一种超声波局部放电检测装置的检测与校验系统制造方法及图纸

一种超声波局部放电检测装置的检测与校验系统的准确性、可靠性对于检测和保护电力设备的安全性至关重要，所以对超声波局部放电检测装置有效性的检定十分必要。文章构建了基于PCI总线工控机的系统结构和研究了超声波测试平台、局放信号超声波模拟模块和超声波信号采集模块的实现方法，这对于超声波局部放电检测装置性能的检测与校验方法以及相关系统的研制具有指导意义。

Detection and verification system of ultrasonic partial discharge detecting device

Accuracy and reliability of measurement and calibration system for ultrasonic detection of partial discharge device is essential for detection and protection of power equipment safety, so it is necessary to test the effectiveness of the device for ultrasonic detection of partial discharge. This paper constructs a system structure of PCI bus industrial computer and the research of ultrasonic testing platform, PD ultrasonic simulation module and ultrasonic signal acquisition module based on the method, which has important significance for the detection and calibration method of ultrasonic detection of partial discharge device performance and related system.

【技术实现步骤摘要】
一种超声波局部放电检测装置的检测与校验系统
本专利技术涉及一种校验系统，尤其涉及一种超声波局部放电检测装置的检测与校验系统。
技术介绍
局部放电是高压电力设备一个重要的绝缘技术指标，在高压电力设备的性能检测中被广泛应用。相对于局部放电其他检测方法，超声波检测技术具有检测灵敏度高、抗干扰性好、可在线检测和定位等特点，已成为高压电气设备局部放电在线监测的重要手段之一。随着科技进步和社会发展，超声波传感器及超声波局部放电检测装置形式多样、种类繁多，同时也造成了检测性能的良莠不齐，比如，传感器的中心频率、频率带宽、灵敏度及线性度等参数都可能存在差异。IEC60270、GB7354以及高压设备的生产试验等标准对局部放电的试验方法和合格指标已做明确规定，但针对局部放电超声波检测方式还没有相关规范，超声波局部放电检测装置也没有统一的检测校验方法和综合性能的评定标准，因此对超声波方式局部放电检测装置的检测和校验研究具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对在高压电力设备内部放置放电模型进行局放仪的检测与校验的时，检测校验单位必须建立庞大的高压电力设备实验室、利用高压产生局部放电缺陷才能进行检验、增加了系统研发难度和检测人员技术水平要求、需投入大量高压设备费用等问题，设计了一种超声波局部放电检测装置的检测与校验系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：超声波局部放电检测装置的检测与校验系统主要由以下几部分组成：局部放电超声波模拟发生单元、超声波采集处理单元、主控单元和超声波测试平台等组成。检测与校验系统可以设计成独立的台式仪器或基于工控机的一体机等形式。为了充分利用计算机信息处理和显示的强大优势，本文采用基于PCI总线的工控一体机结构。所述的超声波测试平台主要功能是按照系统要求发射幅度和频率可调的超声波信号，并确保待测超声波传感器（超声波检测装置）完好接收上述超声波信号，主要包含超声波发射模块和待测超声波传感器等，在测试平台中，超声波发射模块和超声波传感器是测试平台实现的关键。所述的局部放电超声波模拟发生单元主要采用任意波形发生器来实现。模拟发生单元采用基于PCI总线的现代场可编程门阵列(FPGA)技术结合专门DDS芯片的板卡形式，组成部分主要有PCI接口模块、任意波形发生模块、信号调理模块和超声波传感器等。所述的超声波信号采集模块主要负责将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，并把数字信号传输给工控机，实现对局部放电信号的采集和传输。根据系统设计方案，高速信号采集模块采用基于PCI总线的板卡形式，组成部分主要有信号调理单元、数据采集单元和传输接口单元等部分。本专利技术的有益效果是：超声波局部放电检测装置的检测与校验系统可通过工控机软件灵活地控制信号的波形、频率、幅度、相位等参数，稳定的输出超声波信号到超声波发射平台，高速数据采集模块可有效采集到被测试检测装置的输出信号，进工控机分析处理并判断出被测试超声波装置的性能优劣和整体评估。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是超声波局部放电检测装置的检测与校验系统结构框图。图2是超声波模拟发生单元结构图。图3是超声波信号采集模块框图。图4是信号调理单元框图。图5是高通滤波器。图6是增益选择网络。图7是放大电路。具体实施方式如图1所示，超声波局部放电检测装置的检测与校验系统主要由以下几部分组成：局部放电超声波模拟发生单元、超声波采集处理单元、主控单元和超声波测试平台等组成。主控单元为带有信号处理与分析功能专业软件的工控机，对待测超声波传感器或局部放电检测装置采集到的超声波信号进行分析处理，研究频谱响应、灵敏度及线性度等特性，给出待测装置整体性能评估；局部放电超声波模拟发生单元主要在主控单元的控制下模拟产生局部放电缺陷所对应的超声波信号到测试平台，该信号波形、频率、幅值等任意可调；超声波采集处理单元主要采集缓存接收到的超声波信号并传输给主控单元进行处理显示；超声波测试平台包含超声波发射器、待测超声波传感器（检测装置）等组合而成，其中超声波发射器及其布局控制是测试平台的关键部分，它的好坏直接影响着检测与校验系统的有效性和准确度。在超声波测试平台中，超声波发生模块有超声波发射传感器和超声波接受（控制）传感器组成。其中，超声发射传感器位于测试平台底部，通过超声波模拟发生单元由工控机控制输出指定频率和幅度的超声波信号到测试平台上；超声波接受（控制）传感器位于测试平台顶部，接收发射传感器发射出来的超声波信号并通过数据采集单元采集传输到工控机，通过工控机计算超声波信号频率和幅值，然后比较超声波频率和幅值的采集值和设定值，依据采集值进一步调整超声波发射信号设定值，直到输出满足该频率要求的超声波发射信号；接着改变频率，设定调整下一频率段的超声波信号到测试平台，直到覆盖50～300kHZ整个频段的超声波信号。如图2所示，局部放电超声波模拟发生单元主要采用任意波形发生器来实现。模拟发生单元采用基于PCI总线的现代场可编程门阵列(FPGA)技术结合专门DDS芯片的板卡形式，组成部分主要有PCI接口模块、任意波形发生模块、信号调理模块和超声波传感器等。PCI接口模块提供计算机和板卡之间信息传递的桥梁，实现双方信息的相互通信；任意波形发生模块包括FPGA单元、DDS单元、高速DA转换器、SDRAM存储器等，主要功能就是根据局放缺陷类型（或用户需要）产生波形信号，以及在波形确定的情况下调整频率、相位等其他参数；信号调理模块包括低通滤波器和功率放大电路两部分，保证完成对输出波形进行滤波、幅度控制、偏移控制、功率放大等处理，实现输出波形的幅度、偏移等输出参数的调节等功能。如图3所示，高速信号采集模块采用基于PCI总线的板卡形式，组成部分主要有信号调理单元、数据采集单元和传输接口单元等部分。信号采集模块首先对超声波传感器接收到的模拟信号进行调理，接着送入高速ADC进行模数转换，转换完成后数据被送入FPGA单元，进行高速数据流缓冲和数据的本地存储器存储；同时存储数据可以通过PCI总线传输到工控机，实现数据分析、处理以及显示等功能。其中信号调理通道和触发通道的控制信号由FPGA发出。如图4所示，信号调理单元的输入信号先经过带高压保护的三阶高通滤波器进行初步干扰处理；再经过增益选择网络及初级放大后，进入带通滤波网络筛选出系统所需要频带内的信号；经过再次放大处理后的信号即可输送到高速数据采集模块进行数据采集转换。如图5所示，阻抗匹配和高通滤波电路既提高了超声信号的强度，又对干扰信号中幅值较高的低频信号经过高通滤波器进行初步干扰处理，从而获得所需信号。如图6所示，当输入端的超声波信号过大时，可能会造成系统后级放大器的饱和，所以过大的超声波输入信号通过增益选择网络进行一定的衰减再使其进入后级的放大器进行信号放大及阻抗变换处理。该增益选择网络采用运算放大器和精密数字电位器搭建，通过控制数字电位器滑动触头向VL或VH滑动，既可降低或增高增益一级，从而实现0dB、20dB、40dB、60dB信号衰减，可以有效的控制输入信号的幅值，从而防止放大电路由于输入信号幅值过高而出现饱和现象。如图7所示，不同的超声波传感器具有不同的中心频率，为进一步减少干扰，超声信号需要经过包含所传感器中心频率的带通滤波网络进一步滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波局部放电检测装置的检测与校验系统，由局部放电超声波模拟发生单元、超声波采集处理单元、主控单元和超声波测试平台等组成,检测与校验系统可以设计成独立的台式仪器或基于工控机的一体机等形式；为了充分利用计算机信息处理和显示的强大优势，本文采用基于PCI总线的工控一体机结构。

【技术特征摘要】
1.一种超声波局部放电检测装置的检测与校验系统，由局部放电超声波模拟发生单元、超声波采集处理单元、主控单元和超声波测试平台等组成,检测与校验系统可以设计成独立的台式仪器或基于工控机的一体机等形式；为了充分利用计算机信息处理和显示的强大优势，本文采用基于PCI总线的工控一体机结构。2.根据权利要求1所述的超声波局部放电检测装置的检测与校验系统，其特征是所述的超声波测试平台主要功能是按照系统要求发射幅度和频率可调的超声波信号，并确保待测超声波传感器（超声波检测装置）完好接收上述超声波信号，主要包含超声波发射模块和待测超声波传感器等，在测试平台中，超声波发射模块和超声波传感器是测试平台实现的关键。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪新辉，
申请(专利权)人：纪新辉，
类型：发明
国别省市：辽宁,21