一种基于信号分析的开关设备内部缺陷检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及电力设备检测技术领域，具体地，涉及一种基于信号分析的开关设备内部缺陷检测装置。


背景技术：

2.气体绝缘金属封闭开关设备在电力系统中的使用占比不断提高，但其在运输、安装、使用过程中存在诸多使其内部产生绝缘缺陷的隐患，因此定期检测其绝缘性能是否良好非常必要。目前检测常采用多次变换开关设备接线方式并在相应接线方式下进行耐压试验的方法进行，但该方法在变换接线方式时需多次反复操作断路器和隔离开关，费时费力同时还影响开关装置的使用寿命，而且，多次的耐压试验对其他无故障气室的绝缘系统也极为不利，甚至会造成伤害。


技术实现要素：

3.为了改善现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于信号分析的开关设备内部缺陷检测装置，该基于信号分析的开关设备内部缺陷检测装置不仅能够实现对开关设备内部绝缘缺陷的快速定位，而且能够大大节省检测人员劳动力，提高缺陷检测效率并降低因检测对开关装置寿命的影响。
4.在本实用新型的实施例中提供了一种基于信号分析的开关设备内部缺陷检测装置，其包括有n组检测模块和一个监控显示模块；每组检测模块分别检测所述开关设备内部不同位置处的性能，每组检测模块的输出端直接连接所述监控显示模块的输入端；所述每组检测模块包括依次顺序连接的测量模块、信号采集模块、信号放大模块、偏置消除模块、带通滤波模块和交直流变换模块，所述交直流变换模块的输出端作为其所属的检测模块的输出端；所述n组检测模块同时工作，所述监控显示模块基于所述 n组检测模块的检测结果得到所述开关设备内部的缺陷情况。
5.所述测量模块包括传感器、第一测量输出接口和第二测量输出接口，所述第一测量输出接口直接连接所述传感器，所述第二测量输出接口直接连接所述传感器。
6.所述信号采集模块包括第一采集输入接口、第二采集输入接口，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻，第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容，第一芯片和采集输出接口；所述第一采集输入接口直接连接所述第一测量输出接口，所述第二采集输入接口直接连接所述第二测量输出接口；所述第一电阻的一端直接连接所述第一采集输入接口，所述第一电阻的另一端直接连接地；所述第二电阻的一端直接连接所述第二采集输入接口，所述第二电阻的另一端直接连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端直接连接外部电压信号；所述第一电容的一端直接连接所述第三电阻的一端，所述第一电容的另一端直接连接地；所述第二电容的一端直接连接所述第三电阻的一端，所述第二电容的另一端直接连接所述第一电容的另一端；所述第三电容的一端直接连接所述第一电阻的一端，所述第三电容的另一端直接连接所述第一芯片的第三
针脚；所述第四电容的一端直接连接所述第一电阻的一端，所述第四电容的另一端直接连接所述第一芯片的第二针脚；
7.所述第五电容的一端直接连接所述第一电容的另一端，所述第五电容的另一端直接连接所述第一芯片的第三针脚；所述第四电阻的一端直接连接所述第一芯片的第二针脚，所述第四电阻的另一端直接连接所述第一芯片的第三针脚；所述第五电阻的一端直接连接所述第一芯片的第二针脚，所述第五电阻的另一端直接连接所述第一电阻的另一端；所述第六电阻的一端直接连接所述第一芯片的第一针脚，所述第六电阻的另一端直接连接所述第一芯片的第五针脚；所述第七电阻的一端直接连接所述第一芯片的第一针脚，所述第七电阻的另一端直接连接所述第一芯片的第五针脚；所述第一芯片的第四针脚直接连接-5v电源，所述第一芯片的第六针脚直接连接 5v电源，所述第一芯片的第七针脚直接连接所述采集输出接口，所述第一芯片的第八针脚直接连接地，所述第一芯片的型号为ad620。
8.所述信号放大模块包括信号放大输入接口，第八电阻、第九电阻、第十电阻，第六电容、第七电容，第二芯片和信号放大输出接口；所述信号放大输入接口直接连接所述采集输出接口；所述第六电容的一端直接连接所述信号放大输入接口，所述第六电容的另一端直接连接所述第七电容的一端，所述第七电容的另一端直接连接所述第二芯片的第三针脚；所述第八电阻的一端直接连接所述第七电容的一端，所述第八电阻的另一端直接连接所述第二芯片的第二针脚；所述第九电阻的一端直接连接所述第七电容的一端，所述第九电阻的另一端直接连接所述第二芯片的第二针脚；所述第十电阻的一端直接连接所述第二芯片的第三针脚，所述第十电阻的另一端直接连接地；所述第二芯片的第一针脚悬空，所述第二芯片的第二针脚直接连接所述信号放大输出接口，所述第二芯片的第四针脚直接连接-5v电源，所述第二芯片的第五针脚悬空，所述第二芯片的第六针脚直接连接 5v电源，所述第二芯片的第七针脚直接连接所述信号放大输出接口，所述第二芯片的第八针脚悬空，所述第二芯片的型号为op27。
9.所述偏置消除模块包括偏置消除输入接口，第十一电阻、第十二电阻，第八电容、第九电容、第十电容，第三芯片和偏置消除输出接口；所述偏置消除输入接口直接连接所述信号放大输出接口；所述第十一电阻的一端直接连接所述偏置消除输入接口，所述第十一电阻的另一端直接连接所述第十二电阻的一端，所述第十二电阻的另一端直接连接所述第三芯片的第三针脚；所述第八电容的一端直接连接所述第十二电阻的一端，所述第八电容的另一端直接连接所述第三芯片的第二针脚；所述第九电容的一端直接连接所述第十二电阻的一端，所述第九电容的另一端直接连接所述第三芯片的第二针脚；所述第十电容的一端直接连接所述第三芯片的第三针脚，所述第十电容的另一端直接连接地；所述第三芯片的第一针脚悬空，所述第三芯片的第二针脚直接连接所述偏置消除输出接口，所述第三芯片的第四针脚直接连接-5v电源，所述第三芯片的第五针脚悬空，所述第三芯片的第六针脚直接连接 5v电源，所述第三芯片的第七针脚直接连接所述偏置消除输出接口，所述第三芯片的第八针脚悬空，所述第三芯片的型号为op27。
10.所述带通滤波模块包括滤波输入接口，第十三电阻、第十四电阻，第十一电容，第四芯片和滤波输出接口；所述滤波输入接口直接连接所述偏置消除输出接口；所述第十一电容的一端直接连接所述滤波输入接口，所述第十一电容的另一端直接所述第四芯片的第
三针脚；所述第十三电阻的一端直接连接所述第四芯片的第二针脚，所述第十三电阻的另一端直接连接所述第四芯片的第七针脚；所述第十四电阻的一端直接连接所述第四芯片的第三针脚，所述第十四电阻的另一端直接连接地；所述第四芯片的第一针脚悬空，所述第四芯片的第四针脚直接连接-5v电源，所述第四芯片的第五针脚悬空，所述第四芯片的第六针脚直接连接 5v电源，所述第四芯片的第七针脚直接连接所述滤波输出接口，所述第四芯片的第八针脚悬空，所述第四芯片的型号为 op27。
11.所述交直流变换模块包括交流信号输入接口，第十五电阻、第十六电阻，第十二电容、第十三电容、第十四电容，第五芯片和直流信号输出接口；所述交流信号输入接口直接连接所述滤波输出接口；所述第十五电阻的一端直接连接所述交流信号输入接口，所述第十五电阻的另一端直接所述第五芯片的第二针脚；所述第十六电阻的一端直接连接所述第五芯片的第七针脚，所述第十六电阻的另一端直接连接所述直流信号输出接口；所述第十二电容的一端直接连接所述第五芯片的第一针脚，所述第十二电容的另一端直接连接地；所述第十三电容的一端直接连接所述第五芯片的第三针脚，所述第十三电容的另一端直接连接所述第十六电阻的一端；所述第十四电容的一端直接连接所述第五芯片的第四针脚，所述第十四电容的另一端直接连接所述第五芯片的第八针脚；所述第五芯片的第四针脚直接连接-5v电源，所述第五芯片的第五针脚直接连接所述第十二电容的另一端，所述第五芯片的第六针脚直接连接 5v电源，所述第五芯片的型号为ad736。
12.所述监控显示模块包括n组通信输入接口、主控模块、显示输出接口和显示屏；每组通信输入接口直接连接相应组直流信号输出接口，所述n组通信输入接口还直接连接所述主控模块的输入端；所述主控模块的输出端直接连接所述显示输出接口，所述显示输出接口直接连接所述显示屏。
13.所述开关设备为气体绝缘金属封闭开关设备。
14.所述缺陷为绝缘缺陷。
15.本实用新型提供的基于信号分析的开关设备内部缺陷检测装置，其包括有n组检测模块和一个监控显示模块；每组检测模块分别检测所述开关设备内部不同位置处的性能，每组检测模块的输出端直接连接所述监控显示模块的输入端；所述每组检测模块包括依次顺序连接的测量模块、信号采集模块、信号放大模块、偏置消除模块、带通滤波模块和交直流变换模块。所述n组检测模块同时工作，所述监控显示模块基于所述n组检测模块的检测结果得到所述开关设备内部的缺陷情况。该基于信号分析的开关设备内部缺陷检测装置不仅能够实现对开关设备内部绝缘缺陷的快速定位，而且能够大大节省检测人员劳动力，提高缺陷检测效率并降低因检测对开关装置寿命的影响。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本实用新型的开关设备内部缺陷检测装置的系统框图。
18.图2是本实用新型的开关设备内部缺陷检测装置的测量模块组成图。
19.图3是本实用新型的开关设备内部缺陷检测装置的信号采集模块组成图。
20.图4是本实用新型的开关设备内部缺陷检测装置的信号放大模块组成图。
21.图5是本实用新型的开关设备内部缺陷检测装置的偏置消除模块组成图。
22.图6是本实用新型的开关设备内部缺陷检测装置的带通滤波模块组成图。
23.图7是本实用新型的开关设备内部缺陷检测装置的交直流变换模块组成图。
具体实施方式
24.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.请结合附图1、附图2、附图3、附图4、附图5、附图6、附图7。
28.一种基于信号分析的开关设备内部缺陷检测装置，其包括有n组检测模块和一个监控显示模块；每组检测模块的输出端直接连接所述监控显示模块的输入端；所述每组检测模块包括依次顺序连接的测量模块、信号采集模块、信号放大模块、偏置消除模块、带通滤波模块和交直流变换模块；交直流变换模块的输出端作为其所属检测模块的输出端。开关设备具体为气体绝缘金属封闭开关设备。缺陷为绝缘缺陷。
29.所述测量模块的输出端直接连接所述信号采集模块的输入端；所述信号放大模块的输入端直接连接所述信号采集模块的输出端，所述信号放大模块的输出端直接连接所述偏置消除模块的输入端；所述带通滤波模块的输入端直接连接所述偏置消除模块的输出端，所述带通滤波模块的输出端直接连接所述交直流变换模块的输入端。
30.所述测量模块包括传感器cq、第一测量输出接口和第二测量输出接口，所述第一测量输出接口直接连接所述传感器cq，所述第二测量输出接口直接连接所述传感器 cq。所述传感器cq采用kt40-t16r型号高精度超声波传感器，所述传感器cq中心频率为40khz，灵敏度≥-68db，能有效的屏蔽环境噪声干扰，通过振动、加速度特性采集到可靠的局部放电频率特性。
31.所述信号采集模块包括第一采集输入接口、第二采集输入接口，第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7，第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5，第一芯片u1 和采集输出接口。所述第一芯片u1型号为ad620。
32.所述第一采集输入接口直接连接所述第一测量输出接口，所述第二采集输入接口直接连接所述第二测量输出接口；所述第一电阻r1的一端直接连接所述第一采集输入接
口，所述第一电阻r1的另一端直接连接地；所述第二电阻r2的一端直接连接所述第二采集输入接口，所述第二电阻r2的另一端直接连接所述第三电阻r3的一端，所述第三电阻r3的另一端直接连接外部电压信号vb；所述第一电容c1的一端直接连接所述第三电阻r3的一端，所述第一电容c1的另一端直接连接地；所述第二电容c2的一端直接连接所述第三电阻r3的一端，所述第二电容c2的另一端直接连接所述第一电容c1的另一端；所述第三电容c3的一端直接连接所述第一电阻r1的一端，所述第三电容c3的另一端直接连接所述第一芯片u1的第三针脚；所述第四电容c4的一端直接连接所述第一电阻r1的一端，所述第四电容c4的另一端直接连接所述第一芯片u1的第二针脚；所述第五电容c5的一端直接连接所述第一电容c1的另一端，所述第五电容c5的另一端直接连接所述第一芯片u1的第三针脚；所述第四电阻r4的一端直接连接所述第一芯片u1的第二针脚，所述第四电阻r4的另一端直接连接所述第一芯片u1的第三针脚；所述第五电阻r5的一端直接连接所述第一芯片u1的第二针脚，所述第五电阻r5的另一端直接连接所述第一电阻r1的另一端；所述第六电阻 r6的一端直接连接所述第一芯片u1的第一针脚，所述第六电阻r6的另一端直接连接所述第一芯片u1的第五针脚；所述第七电阻r7的一端直接连接所述第一芯片u1的第一针脚，所述第七电阻r7的另一端直接连接所述第一芯片u1的第五针脚；所述第一芯片u1的第四针脚直接连接-5v电源，所述第一芯片u1的第六针脚直接连接 5v 电源，所述第一芯片u1的第七针脚直接连接所述采集输出接口，所述第一芯片u1的第八针脚直接连接地。
33.所述信号放大模块包括信号放大输入接口，第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻 r10，第六电容c6、第七电容c7，第二芯片u2和信号放大输出接口；所述第二芯片u2型号为op27；所述信号放大模块能够使信号得到精确的高增益放大，同时实现出色的动态精度。
34.所述信号放大输入接口直接连接所述采集输出接口；所述第六电容c6的一端直接连接所述信号放大输入接口，所述第六电容c6的另一端直接连接所述第七电容c7的一端，所述第七电容c7的另一端直接连接所述第二芯片u2的第三针脚；所述第八电阻r8的一端直接连接所述第七电容c7的一端，所述第八电阻r8的另一端直接连接所述第二芯片u2的第二针脚；所述第九电阻r9的一端直接连接所述第七电容c7的一端，所述第九电阻r9的另一端直接连接所述第二芯片u2的第二针脚；所述第十电阻r10的一端直接连接所述第二芯片u2的第三针脚，所述第十电阻r10的另一端直接连接地；所述第二芯片u2的第一针脚悬空，所述第二芯片u2的第二针脚直接连接所述信号放大输出接口，所述第二芯片u2的第四针脚直接连接-5v电源，所述第二芯片u2的第五针脚悬空，所述第二芯片u2的第六针脚直接连接 5v电源，所述第二芯片u2的第七针脚直接连接所述信号放大输出接口，所述第二芯片u2的第八针脚悬空。
35.所述偏置消除模块包括偏置消除输入接口，第十一电阻r11、第十二电阻r12，第八电容c8、第九电容c9、第十电容c10，第三芯片u3和偏置消除输出接口；所述第三芯片u3型号为op27；所述偏置消除模块可实现低输入偏置电流，具有良好的负载驱动能力。
36.所述偏置消除输入接口直接连接所述信号放大输出接口；所述第十一电阻r11的一端直接连接所述偏置消除输入接口，所述第十一电阻r11的另一端直接连接所述第十二电阻r12的一端，所述第十二电阻r12的另一端直接连接所述第三芯片u3的第三针脚；所述第八电容c8的一端直接连接所述第十二电阻r12的一端，所述第八电容 c8的另一端直接连接所述第三芯片u3的第二针脚；所述第九电容c9的一端直接连接所述第十二电阻r12的一
端，所述第九电容c9的另一端直接连接所述第三芯片u3的第二针脚；所述第十电容c10的一端直接连接所述第三芯片u3的第三针脚，所述第十电容c10的另一端直接连接地；所述第三芯片u3的第一针脚悬空，所述第三芯片 u3的第二针脚直接连接所述偏置消除输出接口，所述第三芯片u3的第四针脚直接连接-5v电源，所述第三芯片u3的第五针脚悬空，所述第三芯片u3的第六针脚直接连接 5v电源，所述第三芯片u3的第七针脚直接连接所述偏置消除输出接口，所述第三芯片u3的第八针脚悬空。
37.所述带通滤波模块包括滤波输入接口，第十三电阻r13、第十四电阻r14，第十一电容c11，第四芯片u4和滤波输出接口；所述第四芯片u4型号为op27；所述带通滤波模块进一步屏蔽环境干扰噪声。
38.所述滤波输入接口直接连接所述偏置消除输出接口；所述第十一电容c11的一端直接连接所述滤波输入接口，所述第十一电容c11的另一端直接所述第四芯片u4的第三针脚；所述第十三电阻r13的一端直接连接所述第四芯片u4的第二针脚，所述第十三电阻r13的另一端直接连接所述第四芯片u4的第七针脚；所述第十四电阻r14 的一端直接连接所述第四芯片u4的第三针脚，所述第十四电阻r14的另一端直接连接地；所述第四芯片u4的第一针脚悬空，所述第四芯片u4的第四针脚直接连接-5v 电源，所述第四芯片u4的第五针脚悬空，所述第四芯片u4的第六针脚直接连接 5v 电源，所述第四芯片u4的第七针脚直接连接所述滤波输出接口，所述第四芯片u4的第八针脚悬空。
39.所述交直流变换模块包括交流信号输入接口，第十五电阻r15、第十六电阻r16，第十二电容c12、第十三电容c13、第十四电容c14，第五芯片u5和直流信号输出接口；所述第五芯片u5型号为ad736；所述交直流变换模块将交流频率特性转换为直流数字特性，给所述主控模块进行识别与运算。
40.所述交流信号输入接口直接连接所述滤波输出接口；所述第十五电阻r15的一端直接连接所述交流信号输入接口，所述第十五电阻r15的另一端直接所述第五芯片u5 的第二针脚；所述第十六电阻r16的一端直接连接所述第五芯片u5的第七针脚，所述第十六电阻r16的另一端直接连接所述直流信号输出接口；所述第十二电容c12的一端直接连接所述第五芯片u5的第一针脚，所述第十二电容c12的另一端直接连接地；所述第十三电容c13的一端直接连接所述第五芯片u5的第三针脚，所述第十三电容c13的另一端直接连接所述第十六电阻r16的一端；所述第十四电容c14的一端直接连接所述第五芯片u5的第四针脚，所述第十四电容c14的另一端直接连接所述第五芯片u5的第八针脚；所述第五芯片u5的第四针脚直接连接-5v电源，所述第五芯片u5的第五针脚直接连接所述第十二电容c12的另一端，所述第五芯片u5的第六针脚直接连接 5v电源。
41.所述监控显示模块包括n组通信输入接口、主控模块、显示输出接口和显示屏；每组通信输入接口直接连接相应组直流信号输出接口，所述n组通信输入接口还直接连接所述主控模块的输入端；所述主控模块的输出端直接连接所述显示输出接口，所述显示输出接口直接连接所述显示屏。
42.需要检查开关设备，尤其是气体绝缘金属封闭开关设备，的内部缺陷时，如绝缘缺陷，将n组检测模块分别放置在开关设备内部不同位置处。具体位置的选择可以基于经验法则，考虑开关设备最容易发生绝缘故障的部位。n组检测模块同时工作，并将检测结果发送至监控显示模块的主控模块部分。主控模块分别判断n个检测结果中是否有超过预设范围
的检测结果，如果没有则控制显示屏输出无故障指示；如果某个检测结果超过预设范围，则控制显示屏输出故障指示并标明故障是由第几组检测模块检测出来的。从而不需要频繁的操作开关设备，能够高效且可靠的得到检测结果并迅速定位故障位置。
43.本实用新型提供的基于信号分析的开关设备内部缺陷检测装置，其包括有n组检测模块和一个监控显示模块；每组检测模块分别检测所述开关设备内部不同位置处的性能，每组检测模块的输出端直接连接所述监控显示模块的输入端；所述每组检测模块包括依次顺序连接的测量模块、信号采集模块、信号放大模块、偏置消除模块、带通滤波模块和交直流变换模块。所述n组检测模块同时工作，所述监控显示模块基于所述n组检测模块的检测结果得到所述开关设备内部的缺陷情况。该基于信号分析的开关设备内部缺陷检测装置不仅能够实现对开关设备内部绝缘缺陷的快速定位，而且能够大大节省检测人员劳动力，提高缺陷检测效率并降低因检测对开关装置寿命的影响。
44.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。