一種超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的考核校驗(yàn)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的考核校驗(yàn)裝置及方法。裝置部分包括遠(yuǎn)程操控平臺、信號激勵源、超聲波發(fā)射模塊；遠(yuǎn)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(fā)送信號指令，信號激勵源接收到信號指令后輸出相應(yīng)的信號至超聲波發(fā)射模塊；超聲波發(fā)射模塊置于GIS設(shè)備表面，向設(shè)備內(nèi)部發(fā)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(fā)明容易實(shí)現(xiàn)，信號激勵源現(xiàn)場使用方便，操控平臺操作簡單多樣，超聲波信號穩(wěn)定可靠，可以有效的考核超聲波局放在線監(jiān)測系統(tǒng)的檢測靈敏度、線性度、穩(wěn)定性等功能。
【專利說明】
一種超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的考核校驗(yàn)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及高壓檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的考 核校驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在高壓變電站現(xiàn)場，為了長期監(jiān)測GIS等設(shè)備的絕緣狀態(tài)，往往在現(xiàn)場設(shè)備上安裝 超聲波傳感器，通過超聲波傳感器將內(nèi)部傳播出來的超聲波信號轉(zhuǎn)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(jìn)而分析設(shè)備絕緣狀態(tài)，這種 監(jiān)測方式就是超聲波局部放電在線監(jiān)測。而由于國內(nèi)各變電站現(xiàn)場GIS在線監(jiān)測系統(tǒng)種類 較多，性能良莠不齊，有效信號監(jiān)測具有不確定性，不能及時發(fā)現(xiàn)GIS內(nèi)部缺陷，大大影響了 GIS的安全性和可靠性，對GIS的安全運(yùn)行帶來重大隱患。因此設(shè)計(jì)一種超聲波局部放電在 線監(jiān)測系統(tǒng)的考核校驗(yàn)設(shè)計(jì)方法具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提出了一種超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的考核校驗(yàn)裝置及方法。
[0004] -種超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的考核校驗(yàn)裝置，包括遠(yuǎn)程操控平臺、信號激 勵源、超聲波發(fā)射模塊;在線監(jiān)測系統(tǒng)包括:超聲波傳感器、局放檢測前端、局放檢測終端； 所述遠(yuǎn)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(fā)送信號指令，信號激勵 源接收到信號指令后輸出相應(yīng)的信號至超聲波發(fā)射模塊;超聲波發(fā)射模塊置于GIS設(shè)備表 面，向設(shè)備內(nèi)部發(fā)射超聲波信號，所發(fā)射的超聲波信號通過設(shè)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(yuǎn)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(fā)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(yuǎn)程操控平臺指令控制，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的聲發(fā)射波信號、不同 幅值頻率的連續(xù)正弦波信號、脈沖持續(xù)時間可調(diào)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(fā)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(zhuǎn)換成超聲波信號輸出，且幅值頻率根據(jù) 輸入信號的調(diào)節(jié)而變化。
[0008] 作為優(yōu)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(jiān)測系統(tǒng)的考核校驗(yàn)裝置的考核校驗(yàn)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(fā)射模塊向現(xiàn)場被測設(shè)備發(fā)射超聲波信號；
[0012] 步驟二：調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)信號激勵源調(diào)節(jié)為輸出模式，逐漸加大信號輸出強(qiáng)度，當(dāng)在線監(jiān)測系 統(tǒng)測得的信號大于背景值5dB時，停止加大輸出幅值，記錄當(dāng)前信號激勵源輸出幅值，作為 該在線監(jiān)測系統(tǒng)的靈敏度；
[0014] ②、線性度測試
[0015] 步驟一：調(diào)節(jié)信號激勵源信號輸出幅值，使在線監(jiān)測系統(tǒng)測得信號低于溢出點(diǎn) 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(jiān)測 系統(tǒng)對應(yīng)檢測的響應(yīng)示值Αλ;
[0017] 步驟三:根據(jù)各測量點(diǎn)計(jì)算在線檢測系統(tǒng)的線性度誤差
[0019] 結(jié)論:若線性度誤差小于5%，則符合儀器考核性能要求；
[0020] ③、穩(wěn)定性測試
[0021] 步驟一：調(diào)節(jié)信號激勵源輸出恒定幅值的脈沖信號，記下在線監(jiān)測系統(tǒng)此時的檢 測信號的幅值a;
[0022] 步驟二:信號激勵源持續(xù)輸出脈沖信號，在線監(jiān)測系統(tǒng)連續(xù)檢測1小時，記下在線 監(jiān)測系統(tǒng)此時檢測信號幅值的輸出值b;
[0023] 步驟三:根據(jù)記錄值及公式（|b-a|/a)*100%計(jì)算穩(wěn)定性誤差；
[0024]結(jié)論:若在線監(jiān)測系統(tǒng)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(nèi)的中心頻率點(diǎn)；
[0027] 步驟二：以中心頻率點(diǎn)為基準(zhǔn)，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(diǎn)即_6dB點(diǎn)，此點(diǎn)即為局放檢測儀的下限截止頻率；
[0028] 步驟三：以中心頻率點(diǎn)為基準(zhǔn)，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(diǎn)即_6dB點(diǎn)，此點(diǎn)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(fā)明所產(chǎn)生的效益：
[0031] 該發(fā)明容易實(shí)現(xiàn)，信號激勵源現(xiàn)場使用方便，操控平臺操作簡單多樣，超聲波信號 穩(wěn)定可靠，可以有效的考核超聲波局放在線監(jiān)測系統(tǒng)的檢測靈敏度、線性度、穩(wěn)定性等功 能，直接反映現(xiàn)場在線監(jiān)測裝置的性能，適用于變電站現(xiàn)場超聲波在線監(jiān)測裝置校驗(yàn)、維 護(hù)、測試等。
【附圖說明】
[0032] 圖1超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的考核校驗(yàn)裝置圖 具體實(shí)施例
[0033] 如圖1所示，本發(fā)明提出了一種超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的考核校驗(yàn)設(shè)計(jì)方 法，所述的方法基于超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)考核校驗(yàn)裝置，所述的裝置包括遠(yuǎn)程操 控平臺、信號激勵源、超聲波發(fā)射模塊;所述的在線監(jiān)測系統(tǒng)包括:超聲波傳感器、局放檢測 前端、局放檢測終端;所述遠(yuǎn)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(fā) 送信號指令，信號激勵源接收到信號指令后輸出相應(yīng)的信號至超聲波發(fā)射模塊;超聲波發(fā) 射模塊置于GIS設(shè)備表面，向設(shè)備內(nèi)部發(fā)射超聲波信號，所發(fā)射的超聲波信號通過設(shè)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(yuǎn)程操控平臺進(jìn)行比對分析，進(jìn) 行超聲波局放在線監(jiān)測系統(tǒng)的考核校驗(yàn)。
[0034] 所述的遠(yuǎn)程操控平臺為配備專業(yè)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(fā)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(yuǎn)程操控平臺指令控制，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的聲發(fā)射波信號、不同 幅值頻率的連續(xù)正弦波信號、脈沖持續(xù)時間可調(diào)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(fā)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(zhuǎn)換成超聲波信號輸出，且幅值頻率根據(jù) 輸入信號的調(diào)節(jié)而變化。
[0037] 本發(fā)明提供了一種超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的考核校驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，所述的方 法基于上述裝置提供的實(shí)施例，具體測試方法如下：
[0038] 1.靈敏度測試
[0039] 步驟一：依照實(shí)施例所述連接好校驗(yàn)回路，超聲波發(fā)射裝置向現(xiàn)場被測設(shè)備發(fā)射 超聲波信號
[0040] 步驟二：調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)信號激勵源調(diào)節(jié)為輸出模式，逐漸加大信號輸出強(qiáng)度，當(dāng)在線監(jiān)測系 統(tǒng)測得的信號大于背景值5dB時，停止加大輸出幅值，記錄當(dāng)前信號激勵源輸出幅值，作為 該在線監(jiān)測系統(tǒng)的靈敏度。
[0042] 2.線性度測試
[0043] 步驟一：調(diào)節(jié)信號激勵源信號輸出幅值，使在線監(jiān)測系統(tǒng)測得信號低于溢出點(diǎn) 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(jiān) 測系統(tǒng)對應(yīng)檢測的響應(yīng)示值Αλ;
[0045] 步驟三:根據(jù)各測量點(diǎn)計(jì)算在線檢測系統(tǒng)的線性度誤差
[0046] 結(jié)論:若線性度誤差小于5%，則符合儀器考核性能要求。
[0047] 3.穩(wěn)定性測試
[0048]步驟一：調(diào)節(jié)信號激勵源輸出恒定幅值的脈沖信號，記下在線監(jiān)測系統(tǒng)此時的檢 測信號的幅值a;
[0049] 步驟二:信號激勵源持續(xù)輸出脈沖信號，在線監(jiān)測系統(tǒng)連續(xù)檢測1小時，記下在線 監(jiān)測系統(tǒng)此時檢測信號幅值的輸出值b;
[0050] 步驟三:根據(jù)記錄值及公式（Ib-a|/a)*100%計(jì)算穩(wěn)定性誤差。
[0051]結(jié)論:若在線監(jiān)測系統(tǒng)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(nèi)的中心頻率點(diǎn)；
[0054]步驟二：以中心頻率點(diǎn)為基準(zhǔn)，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(diǎn)(_6dB點(diǎn)），此點(diǎn)即為局放檢測儀的下限截止頻率；
[0055]步驟三：以中心頻率點(diǎn)為基準(zhǔn)，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(diǎn)(_6dB點(diǎn)），此點(diǎn)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(jié)論：若用于SF6氣體絕緣電力設(shè)備的超聲波局放檢測儀的檢測頻帶在20kHz-80kHz范圍內(nèi)，則儀器滿足性能要求;若用于充油電力設(shè)備的超聲波局放檢測儀的檢測頻帶 在80kHz-200kHz范圍內(nèi)，則儀器滿足性能要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的考核校驗(yàn)裝置，包括遠(yuǎn)程操控平臺、信號激勵 源、超聲波發(fā)射模塊;在線監(jiān)測系統(tǒng)包括:超聲波傳感器、局放檢測前端、局放檢測終端;所 述遠(yuǎn)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(fā)送信號指令，信號激勵源 接收到信號指令后輸出相應(yīng)的信號至超聲波發(fā)射模塊;超聲波發(fā)射模塊置于GIS設(shè)備表面， 向設(shè)備內(nèi)部發(fā)射超聲波信號，所發(fā)射的超聲波信號通過設(shè)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的考核校驗(yàn)裝置，其特征 在于:所述的遠(yuǎn)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(fā)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的考核校驗(yàn)裝置，其特征 在于:所述的信號激勵源通過遠(yuǎn)程操控平臺指令控制，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的聲發(fā)射波信號、不同幅值 頻率的連續(xù)正弦波信號、脈沖持續(xù)時間可調(diào)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的考核校驗(yàn)裝置，其特征 在于:所述的超聲波發(fā)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(zhuǎn)換成超聲波信號輸出，且幅值頻率根據(jù)輸入 信號的調(diào)節(jié)而變化。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的考核校驗(yàn)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的考核校驗(yàn)裝置的考核校 驗(yàn)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(fā)射模塊向現(xiàn)場被測設(shè)備發(fā)射超聲波信號； 步驟二：調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)信號激勵源調(diào)節(jié)為輸出模式，逐漸加大信號輸出強(qiáng)度，當(dāng)在線監(jiān)測系統(tǒng)測 得的信號大于背景值5地時，停止加大輸出幅值，記錄當(dāng)前信號激勵源輸出幅值，作為該在 線監(jiān)測系統(tǒng)的靈敏度； ② 、線性度測試 步驟一：調(diào)節(jié)信號激勵源信號輸出幅值，使在線監(jiān)測系統(tǒng)測得信號低于溢出點(diǎn)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(jiān)測系統(tǒng) 對應(yīng)檢測的響應(yīng)示值Αλ; 步驟Ξ:根據(jù)各測量點(diǎn)計(jì)算在線檢測系統(tǒng)的線性度誤差結(jié)論:若線性度誤差小于5 %，則符合儀器考核性能要求； ③ 、穩(wěn)定性測試 步驟一：調(diào)節(jié)信號激勵源輸出恒定幅值的脈沖信號，記下在線監(jiān)測系統(tǒng)此時的檢測信 號的幅值a; 步驟二:信號激勵源持續(xù)輸出脈沖信號，在線監(jiān)測系統(tǒng)連續(xù)檢測1小時，記下在線監(jiān)測 系統(tǒng)此時檢測信號幅值的輸出值b; 步驟Ξ:根據(jù)記錄值及公式（I b-a I/a)*100 %計(jì)算穩(wěn)定性誤差； 結(jié)論:若在線監(jiān)測系統(tǒng)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(nèi)的中屯、頻率點(diǎn)； 步驟二中屯、頻率點(diǎn)為基準(zhǔn)，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(diǎn)即-6地點(diǎn)，此點(diǎn)即為局放檢測儀的下限截止頻率； 步驟中屯、頻率點(diǎn)為基準(zhǔn)，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(diǎn)即-6地點(diǎn)，此點(diǎn)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(fā)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