一種智能化超聲波局部放電在線監測系統以及監測方法
【專利摘要】本發明公開了一種智能化超聲波局部放電在線監測系統，包括小車車體、監測軌道、超聲波局部放電檢測儀主機、服務器和顯示終端；所述的小車車體與監測軌道卡接，且所述小車車體的一側的底面設置有超聲波探頭，頂端設置有無線傳輸天線，小車車體內部設置有單片機、電機、數模轉換模塊、無線數傳模塊以及電源模塊。本發明系統通過在變電站內GIS罐體表面裝設軌道路徑，使用可在軌道上做定向移動的超聲波探頭，可以長時間自行對GIS的狀態進行可靠穩定的監測。本系統將超聲波探頭實時采集的數據通過通信電纜傳入主監控室后臺服務器，同時服務器具有自動報警功能，在探頭檢測到異常信號后可以報警提醒工作人員進行進一步的檢測。
【專利說明】
一種智能化超聲波局部放電在線監測系統以及監測方法
技術領域
[0001]本發明涉及變電站超聲波局部放電信號監測技術領域，尤其涉及一種智能化超聲波局部放電在線監測系統以及監測方法。
【背景技術】
[0002]目前，隨著設備狀態檢修工作的廣泛開展及逐步深入，運行中設備的帶電檢測及在線監測技術將越發重要。對于變電站GIS、HGIS、主變壓器等主設備的超聲波局部放電檢測技術目前已較為成熟，但仍需要至少兩名工作人員通過較笨重的手持設備在設備表面一點一點進行超聲波信號的采樣，并進行人工的判斷，采集到的超聲波信號質量受工作人員的操作手法及操作時間內穩定性的影響較大，傳統的超聲波局部放電設備由于線長及變電站主設備高度、結構等限制，造成變電站主設備頂部等很多位置無法做到有效的檢測。同時，被檢測的變電站設備的狀態只有在工作人員進行帶電檢測的時候才可以初步判斷，而大部分時間變電站設備都處于未檢測的狀態，并未能真正有效對其狀態進行長時間監測。因此現有的監測設備已經不能滿足需求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種智能化超聲波局部放電在線監測系統以及監測方法，能夠對變電站內GIS、HGIS、變壓器等設備進行超聲波局部放電檢測，監測周期長，且受監測環境影響小。
[0004]本發明采用的技術方案為:
一種智能化超聲波局部放電在線監測系統，包括小車車體2、設置在被監測罐體表面上的監測軌道、超聲波局部放電檢測儀主機3、服務器6和顯示終端7;所述的小車車體2與監測軌道卡接，且所述小車車體的一側的底面設置有超聲波探頭10，頂端設置有無線傳輸天線，小車車體2內部設置有單片機11、電機12、數模轉換模塊9、無線數傳模塊8以及用于對單片機、電機和無線傳輸模塊8供電的電源模塊，所述的超聲波探頭10的輸出端通過數模轉換模塊9與單片機11的輸入端連接，單片機11通過無線傳輸模塊8與超聲波局部放電檢測儀主機3的無線信號接受模塊相連接，超聲波局部放電檢測儀主機3的輸出端與顯示終端7的輸入端相連接，超聲波局部放電檢測儀主機3與服務器相連接;單片機11的輸出端連接電機12驅動控制電路的輸入端。
[0005]所述的電源模塊為直流充電電池。
[0006]所述的監測軌道4為T型單金屬軌道，小車車體2下端面設置有與T型單金屬軌道滑動配合的滑槽。
[0007]所述的超聲波探頭10與被測被監測罐體表面二者緊貼設置。
[0008]所述的電機12為往復電機。
[0009]所述無線數傳模塊采用ZigBee無線數傳模塊。
[0010]—種基于權利要求1所述監測系統對局部放電進行檢測的檢測方法，包括以下步驟:
第一步:采集目標超聲波信號:啟動監測系統，小車車體2啟動后沿著設定在被監測罐體表面上的監測軌道上面做往復運動，再運動的過程中，通過設置在超聲波探頭小車車體2側面的超聲波探頭10沿著監測軌道4緊貼GIS罐體表面對其進行數據采集；
第二步:將超聲波探頭10采集的超聲波信號輸送到設置在小車車體2內部的數模轉換模塊9，把模擬信號轉換為數字信號；
第三步:數模轉換模塊9轉換出的數字信號發送到無線數傳模塊8，利用ZigBee無線傳輸網絡把接收到的數字信號無線發送到超聲波局部放電檢測儀主機3內部的無線數據接收豐旲塊;
第四步:經ZigBee無線傳輸網絡傳輸的數字信號由超聲波局部放電檢測儀主機3內部的無線數傳模塊8接收后，超聲波局部放電檢測儀主機3并對信號進行分析，監測位置是否發生局部放電，如果發生放電則進行報警，同時輸送結果到顯示終端；
第五步:最后，超聲波局部放電檢測儀主機3將分析監測結果通過通信電纜5導入變電站集控樓服務器6，服務器6對接收到的分析數據進行綜合分析、記錄。
[0011]本發明系統通過在變電站內GIS罐體表面裝設軌道路徑(根據罐體表面結構特征自行設定)，使用可在軌道上做定向移動的超聲波探頭，可以長時間自行對GIS的狀態進行可靠穩定的監測。本系統的超聲波探頭連接無線發射裝置，采用無線傳輸方式，將探頭在GIS罐體表面檢測到的超聲波信號傳入GIS附近的超聲波局部放電檢測儀主機，主機可接收超聲波探頭小車所發出的超聲波局部放電信號。本系統將超聲波探頭實時采集的數據通過通信電纜傳入主監控室后臺服務器，同時服務器具有自動報警功能，在探頭檢測到異常信號后可以報警提醒工作人員進行進一步的檢測。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的安裝使用結構示意圖；
圖2為本發明的電氣原理框圖；
圖3為本發明所述小車車體的截面剖視圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖1、2和3所示，本發明包括包括小車車體2、設置在被監測罐體表面上的監測軌道、超聲波局部放電檢測儀主機3、服務器6和顯示終端7;所述的小車車體2與監測軌道卡接，且所述小車車體的側面設置有超聲波探頭10，頂端設置有無線傳輸天線，小車車體2內部設置有單片機11、電機12、數模轉換模塊9無線數傳模塊8以及用于對單片機、電機和無線傳輸模塊8供電的電源模塊，所述的超聲波探頭10的輸出端通過數模轉換模塊9與單片機11的輸入端連接，單片機11通過無線傳輸模塊8與超聲波局部放電檢測儀主機3的無線信號接受模塊相連接，超聲波局部放電檢測儀主機3的輸出端與顯示終端7的輸入端相連接，超聲波局部放電檢測儀主機3與服務器相連接;單片機11的輸出端連接電機12電源控制電路的輸入端。
[0014]以GIS為例，通過在變電站內GIS罐體表面裝設軌道路徑(根據罐體表面結構特征自行設定)，使用可在軌道上做定向移動的超聲波探頭，超聲波探頭連接無線發射裝置，采用無線傳輸方式，將探頭在GIS罐體表面I檢測到的超聲波信號傳入GIS附近的超聲波局部放電檢測儀主機，主機可接收超聲波探頭所發出的超聲波局部放電信號，并將超聲波探頭實時采集的數據通過通信電纜傳入主監控室后臺服務器，同時服務器具有自動報警功能，在探頭檢測到異常信號后可以報警提醒工作人員進行進一步的檢測。
[0015]系統的超聲波探頭安裝在超聲波探頭小車上，小車在固定在GIS罐體表面I的單金屬軌道上做低速勻速往復運動。小車側面安裝有超聲波探頭，小車正面為無線傳輸天線，小車內部為單片機、電機、數模轉換模塊及無線數傳模塊。在小車運動過程中超聲波探頭可以緊貼GIS罐體表面I進行檢測，并將檢測到的超聲波信號經數模信號轉換模塊轉換為數字信號導入無線數傳模塊，經無線傳輸網絡傳輸至附近超聲波局部放電檢測儀主機的信號接收器單元。
[0016]系統的超聲波局部放電檢測儀主機固定GIS附近位置，超聲波局部放電檢測儀與無線信號接收器單元相連接，通過無線數傳模塊接收超聲波數字信號導入超聲波局部放電檢測儀，超聲波局部放電檢測儀主機將實時采集的數據通過通信電纜傳入主監控室服務器后臺，同時服務器具有自動報警功能，在探頭檢測到異常信號后可以通過顯示終端報警提醒工作人員進行進一步的檢測。
所述的電源模塊為直流充電電池。所述的監測軌道4為T型單金屬軌道，小車車體2下端面設置有與T型單金屬軌道滑動配合的滑槽。所述的電機12為往復電機。小車車體2的電機驅動控制部分使用專用的電機控制芯片，單片機程序設定為小車車體2在固定在GIS罐體表面的單金屬軌道4上做低速勻速往復運動。在小車運動過程中超聲波探頭I可以緊貼GIS罐體表面I進行檢測，在保證檢測信號的有效時間同時提高了檢測過程的穩定性。
[0017]所述無線數傳模塊采用ZigBee無線數傳模塊。本發明的數模轉換模塊9采用AD芯片作為主采樣，利用ZigBee無線傳輸網絡，對其網絡系統設置為主從模式，信號發射器單元設置為主站，信號接收器單元設置為從站，信號發射器單元及信號接收器單元內部均使用ZigBee無線數傳模塊8，實現點與點之間的無線通訊，使其具備實時無線數據傳輸功能。
[0018]系統的超聲波探頭10安裝在超聲波探頭小車車體2上，超聲波探頭小車車體。采用直流充電電池為小車內單片機及電機供電，監測軌道4為單金屬軌道，小車車體2的電機驅動控制部分使用專用的電機控制芯片，單片機程序設定為小車車體2在固定在GIS罐體表面的單金屬軌道4上做低速勻速往復運動。小車車體2側面安裝有超聲波探頭10，小車車體2正面為無線傳輸天線，在小車運動過程中超聲波探頭10可以緊貼GIS罐體表面進行檢測，并將檢測到的超聲波信號經數模信號轉換模塊9轉換為數字信號導入無線數傳模塊8，經無線傳輸網絡傳輸至附近超聲波局部放電檢測儀主機3的信號接收器單元。
[0019]超聲波局部放電檢測儀主機。超聲波信號數模轉換及無線傳輸部分使用信號發射器單元及信號接收器單元。本發明的超聲波探頭小車車體2內部數模轉換模塊9采用AD芯片作為主采樣，利用ZigBee無線傳輸網絡，對其網絡系統設置為主從模式，信號發射器單元設置為主站，信號接收器單元設置為從站，信號發射器單元及信號接收器單元內部均使用ZigBee無線數傳模塊8，實現點與點之間的無線通訊，使其具備實時無線數據傳輸功能，傳輸距離不小于100m，傳輸時延小于2s，實現超聲波信號的無線傳輸。工作過程為如下所述:
一種基于權利要求1所述監測系統對局部放電進行檢測的檢測方法，包括以下步驟: 第一步:采集目標超聲波信號:啟動監測系統，小車車體2啟動后沿著設定在被監測罐體表面I上的監測軌道上面做往復運動，再運動的過程中，通過設置在超聲波探頭小車車體2側面的超聲波探頭10沿著監測軌道4緊貼GIS罐體表面對其進行數據采集；
第二步:將超聲波探頭10采集的超聲波信號輸送到設置在小車車體2內部的數模轉換模塊9，把模擬信號轉換為數字信號；
第三步:數模轉換模塊9轉換出的數字信號發送到無線數傳模塊8，利用ZigBee無線傳輸網絡把接收到的數字信號無線發送到超聲波局部放電檢測儀主機3內部的無線數據接收豐旲塊;
第四步:經ZigBee無線傳輸網絡傳輸的數字信號由超聲波局部放電檢測儀主機3內部的無線數傳模塊8接收后，超聲波局部放電檢測儀主機3并對信號進行分析，監測位置是否發生局部放電，如果發生放電則進行報警，同時輸送結果到顯示終端；
第五步:最后，超聲波局部放電檢測儀主機3將分析監測結果通過通信電纜5導入變電站集控樓服務器6，服務器6對接收到的分析數據進行綜合分析、記錄。
[0020]上述【具體實施方式】用來說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護范圍內，對本發明作出的任何修改和變更，都落入本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種智能化超聲波局部放電在線監測系統，其特征在于:包括小車車體(2)、設置在被監測罐體表面上的監測軌道、超聲波局部放電檢測儀主機(3)、服務器(6)和顯示終端(7);所述的小車車體(2)與監測軌道卡接，且所述小車車體的一側的底面設置有超聲波探頭(10)，頂端設置有無線傳輸天線，小車車體(2)內部設置有單片機(11)、電機(12)、數模轉換模塊(9)、無線數傳模塊(8)以及用于對單片機、電機和無線傳輸模塊(8)供電的電源模塊，所述的超聲波探頭(10)的輸出端通過數模轉換模塊(9)與單片機(11)的輸入端連接，單片機(11)通過無線傳輸模塊(8)與超聲波局部放電檢測儀主機(3)的無線信號接受模塊相連接，超聲波局部放電檢測儀主機(3)的輸出端與顯示終端(7)的輸入端相連接，超聲波局部放電檢測儀主機(3)與服務器相連接;單片機(11)的輸出端連接電機(12)驅動控制電路的輸入端。2.根據權利要求1所述的智能化超聲波局部放電在線監測系統，其特征在于:所述的電源模塊為直流充電電池。3.根據權利要求2所述的智能化超聲波局部放電在線監測系統，其特征在于:所述的監測軌道(4)為T型單金屬軌道，小車車體(2)下端面設置有與T型單金屬軌道滑動配合的滑槽。4.根據權利要求2所述的智能化超聲波局部放電在線監測系統，其特征在于:所述的超聲波探頭(10)與被測被監測罐體表面二者緊貼設置。5.根據權利要求3所述的智能化超聲波局部放電在線監測系統，其特征在于:所述的電機(12)為往復電機。6.根據權利要求3所述的智能化超聲波局部放電在線監測系統，其特征在于:所述無線數傳模塊采用ZigBee無線數傳模塊。7.一種基于權利要求1所述監測系統對局部放電進行檢測的檢測方法，其特征在于:包括以下步驟: 第一步:采集目標超聲波信號:啟動監測系統，小車車體(2)啟動后沿著設定在被監測罐體表面上的監測軌道上面做往復運動，再運動的過程中，通過設置在超聲波探頭小車車體(2)側面的超聲波探頭(10)沿著監測軌道(4)緊貼GIS罐體表面對其進行數據采集； 第二步:將超聲波探頭(10)采集的超聲波信號輸送到設置在小車車體(2)內部的數模轉換模塊(9)，把模擬信號轉換為數字信號； 第三步:數模轉換模塊(9)轉換出的數字信號發送到無線數傳模塊(8)，利用ZigBee無線傳輸網絡把接收到的數字信號無線發送到超聲波局部放電檢測儀主機(3)內部的無線數據接收模塊； 第四步:經ZigBee無線傳輸網絡傳輸的數字信號由超聲波局部放電檢測儀主機(3)內部的無線數傳模塊(8)接收后，超聲波局部放電檢測儀主機(3)并對信號進行分析，監測位置是否發生局部放電，如果發生放電則進行報警，同時輸送結果到顯示終端； 第五步:最后，超聲波局部放電檢測儀主機(3)將分析監測結果通過通信電纜(5)導入變電站集控樓服務器(6)，服務器(6)對接收到的分析數據進行綜合分析、記錄。
【文檔編號】G01R31/12GK105842594SQ201610336574
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月20日
【發明人】郭磊, 寇曉適, 張科, 董曼玲, 丁國君, 王天, 王偉, 趙磊, 李予全, 鄭含博, 邵穎彪, 王棟, 付海金, 蒲兵艦, 辛偉峰, 王吉, 王震宇, 馬德英
【申請人】國網河南省電力公司電力科學研究院, 國家電網公司