV，500mV，IV，2. 5V，5V ;觸發(fā)闊值 可調為不超過當前電壓幅值的任意數值；所述FPGA模塊是基于EP2S60F672I4巧片的電路 模塊，主要用來接收、緩沖W及控制ADC所傳來的14位高速數字信號，然后在內部利用FFT 算法實現對信號的快速處理。所述ARM模塊式基于LPC1788巧片的電路模塊，主要用于獲 取FPGA用于將FPGA模塊傳送來的電壓信號進行處理獲得脈沖模型峰值和相位，通過開窗 比較的方式提取局部放電的脈沖峰值和相位特征。系統總體采用FPGA+ARM總線橋接結構， FPGA將存儲單元掛載在ARM模塊上，極大地提高的系統的計算速度；所述時鐘及復位模塊 用于時序計時及復位；所述電源管理模塊包括可充電電池和充放電管理電路，用于對FPGA 模塊、ARM模塊、模擬單元模塊和時鐘及復位模塊進行供電；所述可充電電池為裡電池。
[0011] 所述局部放電檢測儀尺寸為242mmX ISOmmX 114mm，重量為2.化g，可連續(xù)帶電工 作十小時W上。
[0012] 本發(fā)明兼顧便攜性和完善的數據處理分析性能，解決了一次設備放電現場測試和 診斷的問題，具有巨大的實際應用價值。本發(fā)明采用上位機與下位機通訊的模式工作，裝置 體積小，重量輕，攜帶方便；采用具有反饋環(huán)節(jié)的模擬單元模塊，解決了信號較小時誤差較 大和信號過大時超出量程的問題，充分利用ADC采樣位數，保證了較高的靈敏度；采用兵鳥 機制實現流水線式操作，提高了數據處理效率，節(jié)約了數據緩沖空間；采用PRTO聚類分析 W及脈沖波形時頻分析聯合診斷，提高了診斷的準確率。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明一種便攜式局部放電檢測與診斷裝置的一個實施例設計原理圖；
[0014] 圖2為本發(fā)明的一個實施例中局部放電檢測儀設計原理圖；
[0015] 圖3為本發(fā)明的一個實施例中模擬單元模塊設計結構圖；
[0016] 圖4為本發(fā)明的一個實施例中上位