一種智能化超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)以及監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能化超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括小車車體、監(jiān)測軌道、超聲波局部放電檢測儀主機、服務(wù)器和顯示終端；所述的小車車體與監(jiān)測軌道卡接，且所述小車車體的一側(cè)的底面設(shè)置有超聲波探頭，頂端設(shè)置有無線傳輸天線，小車車體內(nèi)部設(shè)置有單片機、電機、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、無線數(shù)傳模塊以及電源模塊。本發(fā)明系統(tǒng)通過在變電站內(nèi)GIS罐體表面裝設(shè)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(tài)進行可靠穩(wěn)定的監(jiān)測。本系統(tǒng)將超聲波探頭實時采集的數(shù)據(jù)通過通信電纜傳入主監(jiān)控室后臺服務(wù)器，同時服務(wù)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(jiān)測系統(tǒng)以及監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及變電站超聲波局部放電信號監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能化超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)以及監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著設(shè)備狀態(tài)檢修工作的廣泛開展及逐步深入，運行中設(shè)備的帶電檢測及在線監(jiān)測技術(shù)將越發(fā)重要。對于變電站GIS、HGIS、主變壓器等主設(shè)備的超聲波局部放電檢測技術(shù)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(shè)備在設(shè)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(zhì)量受工作人員的操作手法及操作時間內(nèi)穩(wěn)定性的影響較大，傳統(tǒng)的超聲波局部放電設(shè)備由于線長及變電站主設(shè)備高度、結(jié)構(gòu)等限制，造成變電站主設(shè)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(shè)備的狀態(tài)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(shè)備都處于未檢測的狀態(tài)，并未能真正有效對其狀態(tài)進行長時間監(jiān)測。因此現(xiàn)有的監(jiān)測設(shè)備已經(jīng)不能滿足需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種智能化超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)以及監(jiān)測方法，能夠?qū)ψ冸娬緝?nèi)GIS、HGIS、變壓器等設(shè)備進行超聲波局部放電檢測，監(jiān)測周期長，且受監(jiān)測環(huán)境影響小。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種智能化超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括小車車體2、設(shè)置在被監(jiān)測罐體表面上的監(jiān)測軌道、超聲波局部放電檢測儀主機3、服務(wù)器6和顯示終端7;所述的小車車體2與監(jiān)測軌道卡接，且所述小車車體的一側(cè)的底面設(shè)置有超聲波探頭10，頂端設(shè)置有無線傳輸天線，小車車體2內(nèi)部設(shè)置有單片機11、電機12、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊9、無線數(shù)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(shù)模轉(zhuǎn)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(wù)器相連接;單片機11的輸出端連接電機12驅(qū)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(jiān)測軌道4為T型單金屬軌道，小車車體2下端面設(shè)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(jiān)測罐體表面二者緊貼設(shè)置。
[0008]所述的電機12為往復(fù)電機。
[0009]所述無線數(shù)傳模塊采用ZigBee無線數(shù)傳模塊。
[0010]—種基于權(quán)利要求1所述監(jiān)測系統(tǒng)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(biāo)超聲波信號:啟動監(jiān)測系統(tǒng)，小車車體2啟動后沿著設(shè)定在被監(jiān)測罐體表面上的監(jiān)測軌道上面做往復(fù)運動，再運動的過程中，通過設(shè)置在超聲波探頭小車車體2側(cè)面的超聲波探頭10沿著監(jiān)測軌道4緊貼GIS罐體表面對其進行數(shù)據(jù)采集；
第二步:將超聲波探頭10采集的超聲波信號輸送到設(shè)置在小車車體2內(nèi)部的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊9，把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；
第三步:數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊9轉(zhuǎn)換出的數(shù)字信號發(fā)送到無線數(shù)傳模塊8，利用ZigBee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)把接收到的數(shù)字信號無線發(fā)送到超聲波局部放電檢測儀主機3內(nèi)部的無線數(shù)據(jù)接收豐旲塊;
第四步:經(jīng)ZigBee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)字信號由超聲波局部放電檢測儀主機3內(nèi)部的無線數(shù)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(jiān)測位置是否發(fā)生局部放電，如果發(fā)生放電則進行報警，同時輸送結(jié)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(jiān)測結(jié)果通過通信電纜5導(dǎo)入變電站集控樓服務(wù)器6，服務(wù)器6對接收到的分析數(shù)據(jù)進行綜合分析、記錄。
[0011]本發(fā)明系統(tǒng)通過在變電站內(nèi)GIS罐體表面裝設(shè)軌道路徑(根據(jù)罐體表面結(jié)構(gòu)特征自行設(shè)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(tài)進行可靠穩(wěn)定的監(jiān)測。本系統(tǒng)的超聲波探頭連接無線發(fā)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(fā)出的超聲波局部放電信號。本系統(tǒng)將超聲波探頭實時采集的數(shù)據(jù)通過通信電纜傳入主監(jiān)控室后臺服務(wù)器，同時服務(wù)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(fā)明的安裝使用結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的電氣原理框圖；
圖3為本發(fā)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(fā)明包括包括小車車體2、設(shè)置在被監(jiān)測罐體表面上的監(jiān)測軌道、超聲波局部放電檢測儀主機3、服務(wù)器6和顯示終端7;所述的小車車體2與監(jiān)測軌道卡接，且所述小車車體的側(cè)面設(shè)置有超聲波探頭10，頂端設(shè)置有無線傳輸天線，小車車體2內(nèi)部設(shè)置有單片機11、電機12、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊9無線數(shù)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(shù)模轉(zhuǎn)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(wù)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(nèi)GIS罐體表面裝設(shè)軌道路徑(根據(jù)罐體表面結(jié)構(gòu)特征自行設(shè)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(fā)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(fā)出的超聲波局部放電信號，并將超聲波探頭實時采集的數(shù)據(jù)通過通信電纜傳入主監(jiān)控室后臺服務(wù)器，同時服務(wù)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(tǒng)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(fù)運動。小車側(cè)面安裝有超聲波探頭，小車正面為無線傳輸天線，小車內(nèi)部為單片機、電機、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊及無線數(shù)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(jīng)數(shù)模信號轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號導(dǎo)入無線數(shù)傳模塊，經(jīng)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)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(shù)傳模塊接收超聲波數(shù)字信號導(dǎo)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(shù)據(jù)通過通信電纜傳入主監(jiān)控室服務(wù)器后臺，同時服務(wù)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(jiān)測軌道4為T型單金屬軌道，小車車體2下端面設(shè)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(fù)電機。小車車體2的電機驅(qū)動控制部分使用專用的電機控制芯片，單片機程序設(shè)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(fù)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(wěn)定性。
[0017]所述無線數(shù)傳模塊采用ZigBee無線數(shù)傳模塊。本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊9采用AD芯片作為主采樣，利用ZigBee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，對其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)置為主從模式，信號發(fā)射器單元設(shè)置為主站，信號接收器單元設(shè)置為從站，信號發(fā)射器單元及信號接收器單元內(nèi)部均使用ZigBee無線數(shù)傳模塊8，實現(xiàn)點與點之間的無線通訊，使其具備實時無線數(shù)據(jù)傳輸功能。
[0018]系統(tǒng)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(nèi)單片機及電機供電，監(jiān)測軌道4為單金屬軌道，小車車體2的電機驅(qū)動控制部分使用專用的電機控制芯片，單片機程序設(shè)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(fù)運動。小車車體2側(cè)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(jīng)數(shù)模信號轉(zhuǎn)換模塊9轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號導(dǎo)入無線數(shù)傳模塊8，經(jīng)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)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(shù)模轉(zhuǎn)換及無線傳輸部分使用信號發(fā)射器單元及信號接收器單元。本發(fā)明的超聲波探頭小車車體2內(nèi)部數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊9采用AD芯片作為主采樣，利用ZigBee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，對其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)置為主從模式，信號發(fā)射器單元設(shè)置為主站，信號接收器單元設(shè)置為從站，信號發(fā)射器單元及信號接收器單元內(nèi)部均使用ZigBee無線數(shù)傳模塊8，實現(xiàn)點與點之間的無線通訊，使其具備實時無線數(shù)據(jù)傳輸功能，傳輸距離不小于100m，傳輸時延小于2s，實現(xiàn)超聲波信號的無線傳輸。工作過程為如下所述:
一種基于權(quán)利要求1所述監(jiān)測系統(tǒng)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(biāo)超聲波信號:啟動監(jiān)測系統(tǒng)，小車車體2啟動后沿著設(shè)定在被監(jiān)測罐體表面I上的監(jiān)測軌道上面做往復(fù)運動，再運動的過程中，通過設(shè)置在超聲波探頭小車車體2側(cè)面的超聲波探頭10沿著監(jiān)測軌道4緊貼GIS罐體表面對其進行數(shù)據(jù)采集；
第二步:將超聲波探頭10采集的超聲波信號輸送到設(shè)置在小車車體2內(nèi)部的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊9，把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；
第三步:數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊9轉(zhuǎn)換出的數(shù)字信號發(fā)送到無線數(shù)傳模塊8，利用ZigBee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)把接收到的數(shù)字信號無線發(fā)送到超聲波局部放電檢測儀主機3內(nèi)部的無線數(shù)據(jù)接收豐旲塊;
第四步:經(jīng)ZigBee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)字信號由超聲波局部放電檢測儀主機3內(nèi)部的無線數(shù)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(jiān)測位置是否發(fā)生局部放電，如果發(fā)生放電則進行報警，同時輸送結(jié)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(jiān)測結(jié)果通過通信電纜5導(dǎo)入變電站集控樓服務(wù)器6，服務(wù)器6對接收到的分析數(shù)據(jù)進行綜合分析、記錄。
[0020]上述【具體實施方式】用來說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和變更，都落入本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種智能化超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括小車車體(2)、設(shè)置在被監(jiān)測罐體表面上的監(jiān)測軌道、超聲波局部放電檢測儀主機(3)、服務(wù)器(6)和顯示終端(7);所述的小車車體(2)與監(jiān)測軌道卡接，且所述小車車體的一側(cè)的底面設(shè)置有超聲波探頭(10)，頂端設(shè)置有無線傳輸天線，小車車體(2)內(nèi)部設(shè)置有單片機(11)、電機(12)、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(9)、無線數(shù)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(shù)模轉(zhuǎn)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(wù)器相連接;單片機(11)的輸出端連接電機(12)驅(qū)動控制電路的輸入端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述的電源模塊為直流充電電池。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能化超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述的監(jiān)測軌道(4)為T型單金屬軌道，小車車體(2)下端面設(shè)置有與T型單金屬軌道滑動配合的滑槽。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能化超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述的超聲波探頭(10)與被測被監(jiān)測罐體表面二者緊貼設(shè)置。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能化超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述的電機(12)為往復(fù)電機。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能化超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述無線數(shù)傳模塊采用ZigBee無線數(shù)傳模塊。7.一種基于權(quán)利要求1所述監(jiān)測系統(tǒng)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(biāo)超聲波信號:啟動監(jiān)測系統(tǒng)，小車車體(2)啟動后沿著設(shè)定在被監(jiān)測罐體表面上的監(jiān)測軌道上面做往復(fù)運動，再運動的過程中，通過設(shè)置在超聲波探頭小車車體(2)側(cè)面的超聲波探頭(10)沿著監(jiān)測軌道(4)緊貼GIS罐體表面對其進行數(shù)據(jù)采集； 第二步:將超聲波探頭(10)采集的超聲波信號輸送到設(shè)置在小車車體(2)內(nèi)部的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(9)，把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號； 第三步:數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(9)轉(zhuǎn)換出的數(shù)字信號發(fā)送到無線數(shù)傳模塊(8)，利用ZigBee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)把接收到的數(shù)字信號無線發(fā)送到超聲波局部放電檢測儀主機(3)內(nèi)部的無線數(shù)據(jù)接收模塊； 第四步:經(jīng)ZigBee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)字信號由超聲波局部放電檢測儀主機(3)內(nèi)部的無線數(shù)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(jiān)測位置是否發(fā)生局部放電，如果發(fā)生放電則進行報警，同時輸送結(jié)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(jiān)測結(jié)果通過通信電纜(5)導(dǎo)入變電站集控樓服務(wù)器(6)，服務(wù)器(6)對接收到的分析數(shù)據(jù)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(fā)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(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司