一種超聲波局部放電在線監測系統的考核校驗裝置及方法
【專利摘要】本發明提出了一種超聲波局部放電在線監測系統的考核校驗裝置及方法。裝置部分包括遠程操控平臺、信號激勵源、超聲波發射模塊;遠程操控平臺通過3/4G或者無線WiFi通訊模式向信號激勵源發送信號指令,信號激勵源接收到信號指令后輸出相應的信號至超聲波發射模塊;超聲波發射模塊置于GIS設備表面,向設備內部發射超聲波信號超聲波傳感器檢測超聲波信號至局放檢測前端,局放檢測前端將處理過的信號傳輸至局放檢測終端。該發明容易實現,信號激勵源現場使用方便,操控平臺操作簡單多樣,超聲波信號穩定可靠,可以有效的考核超聲波局放在線監測系統的檢測靈敏度、線性度、穩定性等功能。
【專利說明】
一種超聲波局部放電在線監測系統的考核校驗裝置及方法
技術領域
[0001] 本發明涉及高壓檢測技術領域,具體涉及一種超聲波局部放電在線監測系統的考 核校驗設計方法。
【背景技術】
[0002] 在高壓變電站現場,為了長期監測GIS等設備的絕緣狀態,往往在現場設備上安裝 超聲波傳感器,通過超聲波傳感器將內部傳播出來的超聲波信號轉換成電信號送入局放檢 測前端,局放檢測前端將處理過的信號反饋到局放檢測終端,進而分析設備絕緣狀態,這種 監測方式就是超聲波局部放電在線監測。而由于國內各變電站現場GIS在線監測系統種類 較多,性能良莠不齊,有效信號監測具有不確定性,不能及時發現GIS內部缺陷,大大影響了 GIS的安全性和可靠性,對GIS的安全運行帶來重大隱患。因此設計一種超聲波局部放電在 線監測系統的考核校驗設計方法具有重大意義。
【發明內容】
[0003] 本發明提出了一種超聲波局部放電在線監測系統的考核校驗裝置及方法。
[0004] -種超聲波局部放電在線監測系統的考核校驗裝置,包括遠程操控平臺、信號激 勵源、超聲波發射模塊;在線監測系統包括:超聲波傳感器、局放檢測前端、局放檢測終端; 所述遠程操控平臺通過3/4G或者無線WiFi通訊模式向信號激勵源發送信號指令,信號激勵 源接收到信號指令后輸出相應的信號至超聲波發射模塊;超聲波發射模塊置于GIS設備表 面,向設備內部發射超聲波信號,所發射的超聲波信號通過設備表面安裝好的超聲波傳感 器,超聲波傳感器檢測超聲波信號至局放檢測前端,局放檢測前端將處理過的信號傳輸至 局放檢測終端。
[0005] 所述的遠程操控平臺為PC端,通過3/4G或者無線WiFi通訊模式向信號激勵源發送 信號指令,并在能顯示激勵信號源輸出信號的波形、幅值和頻率。
[0006] 所述的信號激勵源通過遠程操控平臺指令控制,產生標準的聲發射波信號、不同 幅值頻率的連續正弦波信號、脈沖持續時間可調的超聲波正弦脈沖序列信號,信號幅值范 圍0-10V,信號頻率范圍O-lOMHz,衰減度小于等于5%,信號失真度小于等于5%。
[0007] 所述的超聲波發射模塊為超聲波換能器,所述超聲波換能器的輸出功率為5W,頻 率范圍10K-300KHZ,將激勵信號源輸入的電信號轉換成超聲波信號輸出,且幅值頻率根據 輸入信號的調節而變化。
[0008] 作為優選,所述的超聲波換能器的中心諧振頻率大于兆赫茲級。
[0009] -種超聲波局部放電在線監測系統的考核校驗裝置的考核校驗方法,其特征在 于:該方法具體如下:
[0010] ①、靈敏度測試
[0011] 步驟一:超聲波發射模塊向現場被測設備發射超聲波信號;
[0012] 步驟二:調節信號激勵源沒有信號輸出時,讀取局放檢測終端顯示的背景信號幅 值,并記錄;
[0013] 步驟三:調節信號激勵源調節為輸出模式,逐漸加大信號輸出強度,當在線監測系 統測得的信號大于背景值5dB時,停止加大輸出幅值,記錄當前信號激勵源輸出幅值,作為 該在線監測系統的靈敏度;
[0014] ②、線性度測試
[0015] 步驟一:調節信號激勵源信號輸出幅值,使在線監測系統測得信號低于溢出點 5dBm,記錄該信號輸出幅值U;
[0016] 步驟二:依次降低信號激勵源輸出幅值為λυ,λ = 〇.8、0.6、0.4、0.2,記錄在線監測 系統對應檢測的響應示值Αλ;
[0017] 步驟三:根據各測量點計算在線檢測系統的線性度誤差
[0019] 結論:若線性度誤差小于5%,則符合儀器考核性能要求;
[0020] ③、穩定性測試
[0021] 步驟一:調節信號激勵源輸出恒定幅值的脈沖信號,記下在線監測系統此時的檢 測信號的幅值a;
[0022] 步驟二:信號激勵源持續輸出脈沖信號,在線監測系統連續檢測1小時,記下在線 監測系統此時檢測信號幅值的輸出值b;
[0023] 步驟三:根據記錄值及公式(|b-a|/a)*100%計算穩定性誤差;
[0024]結論:若在線監測系統檢測到的峰值變化不超過±20%,則符合儀器考核性能要 求;
[0025] ④、檢測頻帶
[0026] 步驟一:由局放檢測儀靈敏度D(f)找出選定頻帶范圍內的中心頻率點;
[0027] 步驟二:以中心頻率點為基準,減小頻率,找出局放檢測儀靈敏度D(f)的歸一化值 降到0.501時的頻率點即_6dB點,此點即為局放檢測儀的下限截止頻率;
[0028] 步驟三:以中心頻率點為基準,增加頻率,找出局放檢測儀靈敏度D(f)的歸一化值 降到0.501時的頻率點即_6dB點,此點即為局放檢測儀的上限截止頻率;
[0029] 步驟四:局放檢測儀的檢測頻帶即為下限截止頻率到上限截止頻率。
[0030] 本發明所產生的效益:
[0031] 該發明容易實現,信號激勵源現場使用方便,操控平臺操作簡單多樣,超聲波信號 穩定可靠,可以有效的考核超聲波局放在線監測系統的檢測靈敏度、線性度、穩定性等功 能,直接反映現場在線監測裝置的性能,適用于變電站現場超聲波在線監測裝置校驗、維 護、測試等。
【附圖說明】
[0032] 圖1超聲波局部放電在線監測系統的考核校驗裝置圖 具體實施例
[0033] 如圖1所示,本發明提出了一種超聲波局部放電在線監測系統的考核校驗設計方 法,所述的方法基于超聲波局部放電在線監測系統考核校驗裝置,所述的裝置包括遠程操 控平臺、信號激勵源、超聲波發射模塊;所述的在線監測系統包括:超聲波傳感器、局放檢測 前端、局放檢測終端;所述遠程操控平臺通過3/4G或者無線WiFi通訊模式向信號激勵源發 送信號指令,信號激勵源接收到信號指令后輸出相應的信號至超聲波發射模塊;超聲波發 射模塊置于GIS設備表面,向設備內部發射超聲波信號,所發射的超聲波信號通過設備表面 安裝好的超聲波傳感器檢測超聲波信號至局放檢測前端,局放檢測前端將處理過的信號傳 輸至局放檢測終端,最后將局放檢測終端上顯示的信號與遠程操控平臺進行比對分析,進 行超聲波局放在線監測系統的考核校驗。
[0034] 所述的遠程操控平臺為配備專業軟件控制的PC端,通過3/4G或者無線WiFi通訊模 式向信號激勵源發送信號指令,并在軟件上顯示激勵信號源輸出信號的波形、幅值、頻率 等。
[0035] 所述的激勵信號源通過遠程操控平臺指令控制,產生標準的聲發射波信號、不同 幅值頻率的連續正弦波信號、脈沖持續時間可調的超聲波正弦脈沖序列信號,信號幅值范 圍0-10V,信號頻率范圍O-lOMHz,衰減度小于等于5%,信號失真度小于等于5%。
[0036] 所述的超聲波發射模塊為超聲波換能器,所述超聲波換能器的輸出功率為5W,頻 率范圍10K-300KHZ,將激勵信號源輸入的電信號轉換成超聲波信號輸出,且幅值頻率根據 輸入信號的調節而變化。
[0037] 本發明提供了一種超聲波局部放電在線監測系統的考核校驗設計方法,所述的方 法基于上述裝置提供的實施例,具體測試方法如下:
[0038] 1.靈敏度測試
[0039] 步驟一:依照實施例所述連接好校驗回路,超聲波發射裝置向現場被測設備發射 超聲波信號
[0040] 步驟二:調節信號激勵源沒有信號輸出時,讀取局放檢測終端顯示的背景信號幅 值,并記錄;
[0041] 步驟三:調節信號激勵源調節為輸出模式,逐漸加大信號輸出強度,當在線監測系 統測得的信號大于背景值5dB時,停止加大輸出幅值,記錄當前信號激勵源輸出幅值,作為 該在線監測系統的靈敏度。
[0042] 2.線性度測試
[0043] 步驟一:調節信號激勵源信號輸出幅值,使在線監測系統測得信號低于溢出點 5dBm,記錄該信號輸出幅值U;
[0044] 步驟二:依次降低信號激勵源輸出幅值為λυ( λ = 0.8、0.6、0.4、0.2),記錄在線監 測系統對應檢測的響應示值Αλ;
[0045] 步驟三:根據各測量點計算在線檢測系統的線性度誤差
[0046] 結論:若線性度誤差小于5%,則符合儀器考核性能要求。
[0047] 3.穩定性測試
[0048]步驟一:調節信號激勵源輸出恒定幅值的脈沖信號,記下在線監測系統此時的檢 測信號的幅值a;
[0049] 步驟二:信號激勵源持續輸出脈沖信號,在線監測系統連續檢測1小時,記下在線 監測系統此時檢測信號幅值的輸出值b;
[0050] 步驟三:根據記錄值及公式(Ib-a|/a)*100%計算穩定性誤差。
[0051]結論:若在線監測系統檢測到的峰值變化不超過±20%,則符合儀器考核性能要 求。
[0052] 4.檢測頻帶
[0053]步驟一:由局放檢測儀靈敏度D(f)找出選定頻帶范圍內的中心頻率點;
[0054]步驟二:以中心頻率點為基準,減小頻率,找出局放檢測儀靈敏度D(f)的歸一化值 降到0.501時的頻率點(_6dB點),此點即為局放檢測儀的下限截止頻率;
[0055]步驟三:以中心頻率點為基準,增加頻率,找出局放檢測儀靈敏度D(f)的歸一化值 降到0.501時的頻率點(_6dB點),此點即為局放檢測儀的上限截止頻率;
[0056] 步驟四:局放檢測儀的檢測頻帶即為下限截止頻率到上限截止頻率。
[0057] 結論:若用于SF6氣體絕緣電力設備的超聲波局放檢測儀的檢測頻帶在20kHz-80kHz范圍內,則儀器滿足性能要求;若用于充油電力設備的超聲波局放檢測儀的檢測頻帶 在80kHz-200kHz范圍內,則儀器滿足性能要求。
【主權項】
1. 一種超聲波局部放電在線監測系統的考核校驗裝置,包括遠程操控平臺、信號激勵 源、超聲波發射模塊;在線監測系統包括:超聲波傳感器、局放檢測前端、局放檢測終端;所 述遠程操控平臺通過3/4G或者無線WiFi通訊模式向信號激勵源發送信號指令,信號激勵源 接收到信號指令后輸出相應的信號至超聲波發射模塊;超聲波發射模塊置于GIS設備表面, 向設備內部發射超聲波信號,所發射的超聲波信號通過設備表面安裝好的超聲波傳感器, 超聲波傳感器檢測超聲波信號至局放檢測前端,局放檢測前端將處理過的信號傳輸至局放 檢測終端。2. 根據權利要求1所述的一種超聲波局部放電在線監測系統的考核校驗裝置,其特征 在于:所述的遠程操控平臺為PC端,通過3/4G或者無線WiFi通訊模式向信號激勵源發送信 號指令,并在能顯示激勵信號源輸出信號的波形、幅值和頻率。3. 根據權利要求1所述的一種超聲波局部放電在線監測系統的考核校驗裝置,其特征 在于:所述的信號激勵源通過遠程操控平臺指令控制,產生標準的聲發射波信號、不同幅值 頻率的連續正弦波信號、脈沖持續時間可調的超聲波正弦脈沖序列信號,信號幅值范圍0- 10V,信號頻率范圍O-lOMHz,衰減度小于等于5%,信號失真度小于等于5%。4. 根據權利要求1所述的一種超聲波局部放電在線監測系統的考核校驗裝置,其特征 在于:所述的超聲波發射模塊為超聲波換能器,所述超聲波換能器的輸出功率為5W,頻率范 圍10K-300K化,將激勵信號源輸入的電信號轉換成超聲波信號輸出,且幅值頻率根據輸入 信號的調節而變化。5. 根據權利要求1所述的一種超聲波局部放電在線監測系統的考核校驗裝置,其特征 在于:所述的超聲波換能器的中屯、諧振頻率大于兆赫茲級。6. 根據權利要求1所述的一種超聲波局部放電在線監測系統的考核校驗裝置的考核校 驗方法,其特征在于:該方法具體如下: ① 、靈敏度測試 步驟一:超聲波發射模塊向現場被測設備發射超聲波信號; 步驟二:調節信號激勵源沒有信號輸出時,讀取局放檢測終端顯示的背景信號幅值,并 記錄; 步驟Ξ:調節信號激勵源調節為輸出模式,逐漸加大信號輸出強度,當在線監測系統測 得的信號大于背景值5地時,停止加大輸出幅值,記錄當前信號激勵源輸出幅值,作為該在 線監測系統的靈敏度; ② 、線性度測試 步驟一:調節信號激勵源信號輸出幅值,使在線監測系統測得信號低于溢出點5地m,記 錄該信號輸出幅值U; 步驟二:依次降低信號激勵源輸出幅值為λU,λ = 0.8、0.6、0.4、0.2,記錄在線監測系統 對應檢測的響應示值Αλ; 步驟Ξ:根據各測量點計算在線檢測系統的線性度誤差結論:若線性度誤差小于5 %,則符合儀器考核性能要求; ③ 、穩定性測試 步驟一:調節信號激勵源輸出恒定幅值的脈沖信號,記下在線監測系統此時的檢測信 號的幅值a; 步驟二:信號激勵源持續輸出脈沖信號,在線監測系統連續檢測1小時,記下在線監測 系統此時檢測信號幅值的輸出值b; 步驟Ξ:根據記錄值及公式(I b-a I/a)*100 %計算穩定性誤差; 結論:若在線監測系統檢測到的峰值變化不超過± 20 %,則符合儀器考核性能要求; ④、檢測頻帶 步驟一:由局放檢測儀靈敏度D(f)找出選定頻帶范圍內的中屯、頻率點; 步驟二中屯、頻率點為基準,減小頻率,找出局放檢測儀靈敏度D(f)的歸一化值降到 0.501時的頻率點即-6地點,此點即為局放檢測儀的下限截止頻率; 步驟中屯、頻率點為基準,增加頻率,找出局放檢測儀靈敏度D(f)的歸一化值降到 0.501時的頻率點即-6地點,此點即為局放檢測儀的上限截止頻率; 步驟四:局放檢測儀的檢測頻帶即為下限截止頻率到上限截止頻率。
【文檔編號】G01R35/00GK106093821SQ201610529844
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月30日
【發明人】陳偉中, 樓狄, 張武波, 曹超, 劉鳳琳, 陳云鵬, 杜合, 胡志鵬, 厲洋, 葉新林, 王光祥
【申請人】杭州西湖電子研究所