一种超声频段局部放电检测装置的制作方法

1.本发明涉及局部放电检测技术技域，尤其涉及一种超声频段局部放电检测装置。


背景技术：

2.局部放电的测试可以诊断电力设备内部绝缘性能的好坏，从而对绝缘层的局部缺陷进行诊断，是电力测试中不可或缺的工作，其中，对局部放电信号的灵敏度越高，就能更早的发现设备缺陷。
3.在实际测试中，对超声频段局部放电的测试也覆盖了室内室外的各种电力设备，而超声局放的测试在嘈杂环境中往往被噪声湮没：无论是用仪器测试还是移频到20-20000hz由测试人员耳听，都很难清晰的对超声局放进行诊断。
4.针对嘈杂环境中的超声局放频段，常含有多种类型的噪声和干扰的问题，当前解决方法一般采用滤波电路来抑制测试局部放电的噪声干扰，但这一方法对当前测试室内设备的局放信号的灵敏度不够。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种超声频段局部放电检测装置，通过对带噪声的局部放电信号进行信号与噪声分离，以及信号重构，得到目标局部放电信号，从而提高超声频段局部放电测试的灵敏度。
6.本发明提供的一种超声频段局部放电检测装置，包括均与检测分析模块连接的信号采集模块、通信模块、数据显示模块及信号输出模块；
7.所述信号采集模块，用于获取带噪声的局部放电信号；
8.所述检测分析模块，用于对所述带噪声的局部放电信号进行信号与噪声分离，以及信号重构，得到目标局部放电信号及其检测分析结果；
9.所述通信模块，用于将所述目标局部放电信号发送至后台；
10.所述数据显示模块，用于显示所述检测分析模块对所述带噪声的局部放电信号的检测分析结果；
11.所述信号输出模块，用于输出所述目标局部放电信号。
12.可选地，所述检测分析模块包括：依次连接的模数转换器、微控制器及缓存模块，以及与所述微控制器连接的调制模块；
13.所述模数转换器与所述信号采集模块连接，所述模数转换器用于将所述带噪声的局部放电信号的类型从模拟信号转为数字信号；
14.所述微控制器与所述数据显示模块连接，所述微控制器用于对所述带噪声的局部放电信号中的信号与噪声进行剥离，得到剥离后的局部放电信号；利用所述剥离后的局部放电信号和所述带噪声的局部放电信号进行局部放电信号重构，得到噪声剥离后的局部放电信号；所述噪声剥离后的局部防电信号进行滤波，得到所述目标局部放电信号；
15.所述缓存模块与所述通信模块连接，所述缓存模块用于缓存所述目标局部放电信
号；
16.所述调制模块，用于将所述目标局部放电信号的频率调制至预设频率，以及将所述目标局部放电信号放大至预设响度。
17.可选地，所述调制模块包括：依次连接的振荡器、调制单元及放大器，所述调制单元与所述微控制器连接，所述放大器和所述信号输出模块连接；
18.所述振荡器和所述调制单元，用于将所述目标局部放电信号的频率调制至所述预设频率；
19.所述放大器，用于将所述目标局部放电信号放大至所述预设响度。
20.可选地，所述信号采集模块包括：第一信号采集子模块；所述第一信号采集子模块包括依次连接的第一传感器、第一放大器、滤波器及第二放大器；
21.所述第一传感器，用于采集带噪声的局部放电信号。
22.可选地，所述信号采集模块还包括：第二信号采集子模块；所述第二信号采集子模块包括依次连接的第二传感器、所述第一放大器、所述滤波器及所述第二放大器；
23.所述第二传感器，用于采集带局部放电信号的噪声。
24.可选地，所述信号输出模块包括：功放模块和耳麦。
25.可选地，所述缓存模块为闪存。
26.可选地，所述通信模块为无线通信模块。
27.可选地，所述数据显示模块为显示屏。
28.可选地，所述显示屏为lcd显示屏。
29.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
30.本发明公开的一种超声频段局部放电检测装置，包括均与检测分析模块连接的信号采集模块、通信模块、数据显示模块及信号输出模块；所述信号采集模块，用于获取带噪声的局部放电信号；所述检测分析模块，用于对所述带噪声的局部放电信号进行信号与噪声分离，以及信号重构，得到目标局部放电信号及其检测分析结果；所述通信模块，用于将所述目标局部放电信号发送至后台；所述数据显示模块，用于显示所述检测分析模块对所述带噪声的局部放电信号的检测分析结果；所述信号输出模块，用于输出所述目标局部放电信号。通过对带噪声的局部放电信号进行信号与噪声分离，以及信号重构，得到目标局部放电信号，从而提高超声频段局部放电测试的灵敏度。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图；
32.图1为本技术实施例中提供的一种超声频段局部放电检测装置的结构示意图；
33.图2为本发明的一种超声频段局部放电检测的流程示意图；
34.其中：
35.2为通信模块，5为数据显示模块，11a为第一传感器，11b为第二传感器，12为第一放大器，13为滤波器，14为第二放大器，31为模数转换器，32为微控制器，33为缓存模块，34
为振荡器，35为调制单元，36为放大器，41功放模块，42耳麦。
具体实施方式
36.本技术实施例提供了一种超声频段局部放电检测装置，通过对带噪声的局部放电信号进行信号与噪声分离，以及信号重构，得到目标局部放电信号，从而提高超声频段局部放电测试的灵敏度。
37.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
38.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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技术中的具体含义。
40.为了便于理解，请参阅图1，图1为本技术实施例中提供的一种超声频段局部放电检测装置的结构示意图；本技术提供了一种超声频段局部放电检测装置，包括均与检测分析模块连接的信号采集模块、通信模块2、数据显示模块5及信号输出模块；
41.所述信号采集模块，用于获取带噪声的局部放电信号；
42.所述检测分析模块，用于对所述带噪声的局部放电信号进行信号与噪声分离，以及信号重构，得到目标局部放电信号及其检测分析结果；
43.所述通信模块2，用于将所述目标局部放电信号发送至后台；
44.所述数据显示模块5，用于显示所述检测分析模块对所述带噪声的局部放电信号的检测分析结果；
45.所述信号输出模块，用于输出所述目标局部放电信号。
46.在本发明实施例中，超声频段局部放电检测装置由信号采集模块、通信模块2、数据显示模块5及信号输出模块五个部分组成，在信号采集模块获取了带噪声的局部放电信号后，由检测分析模块进行信号与噪声分离，以及信号间的重构，从而生成目标局部放电信号和检测分析结果，然后通过通信模块2将目标局部信号和检测分析结果发送至后台，以供作业人员查阅，同时，数据显示模块5可将检测分析结果进行展示，而信号输出模块则可输出目标局部放电信号。
47.具体地，所述检测分析模块包括：依次连接的模数转换器31、微控制器32及缓存模块33，以及与所述微控制器32连接的调制模块；
48.所述模数转换器31与所述信号采集模块连接，所述模数转换器31用于将所述带噪声的局部放电信号的类型从模拟信号转为数字信号；
49.所述微控制器32与所述数据显示模块5连接，所述微控制器32用于对所述带噪声的局部放电信号中的信号与噪声进行剥离，得到剥离后的局部放电信号；利用所述剥离后的局部放电信号和所述带噪声的局部放电信号进行局部放电信号重构，得到噪声剥离后的局部放电信号；所述噪声剥离后的局部防电信号进行滤波，得到所述目标局部放电信号；
50.所述缓存模块与所述通信模块连接，所述缓存模块用于缓存所述目标局部放电信号；
51.所述调制模块，用于将所述目标局部放电信号的频率调制至预设频率，以及将所述目标局部放电信号放大至预设响度。
52.在本发明实施例中，由微控制器32对模数转换器31中，已转换为数字信号的带噪声的局部放电信号进行模式设置和数据读写，其中本发明实施例中的模数转换器的读写和数据传输为复用端口，通信协议为sccb，而微控制器32颗通过寄存器的设置采用i2c协议端口，而i2c可代替sccb对模数转换器31进行模式设置和数据读写。
53.请参阅图2，图2为本发明的一种超声频段局部放电检测的流程示意图，在具体实现中，微处理器32的处理过程具体如下：
54.首先，对所获取的带噪声的局部放电信号和带局部放电信号的噪声进行时域变换，然后采用比较算法对带噪声的局部放电信号和带局部放电信号的噪声中的信号和噪声进行剥离；具体为按照预先设定的特征值确定公式确定所述带噪声的局部放电信号的特征值，其中，预先设定的特征值确定公式具体为：
[0055][0056]
其中，
ɑ
为特征值，t为采样的时间点，n为采样点，l为样本容量，xg为变换后的局部放电信号，xr为变换后的噪声。
[0057]
然后，在确定剥离后的局部放电信号后，将变换后的局部放电信号和剥离后的局部放电信号进行重构合成，得到噪声剥离后的局部放电信号。
[0058]
紧接着，在确定剥离后的局部放电信号后，将变换后的局部放电信号和剥离后的局部放电信号进行重构合成，得到噪声剥离后的局部放电信号。
[0059]
最后，采用fir直接滤波器对噪声剥离后的局部放电信号进行滤波，其中，滤波算法具体为：
[0060][0061]
其中，x为需要滤波的信号，h为滤波器每阶的参数，n为滤波器阶数。在针对超声局放信号的处理中，h和n需经过仿真后确定，选择带通20k-60k滤波，通过多次仿真确定滤波阶数为18时效果最理想。其相应的h参数为：h(19)＝{37，-121，-108，-17，-343，-276，1545，2314，-1123，12721，-1123，2314，1545，-276，-343，-17，-108，-121，37}。
[0062]
通过微处理器，结合h(19)和滤波算法即可完成超声局放的处理。
[0063]
具体地，所述调制模块包括：依次连接的振荡器34、调制单元35及放大器36，所述调制单元35与所述微控制器32连接，所述放大器36和所述信号输出模块连接；
[0064]
所述振荡器34和所述调制单元35，用于将所述目标局部放电信号的频率调制至所述预设频率；
[0065]
所述放大器36，用于将所述目标局部放电信号放大至所述预设响度。
[0066]
需要说明的是，超声信号的频率在20khz以上，而超声传感器的中心频率为40khz，而人耳的听觉频率为20-20000hz，超声频率信号转化为声音人耳是没法听到的。
[0067]
在本发明实施例中，振荡器34为中心频率40khz的超声信号提供频率偏置的，振荡器34和调制单元35一起将超声信号调到可听范围20-20000hz之内。而放大器36用于对目标局部放电信号的声音信号进行方法，以使人耳可以听到，及预设响度范围在0～25分贝之间。
[0068]
具体地，所述信号采集模块包括：第一信号采集子模块；所述第一信号采集子模块包括依次连接的第一传感器11a、第一放大器12、滤波器13及第二放大器14；
[0069]
所述第一传感器11a，用于采集带噪声的局部放电信号。
[0070]
具体地，所述信号采集模块还包括：第二信号采集子模块11b；所述第二信号采集子模块包括依次连接的第二传感器11b、所述第一放大器12、所述滤波器13及所述第二放大器14；
[0071]
所述第二传感器11b，用于采集带局部放电信号的噪声。
[0072]
在本发明实施例中，第一传感器11a用于测量带噪声的局部放电信号，在实际测试时置于需测设备测试点，第二传感器11b用于测量带局部放电信号的噪声，实际测试时置于需测设备测试点附近悬空处，一般情况下噪声在第一传感器11a、第二传感器11b处基本一致，而超声局放信号因为传输中衰减会使得两路信号有所区别。两路信号同时经过第一放大器12、滤波器13及第二放大器14后进入检测分析模块。
[0073]
具体地，所述信号输出模块包括：功放模块41和耳麦42。
[0074]
在一个可选实施例中，所述通信模块2为无线通信模块。
[0075]
在一个可选实施例中，所述数据显示模块5为显示屏。
[0076]
在一个可选实施例中，所述显示屏为lcd显示屏。
[0077]
在本发明实施例中，得到目标局部放电信号后，可将其在lcd显示屏上显示，也可以将其通过无线通信模块发送至后台，也可以通过调制移频、放大由耳麦42和功放模块41输出有声信号。
[0078]
通过本发明提供的一种超声频段局部放电检测装置，包括均与检测分析模块连接的信号采集模块、通信模块2、数据显示模块5及信号输出模块；所述信号采集模块，用于获取带噪声的局部放电信号；所述检测分析模块，用于对所述带噪声的局部放电信号进行信号与噪声分离，以及信号重构，得到目标局部放电信号及其检测分析结果；所述通信模块2，用于将所述目标局部放电信号发送至后台；所述数据显示模块5，用于显示所述检测分析模块对所述带噪声的局部放电信号的检测分析结果；所述信号输出模块，用于输出所述目标局部放电信号。通过对带噪声的局部放电信号进行信号与噪声分离，以及信号重构，得到目标局部放电信号，从而提高超声频段局部放电测试的灵敏度。
[0079]
以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前
述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的精神和范围。