一种用于变电设备的全天候超声波状态监测装置的制造方法
【专利摘要】一种用于变电设备的全天候超声波状态监测装置。其包括多个密闭式超声探头和便携式装置；便携式装置包括信号调理模块、多通道信号采集仪和主控计算机；多个密闭式超声探头均通过信号调理模块与多通道信号采集仪连接，多通道信号采集仪与主控计算机连接。本发明效果：可在不受天气、周围噪音、电磁干扰情况下，对变电设备超声信号进行不间断监测、记录和分析。支持对信号的在线显示，局放统计特征提取，异常报警和读写数据库。适于在变电站电力供输设施进行状态检测并进行数据收集和分析，是变电设备状态评估有力参考，也是变电站值班和维护人员安全方便的工具。有利于变电设备绝缘老化规律研究及电力公司在采购和利旧试验中对设备状况正确评估。
【专利说明】
一种用于变电设备的全天候超声波状态监测装置
技术领域
[0001]本发明属于超声无损检测和变电设备的在线检测技术领域，特别是涉及一种用于变电设备的全天候超声波状态监测装置。
【背景技术】
[0002]随着无损检测技术朝着高可靠性、高精度、高实时以及定量化方向发展，具备定量分析和实时在线能力的超声检测技术越来越受到业内相关企业负责人和科研人员的重视。在超声无损检测中，目前信息的定量分析方法主要包括成像式和非成像式两种，其中非成像式超声检测定量分析方法是通过分析缺陷回波信号的时延、分布特性和当量对比来实现对缺陷位置、类型和大小的定量分析，由于只需要对单次缺陷回波信号进行处理，该方法具有实时性高、硬件投入少、成本低以及便于集成等优点，非常适合应用于在线自动化工业现场的超声无损检测。在非成像式超声检测定量分析方法中，缺陷的位置和取向的判断较为容易，而缺陷的类型和大小的量化分析则相对困难。由于超声信号的波形、幅值以及频谱分布携带了缺陷的信息，非成像式超声检测缺陷类型识别方法可通过从检测信号中提取缺陷信息特征，分析特征参数与缺陷类型之间的对应关系，实现对缺陷的类型识别。该方法不需要纠缠于复杂的超声反射建模，具有较好的通用性和实用性。综上所述，非成像式超声检测缺陷类型识别是在线超声检测定量分析的重要基础，研究具有高可靠性的非成像式超声检测缺陷类型识别方法，对于实现在线的自动超声检测与评价、提高超声无损检测的效率和质量都具有重要的意义。
[0003]在电力系统中，对于变压器、GIS等变电设备来说，在正常运行时会有相对稳定的超声信号输出。在变压器、GIS等电气设备内部发生局部放电时会产生电荷中和的过程，相应地会产生较陡的电流脉冲，电流脉冲的作用将使得局部放电发生的局部区域瞬间受热而膨胀，形成一种类似爆炸的效果，放电结束后原来受热而膨胀的区域再恢复到原来的体积，这种由于局部放电产生的一涨一缩的体积变化会引起介质的疏密瞬间变化，从而形成超声波，并从局部放电点以球面波的方式向四周传播，因此当发生局部放电时也伴随着超声波的产生。一方面，局部放电由一连串的脉冲形成，由此产生的声波也是由脉冲形成；另一方面，超声波检测法还可以检测运动颗粒产生的机械波，可用来区分颗粒的运动状态。另外，在变电设备过载过热等不正常运行时，变电设备的超声信号会有较大的不同。因此，超声检测对于变电站安全运行具有重要的意义，急需一种用于变电设备的全天候超声波状态监测
目.ο
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于变电设备的全天候超声波状态监测装置。
[0005]为了达到上述目的，本发明提供的用于变电设备的全天候超声波状态监测装置包括:多个密闭式超声探头和便携式装置;其中便携式装置包括信号调理模块、多通道信号采集仪和主控计算机;所述的多个密闭式超声探头均通过信号调理模块与多通道信号采集仪连接，多通道信号采集仪与主控计算机连接。
[0006]所述的密闭式超声探头或外置或放置于变电设备的油阀上。
[0007]所述信号调理模块为多通道信号调理电路，其每一通道的输入端连接一个密闭式超声探头、输出端与多通道信号采集仪的对应通道的输入端相连接。
[0008]所述的多通道信号采集仪主要包括:前置输入模块、程控放大模块、数据采集模块及信号发生模块。
[0009]所述的主控计算机为便携式计算机。
[0010]本发明提供的用于变电设备的全天候超声波状态监测装置的效果:可以在不受天气、周围噪音、电磁干扰的情况下，对变电设备的超声信号进行不间断的监测、记录和分析。本装置支持对信号的在线显示，局放统计特征提取，异常报警和读写数据库。适用于在变电站电力供输设施进行状态检测并进行数据收集和分析，将会是变电设备状态评估的有力参考，也是变电站值班和维护人员安全方便的工具。同时有利于变电设备绝缘老化规律研究，也有利于电力公司在采购和利旧试验中对设备状况的正确评估。
【附图说明】
[0011]图1为本发明提供的用于变电设备的全天候超声波状态监测装置的结构示意图。
[0012]图2为本发明提供的用于变电设备的全天候超声波状态监测装置中多通道信号采集仪内部结构图。
[0013]图3为本发明提供的用于变电设备的全天候超声波状态监测装置外观示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和具体实施例对本发明提供的用于变电设备的全天候超声波状态监测装置进行详细说明。
[0015]如图1所示，本发明提供的用于变电设备的全天候超声波状态监测装置包括:
[0016]多个密闭式超声探头I和便携式装置;其中便携式装置包括信号调理模块2、多通道信号采集仪3和主控计算机4;所述的多个密闭式超声探头I均通过信号调理模块2与多通道信号采集仪3连接，多通道信号采集仪3与主控计算机4连接。
[0017]所述的密闭式超声探头I或外置或放置于变电设备的油阀上，分辨率为0.069mm，重复精度为±0.15%，线性度(精度)为± I %，其是利用超声波的特性研制而成的传感器，并且防水防气流。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，是由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。
[0018]信号调理模块2为多通道信号调理电路，其每一通道的输入端连接一个密闭式超声探头1、输出端与多通道信号采集仪3的对应通道的输入端相连接，功能是频率范围选择和信号放大。
[0019]如图2所示，所述的多通道信号采集仪3主要包括:前置输入模块、程控放大模块、数据采集模块及信号发生模块，最多支持8个密闭式超声探头I同时采集数据。其中前置输入模块主要为各密闭式超声探头I供电及提供输入接口，目前支持ICP供电、200V极化电压、直接输入3种。ICP工作电流为5mA，电压为28V; 200V极化电压主要用于支持需要极化电压的传声器;直接输入主要用于电压直接输入测量。程控放大模块主要对输入信号进行比例放大，以扩大设备的测量范围，共有_20dB、0dB、20dB三档可调，信号在此进行比例放大后，主控计算机4会自动将放大系数加入到分析结果中，从而得出正确的测量结果。数据采集模块采用24位高性能AD将模拟信号转化为数字信号，采样频率为48kHz。数字信号通过网口发送到主控计算机4中做进一步处理。各通道采集模块分别独立，从而保证了各通道稳定带宽的实时分析。信号发生模块为2通道的信号发生器，最大输出电压为9V.，频率范围为IHz?80kHz ο
[0020]主控计算机4为便携式计算机，用以记录、存储和分析多通道信号采集仪3的信号，内部百兆网线供其与多通道信号采集仪3进行通信，24v开关电源和电池，防水抗压外壳，Windows平台。
[0021]主控计算机4的内部装有用于变电设备的超声全天候超声波状态监测软件:基于NI公司的LabVIEW平台开发，包括超声信号在线显示、异常报警、局放统计特称提取、写入数据库、定时运行等功能。具有监测时间跨度大，监测分辨率高，连续采集分析等功能，并可实现采样频率、采样时间工作条件的人工调节。
[0022]本发明提供的用于变电设备的全天候超声波状态监测装置的安装和工作原理阐述如下:
[0023]1.首先将密闭式超声探头I安装在变电设备的油阀等处，或将各密闭式超声探头I用三脚架固定在要测量的地点(距离设备不超过2m)，通过数据延长线分别连接至便携式装置，插入各通道的BNC座。
[0024]2.开启便携式装置，利用内部的24V电源给主控计算机4和多通道信号采集仪3供电。变电设备发出的超声信号可能包括正常信号和异常信号，密闭式超声探头I实时采集变电设备发出的超声信号并转换为电信号，然后传送至多通道信号采集仪3，多通道信号采集仪3可将各通道的电信号以相同采集频率(最大48kHz)进行模数转换，并将得到的数字信号通过网口传送至主控计算机4，主控计算机4利用其内部的软件对上述信号进行实时分析，可实时监测显示、绘制超声dB-时间折线图、检测到异常并报警、定时运行并写入数据库等功能，并且对于异常信号可执行局放特征图绘制和初步故障类型识别。
【主权项】
1.一种用于变电设备的全天候超声波状态监测装置，其特征在于:所述的用于变电设备的全天候超声波状态监测装置包括:多个密闭式超声探头(I)和便携式装置;其中便携式装置包括信号调理模块(2)、多通道信号采集仪(3)和主控计算机(4);所述的多个密闭式超声探头(I)均通过信号调理模块(2)与多通道信号采集仪(3)连接，多通道信号采集仪(3)与主控计算机(4)连接。2.根据权利要求1所述的用于变电设备的全天候超声波状态监测装置，其特征在于:所述的密闭式超声探头(I)或外置或放置于变电设备的油阀上。3.根据权利要求1所述的用于变电设备的全天候超声波状态监测装置，其特征在于:所述信号调理模块(2)为多通道信号调理电路，其每一通道的输入端连接一个密闭式超声探头(I)、输出端与多通道信号采集仪(3)的对应通道的输入端相连接。4.根据权利要求1所述的用于变电设备的全天候超声波状态监测装置，其特征在于:所述的多通道信号采集仪(3)主要包括:前置输入模块、程控放大模块、数据采集模块及信号发生t吴块。5.根据权利要求1所述的用于变电设备的全天候超声波状态监测装置，其特征在于:所述的主控计算机(4)为便携式计算机。
【文档编号】G01R31/12GK105891685SQ201610204049
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】李盛伟, 梁刚, 韩晓罡, 王楠, 范须露, 王梦
【申请人】国网天津市电力公司, 国家电网公司