一种便携式拨盘局部放电检测装置、系统及方法与流程

1.本发明涉及局部放电检测领域，尤其涉及一种便携式拨盘局部放电检测装置、系统及方法。


背景技术：

2.近年来，对gis(gas insulated substation)气体绝缘开关设备高压设备进行特高频局部放电带电检测已成为评估设备绝缘性能的重要手段，但只检测出局部放电信号的存在对于风险性评估和指导检修是远远不够的。对局部放电源进行精确定位，是设备检修所必不可少的步骤。
3.在gis设备局部放电带电检测和定位过程中，便携式检测设备通常设置有多个检测通道，用于连接多个不同的传感器。传感器布置在gis设备的不同地点，但常常因为通道数比较多并且缺乏辨识手段、或者因为检测人员忘记及变动，而导致无法将检测通道与传感器一一对应，从而需要对另一端的传感器重新进行确认辨别，影响工作效率。


技术实现要素：

4.本发明目的是提供一种便携式拨盘局部放电检测装置、系统及方法，用于解决局部放电源无法精准定位和传感器与检测通道缺乏标识对应的问题。
5.本发明解决技术问题采用如下技术方案：
6.一种便携式拨盘局部放电检测装置，包括壳体、检测组件及控制组件；所述检测组件阵列设置在所述壳体上，所述控制组件设置在所述壳体内并与所述检测组件连接；
7.所述检测组件包括检测通道及拨盘构件；所述检测通道设置在所述壳体上，所述拨盘构件可转动地设置在壳体上并设置在所述检测通道一侧；
8.所述拨盘构件包括盒体及设置在盒体内的拨盘、支撑杆及齿轮；所述盒体设置在所述壳体上，所述支撑杆水平设置在所述盒体内且两端连接所述盒体内侧壁，所述拨盘同轴套设在所述支撑架上，所述齿轮同轴设置在所述支撑杆上的拨盘一侧并与所述拨盘连接，所述齿轮可与所述拨盘在所述支撑架上同轴旋转。
9.优选的，所述壳体包括：底壳及设置在底壳上的面板；所述检测通道阵列设置在所述面板上端面一侧，所述控制组件设置在所述底壳内，所述盒体在所述面板上端面上。
10.优选的，所述拨盘圆周均匀间隔设置有限位槽和显示板。
11.优选的，所述盒体上端面上设置有显示孔，所述拨盘设置在所述显示孔下端并与其相对设置；
12.所述盒体上端面上设置有齿槽，所述齿轮设置在所述齿槽内。
13.优选的，还包括设置在面板上的开关组件、电源组件、相位同步组件、数据传输与存储组件及接地组件，所述控制组件分别与所述开关组件、电源组件、相位同步组件、数据传输与存储组件连接和接地组件连接。
14.优选的，所述相位同步组件包括外同步接口、无线同步接口及sma转接头。
15.优选的，所述数据传输与存储组件包括usb连接插口、网络连接插口及信号指示灯。
16.一种便携式拨盘局部放电检测系统，包括传感器组件、射频同轴电缆及显示终端；所述传感器组件通过射频同轴电缆与所述检测通道连接，传输局部放电信号，所述控制组件采集局部放电信号，将信号进行模/数电转换和滤波处理，并通过数据传输与存储组件与显示终端连接，传输电压信号，所述显示终端接收电压信号，显示并进行数据分析。
17.优选的，所述传感器组件包括外置式特高频传感器、内置式特高频传感器、变压器排油阀式特高频传感器、高频脉冲电流传感器、高频暂态地电压传感器及射频天线。
18.一种便携式拨盘局部放电检测方法，便携式拨盘局部放电检测装置进行设备自检，然后安装传感器，拨盘构件上拨动拨盘，使得拨盘上传感器型号与所安装的传感器相对应；传感器进行初步检测，接收辐射到gis内部的电磁波，经控制组件的模数转换后，自动计算任意两个传感器接收到的脉冲信号时间差，基于两个通道中局部放电prpd图谱，通过对若干次定位结果的统计，得到局部放电源距离两个传感器的距离。
19.本发明通过在拨盘构件上设置可以滚动的拨盘，实现检测通道与传感器的标识确认，方便工作人员识别并定位传感器，提高工作效率；通过对局部放电信号的实时采集和处理，实现局部放电源位置在gis中的自动定位；结构紧凑、轻巧，能够方便快捷地进行现场测试并自动完成对绝缘缺陷的诊断和定位，广泛适用于gis、变压器、电缆、发电机等各种高压设备。
附图说明
20.图1为本发明主视图；
21.图2为本发明立体结构示意图；
22.图3为本发明图1局部放大示意图；
23.图4为本发明检测系统连接结构示意图
24.图5为本发明检测方法流程图；
25.图6为本发明脉冲聚类图谱示意图；
26.图7为本发明装置现场连接示意图；
27.图中标记示意为：1-壳体；2-检测组件；3-控制组件；4-检测通道；5-拨盘构件；6-盒体；7-拨盘；8-支撑杆；9-齿轮；10-底壳；11-面板；12-限位槽；13-显示板；14-显示孔；15-齿槽；16-开关组件；17-相位同步组件；18-数据传输与存储组件；19-电源组件；20-接地组件；21-外同步接口；22-无线同步接口；23-sma转接头；24-usb连接插口；25-网络连接插口；26-信号指示灯；27-传感器组件；28-射频同轴电缆；29-显示终端；30-电池组件；31-便携拨盘式局部放电检测装置；32-gis变电站。
具体实施方式
28.下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
29.实施例1
30.本实施例提供了一种便携式拨盘局部放电检测装置，包括壳体1、6个检测组件2及控制组件3；6个检测组件2自上而下依次阵列设置在壳体1上，可同步测量来自6只传感器的
信号，控制组件3设置在壳体1内并与检测组件2连接；
31.检测组件2包括检测通道4及拨盘构件5；检测通道4设置在壳体1上，可以兼容特高频、高频传感器，拨盘构件5可转动地设置在壳体1上并设置在检测通道4一侧；
32.拨盘构件5包括盒体6及设置在盒体6内的拨盘7、支撑杆8及齿轮9；盒体6可拆卸的设置在壳体1上，支撑杆8水平设置在盒体6内且两端连接盒体6内侧壁，拨盘7同轴套设在支撑架上，齿轮9同轴设置在支撑杆8上的拨盘7一侧并与拨盘7连接，齿轮9可与拨盘7在支撑架上同轴旋转。
33.针对现有技术传感器与检测通道4缺乏标识对应的问题，本发明公开了一种拨盘构件5，盒体6设置在检测通道4一侧，方便调试拨盘7，拨动齿轮9可带动拨盘7一起旋转，实现对传感器的标识。
34.本实施例进一步的实施方式，壳体1包括：底壳10及设置在底壳10上的面板11；检测通道4阵列设置在面板11上端面一侧，控制组件3设置在底壳10内，盒体6在面板11上端面上。
35.本实施例进一步的实施方式，拨盘7圆周均匀间隔设置有限位槽12和显示板13，显示板13可以显示不同的传感器型号，根据控制组件3能够连接的传感器类别确定，在未连接传感器时，显示板13可拨动至空白界面，限位槽12设置在显示板13之间，用于将显示板13区分开；如传感器型号有更新，可将盒体6从面板11上拆卸下来，对显示板13上的传感器型号进行更换。
36.本实施例进一步的实施方式，盒体6上端面上设置有显示孔14，拨盘7设置在显示孔14下端并与其相对设置，拨盘7上的显示板13通过显示孔14显示传感器类型和型号；
37.盒体6上端面上设置有齿槽15，齿轮9设置在齿槽15内，齿轮9部分设置在齿槽15上，方便手指进行旋转。
38.本实施例进一步的实施方式，还包括设置在面板11上的开关组件16、电源组件19、相位同步组件17、数据传输与存储组件18及接地组件20，控制组件3分别与开关组件16、电源组件19、相位同步组件17、数据传输与存储组件18连接和接地组件20连接。
39.本实施例进一步的实施方式，相位同步组件17包括外同步接口21、无线同步接口22及sma转接头23；外同步接口21输入电压范围：0.5v～300vac，输入频率范围：30hz～500hz；无线同步接口22用于连接天线以接收工频信号同步器信号。
40.本实施例进一步的实施方式，数据传输与存储组件18包括usb连接插口24、网络连接插口25及信号指示灯26，用于连接电脑等终端设备，传输局部放电数据。
41.本实施例进一步的实施方式，控制组件3设置有电池组件30，可内部供电工作7-8小时，也可通过电源组件19连接外部电池工作或充电。
42.实施例2
43.本实施例提供了一种便携式拨盘7局部放电检测系统，包括传感器组件27、射频同轴电缆28及显示终端29；传感器组件27通过射频同轴电缆28与检测通道4连接，传输局部放电信号，控制组件3采集局部放电信号，将信号进行模/数电转换和滤波处理，并通过数据传输与存储组件18与显示终端29连接，传输电压信号，显示终端29接收电压信号，显示并进行数据分析。
44.本实施例进一步的实施方式，射频同轴电缆28可进行不同颜色的标识，方便确认
传感器放置的位置，与检测通道4相对应，显示终端29一般为笔记本电脑，可以在现场配合便携式拨盘局部放电检测装置进行带电检测和定位，携带方便。
45.本实施例进一步的实施方式，传感器组件27包括外置式特高频传感器、内置式特高频传感器、变压器排油阀式特高频传感器、高频脉冲电流传感器、高频暂态地电压传感器及射频天线。
46.特高频法(ultrahighfrequency，简称uhf)利用装设在gis变电站32内部或外部的天线传感器接受局部放电辐射出的300～3000mhz频段的特高频电磁波信号，从而进行局部放电的检测和分析。运行中的gis变电站32内部充有高气压的sf6气体，其绝缘强度和击穿场强都很高。当局部放电在很小的范围内发生时，气体击穿过程很快，将产生很陡的脉冲电流，并向四周辐射出电磁波。gis设备的腔体结构相当于一个良好的同轴波导，非常有利于电磁波的传播，使其能被一定范围内的特高频传感器所检测到。
47.特高频传感器的安装方式目前应用较为广泛的主要有两种：外置式和内置式。内置传感器由gis生产厂在制造时置入，外置传感器可带电安装，置于gis盆式绝缘子外侧未包裹金属屏蔽处或gis壳体上存在的介质窗处，依靠绝缘介质处电磁波的泄漏进行特高频信号的检测。
48.局部放电特征信息包括：最大放电幅值、放电相位、放电频次和放电谱图，放电谱图应由不少于50个连续工频周期的测试数据形成。
49.基于特高频局部放电的自动定位技术，具有以下优势:
50.(1)对于恶劣的现场环境，如零下20℃以下低温，示波器本身就无法正常运行；如果选用具备定位功能的监测系统，可实现全天候在线定位功能，提高工作效率。
51.(2)基于prpd局部放电图谱的自动定位，即所选用的定位脉冲均为局部放电脉冲而非噪声脉冲信号，相比较示波器具备更优秀的去噪功能。
52.(3)当gis由于局部放电原因导致闪络击穿时，可以通过查看历史监测数据进行定位，快速找到局部放电源位置安排检修，避免因无法定位而被迫采取破坏性试验。
53.(4)当系统检测到局部放电信号时，可以第一时间了解到放电源位置而制定相关预案。
54.(5)一旦采集到间歇性局部放电信号，即可完成局部放电源的定位，避免采用示波器在现场长时间等待的问题。
55.实施例3
56.本实施例提供了一种便携式拨盘局部放电检测方法，到达测试现场后，首先进行检测仪器自检，自检时使用信号发生器分别向各检测通道4注入特定信号，在实时prps图谱模式下观察接收信号，确认仪器各检测通道4、连接电缆和传感器均正常工作，然后安装传感器；
57.对每一处检测点，以分相式gis变电站32为例，将3只传感器依次放置在3相gis盘式绝缘子处或电缆接头处，并通过不同颜色的射频同轴电缆28区分传感器的位置，并在拨盘构件5上拨动拨盘7，使得拨盘7上传感器型号与所安装的传感器相对应，方便工作人员辨别传感器类型，也方便后续交接的工作人员能直接辨别；传感器进行初步检测，接收辐射到gis内部的电磁波，经控制组件3的模数转换后，自动计算任意两个传感器接收到的脉冲信号时间差，基于两个通道中局部放电prpd图谱，通过对若干次定位结果的统计，得到局部放
电源距离两个传感器的距离。
58.本实施例进一步的实施方式，控制组件3能够计算放电脉冲的幅值、功率、频次、首半波时长、全时长等参数，并可以记录工频相位、到达时间、原始波形等信息，作为局部放电诊断的依据。
59.对于捕获到的每一个脉冲，控制组件3均会记录该脉冲发生时对应的工频电压相位，作为绘制prps图谱、prpd图谱和脉冲聚类图谱的参数；信号脉冲图谱作为统计工具，是确认局部放电及判断放电类型的重要依据。
60.控制组件3根据输入脉冲信号的电平自动触发并完成信号的捕获，触发电平设置具有“固定”和“自适应”两种模式。“固定”模式下，用户可手动设置触发级，使信号电平在触发级以上的所有脉冲信号均被捕获。“自适应”模式下，用户设置每秒钟采集的最大脉冲数，控制组件3调整触发级，在不超过该设置值的情况下尽可能多地捕获脉冲。
61.对于特高频信号，根据国际标准，脉冲幅值采用dbm为单位。dbm定义为传感器输出电压作用在50ω负载上时所产生的功率(mw)的对数值，采用μw作为脉冲功率单位。
62.x(dbm)10lgp(mw)
63.对于高频信号，根据国际标准，脉冲幅值采用v为单位，即传感器的输出电压值，采用mw作为脉冲功率单位。
64.本实施例进一步的实施方式，pd71对于捕获到的每一个脉冲，计算其首个半波时长t1(ns)和全时长t2(ns)，作为绘制脉冲聚类图谱的参数。对于不同放电源发出的脉冲信号，其t1和t2通常是不相同的，因此可以通过脉冲在t1-t2平面的分布位置不同分离不同放电源信号，实现多局部放电源的检测和识别。
65.本实施例进一步的实施方式，控制组件3内置精确时钟，可以记录所有通道中每个脉冲到达的时间(ns级)，用以实现局部放电的自动定位功能。
66.本实施例进一步的实施方式，控制组件3使用“时差比较法”对gis中的局部放电源进行自动定位。
67.本实施例进一步的实施方式，控制组件3具有时域滤波功能，可以对变电站内的宽带噪声进行有效滤除，或只选择接受单方向的脉冲信号。时域滤波包括幅值滤波和到达时间滤波两种策略。
68.幅值滤波用以滤除环境噪声，首先选择某一通道为检测通道4，另一个或几个通道为参考通道。检测通道4传感器与被测设备连接，参考通道传感器不与被测设备连接，用以接收噪声。用户设置幅值比例和时间差。当检测通道4检测到第一脉冲时，若噪声参考通道内存在与第一脉冲到达时间差小于设置时间差的、幅值大于第一脉冲幅值设置的比例的第二脉冲，则认为脉冲源位于被测设备外部，滤除第一脉冲。例：时间窗口100ns，幅值比例70％，则检测通道4第一脉冲附近的绿色区域存在参考通道第二脉冲时，滤除第一脉冲。
69.到达时间滤波用以仅保留距选定的检测传感器最近的信号源的信号。设置幅值比例和时差盲区。当检测通道4检测到第一脉冲时，若参考通道内存在位于第一脉冲时差盲区外的、先于第一脉冲到达的、幅值大于第一脉冲设置比例的第二脉冲，则认为放电源更靠近参考通道，滤除第一脉冲。例：幅值比例30％，时差盲区2ns，则若检测通道4脉冲附近的绿色区域存在参考通道脉冲时，检测通道4中滤除该脉冲。
70.以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
71.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。