现场环境下超声波局部放电计量系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种现场环境下超声波局部放电计量系统，包括后台控制平台和远端测量装置；后台控制平台包括上位机和第一光发射接收模块；上位机与第一光反射接收模块连接；所述远端测量装置包括第二光发射接收模块、标准信号产生模块、标准信号调理模块、宽频功率放大模块、阻抗匹配器、超声换能器、标准传声器、宽频声发射采集模块、数字编码器和远端电池供电模块；本实用新型专利技术提供的现场环境下超声波局部放电计量系统，加强了对超声波局放检修测量数据准确性、可靠性的技术管控能力，可有效监督运行中的带电检测仪器和在线监测装置测量数据的可靠性，加强对超声波局放在线监测装置测量数据的准确性和可靠性的监督。

Ultrasonic partial discharge measurement system in field environment

The utility model discloses a field partial discharge ultrasonic measurement system, including background control platform and remote measurement device; background control platform including PC and the first light transmitting and receiving module; the host computer and the first light reflective connection receiving module; the remote measuring device comprises second light transmitting and receiving module, standard signal generation module standard, signal conditioning module, broadband power amplifier module, impedance matching device, ultrasonic transducer, standard microphone, broadband acoustic emission acquisition module, digital encoder and remote battery module; partial discharge ultrasonic measurement system environment provided by the utility model, strengthen the ultrasonic partial discharge measurement data accuracy and reliability maintenance technology control the ability, can effectively monitor the operation of the electric instruments and online monitoring device for measuring To enhance the accuracy and reliability of the measurement data of ultrasonic on-line monitoring device.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及计量领域，特别是一种现场环境下超声波局部放电计量系统。
技术介绍
现场环境与实验室环境有着极大的不同，如温度、湿度、电磁干扰和辐射等干扰容易引起测量误差的变化，现场环境对电气装置的影响如图1。目前我国在电力设备局部放电检测领域，超声波检测局部放电量法已经得到大规模的普及与应用，然而作为局部放电检测工作基础的超声波局放检测仪在“现场使用环境下”测量数据的准确性和可靠性方面，仍然存在着性能参数参差不齐、标准化程度低等诸多问题，在很大程度上影响了超声波局放检测技术的标准化、规范化、实用化发展。如图1所示，图1为现场环境对被试设备的影响来源示意图，超声波局放测量数据在准确性和可靠性等方面存在的问题主要表现在：(1)测量数据的准确性差，历史数据和相邻数据无法比较；(2)测量数据的可靠性差，由于在线监测设备的稳定差性差，导致测量结果的可靠性差；(3)电磁兼容可靠性差，测量结果甚至基本功能在施加电磁兼容性试验环节后出现较大偏差，部分试品不能正常工作；(4)现场条件和实验室条件差别很大，许多带电检测仪器和在线监测装置在投运前没有经过“现场使用环境下”的严格考核，设备投运后可用性低，有的甚至严重影响了一次设备的安全运行。超声波局部放电检测仪是通过检测超声波信号，提取包括幅值、频率、波形等特征量的方法，来判断电力设备是否发生了局部放电现象以及确定包括放电类型和放电位置在内的一系列信息的新型测量手段，随着近年来超声波在金属探伤等领域的成熟应用，超声波局部放电检测技术在电力设备状态监测和检修领域也逐渐推广开来。目前的超声波局部放电检测仪从结构上来讲，分为前端的传感头和后续的信号放大采集部分；从功能上来讲，主要包括判断局部放电的发生与否、放电量大小、放电位置和放电类型；从输入信号来看，以20kHz～200kHz范围内的小幅值、短脉冲信号为主；从输出角度来看，主要输出的是将包括灵敏度、频率、放电位置在内的数字量显示出来，其中小部分的局部放电检测仪可以将检测到的超声波信号转化为数字量后存储，并且还可以导出。然而，由于超声波局部放电检测技术起步较晚，相关技术还不够成熟，造成超声波局部放电检测仪质量良莠不齐，并且，针对超声波局部放电检测仪的相关测试方法与校准规范也还尚未建立，这就令人不得不质疑超声波局部放电检测仪测量数据的准确性和可靠性，限制了超声波局部放电检测技术在电力设备状态检修中的继续推广；目前国内在超声计量研究领域的研究成果仅限于对连续波的计量，而对超声波局放时产生的非连续的超声波信号的计量研究较少，市场上大量使用的超声波局放测试仪的计量性能无法得到有效的评估和判断。由于变电站低压侧母线及其分路出现故障(三相短路、相间短路等)的概率增大，弱低压侧未安装母差保护，开关动作延迟，可能造成主变压器低压侧绕组变形烧毁，使主变压器绝缘遭到破坏，影响主变压器寿命，对电网安全稳定运行带来较大安全隐患。因此提前判断低压侧母线各分路的绝缘状况，开展开关柜局部放电在线监测工作，对判断开关柜内部的绝缘状况起到很好的辅助作用。作为电网设备的枢纽，电力变压器的运行状况直接影响电网的可靠性。据运行经验，大部分变压器故障都是由于绝缘损伤引发的。变压器的结构相对其他电力设备复杂很多，由于在设计制造上、运输安装过程中，或多或少会存在一些绝缘缺陷，这些缺陷在长期的运行中会产生局部放电并经过积累将造成严重的变压器故障。局部放电试验已成为电力设备出场试验和例行试验中衡量绝缘状况的重要手段。然而，离线试验一般都是在故障出现后或定期进行，缺乏长期有效的跟踪监督；另外，离线试验的条件也与设备运行时的状况有较大的差异，不能准确反映运行状态。局部放电的在线监测是在运行过程中对局部放电参数进行监测的一种手段，它能够实现长期跟踪监督，更能准确反映在电力设备在运行过程中的实际状况。同时在线监测大大减少了停电带来的损失。因此，在线监测具有重要的现实意义和经济价值。所以亟需一种超声波局放带电检测仪计量系统。
技术实现思路
本技术的目的就是提供一种超声波局放带电检测仪计量系统，该系统可有效监督运行中的带电检测仪器和在线监测装置测量数据的可靠性。本技术的目的是通过这样的技术方案实现的：本技术提供的一种现场环境下超声波局部放电计量系统，包括后台控制平台和远端测量装置；所述后台控制平台包括上位机和第一光发射接收模块；所述上位机与第一光反射接收模块连接；所述远端测量装置包括第二光发射接收模块、标准信号产生模块、标准信号调理模块、宽频功率放大模块、阻抗匹配器、超声换能器、标准传声器、宽频声发射采集模块、数字编码器和远端电池供电模块；所述第二光发射接收模块通过光纤与第一光发射接收模块连接，用于接收上位机指令与发出远端测量装置的测量数据；所述第二光发射接收模块与标准信号产生模块连接；所述标准信号产生模块依次与标准信号调理模块、宽频功率放大模块、阻抗匹配器和超声换能器连接；所述超声换能器分别与标准传声器和线监测装置连接；所述，并将微弱信号输入到微弱信号调理电路，并输出信号至编码器；所述宽频声发射采集模块用于采集在线监测装置和标准传声器输出信号的差分采样信号；所述差分采样信号通过数字编码器与第二光反射接收模块连接；所述远端电池供电模块分别与远端测量装置中的各模块连接。进一步，所述宽频功率放大模块输出频率为20kHz-200kHz的信号；输出功率为20W-40W。进一步，所述第一光发射接收模块包括第一光发射器和第一光接收器；所述第二光发射接收模块包括第二光发射器和第二光接收器；所述第一光发射器分别与上位机和第二光接收器连接；所述第一光接收器分别与上位机和第二光发射器连接；所述第二光接收器与标准信号产生模块连接；所述第二光发射器与数字编码器连接。进一步，所述标准传声器与设置于GIS管道上的压电晶体连接；所述在线监测装置与设置于GIS管道上的被测传感器连接；所述标准仪器与设置于GIS管道上的标准传感器连接。进一步，所述宽频声发射采集模块采用差分声发射采集卡。进一步，所述超声波标准信号源包括FPGA控制器、D/A转换器、低通滤波器和电压放大器；所述FPGA控制器一端与第二光接收器连接；所述FPGA控制器另一端与D/A转换器的输入端连接；所述D/A转换器的输出端依次与低通滤波器和电压放大器连接。由于采用了上述技术方案，本技术具有如下的优点：本技术提供的现场环境下超声波局部放电计量系统，加强了对超声波局放检修测量数据准确性、可靠性的技术管控能力，可有效监督运行中的带电检测仪器和在线监测装置测量数据的可靠性，并有助于对入网工作进行技术把关，有效推进超声波局放检测仪器和在线监测装置的计量检测技术、计量检测装备、生产制造标准、采购订货标准、交接试验标准和周检试验标准的进步，有助促进生产行业发现产品的技术薄弱点，更加明确产品的标准化制造方向、关键技术发展方向，以更加适应电力生产部门的状态检修工作需求。加强对超声波局放在线监测装置测量数据的准确性和可靠性的监督，有效提高事故预判和排查能力，进一步提高安全生产水平和检修工作效率。本技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或本文档来自技高网...

【技术保护点】
现场环境下超声波局部放电计量系统，其特征在于：包括后台控制平台和远端测量装置；所述后台控制平台包括上位机和第一光发射接收模块；所述上位机与第一光反射接收模块连接；所述远端测量装置包括第二光发射接收模块、标准信号产生模块、标准信号调理模块、宽频功率放大模块、阻抗匹配器、超声换能器、标准传声器、宽频声发射采集模块、数字编码器和远端电池供电模块；所述第二光发射接收模块通过光纤与第一光发射接收模块连接，用于接收上位机指令与发出远端测量装置的测量数据；所述第二光发射接收模块与标准信号产生模块连接；所述标准信号产生模块依次与标准信号调理模块、宽频功率放大模块、阻抗匹配器和超声换能器连接；所述超声换能器分别与标准传声器和线监测装置连接；所述，并将微弱信号输入到微弱信号调理电路，并输出信号至编码器；所述宽频声发射采集模块用于采集在线监测装置和标准传声器输出信号的差分采样信号；所述差分采样信号通过数字编码器与第二光反射接收模块连接；所述远端电池供电模块分别与远端测量装置中的各模块连接。

【技术特征摘要】
1.现场环境下超声波局部放电计量系统，其特征在于：包括后台控制平台和远端测量装置；所述后台控制平台包括上位机和第一光发射接收模块；所述上位机与第一光反射接收模块连接；所述远端测量装置包括第二光发射接收模块、标准信号产生模块、标准信号调理模块、宽频功率放大模块、阻抗匹配器、超声换能器、标准传声器、宽频声发射采集模块、数字编码器和远端电池供电模块；所述第二光发射接收模块通过光纤与第一光发射接收模块连接，用于接收上位机指令与发出远端测量装置的测量数据；所述第二光发射接收模块与标准信号产生模块连接；所述标准信号产生模块依次与标准信号调理模块、宽频功率放大模块、阻抗匹配器和超声换能器连接；所述超声换能器分别与标准传声器和线监测装置连接；所述，并将微弱信号输入到微弱信号调理电路，并输出信号至编码器；所述宽频声发射采集模块用于采集在线监测装置和标准传声器输出信号的差分采样信号；所述差分采样信号通过数字编码器与第二光反射接收模块连接；所述远端电池供电模块分别与远端测量装置中的各模块连接。2.如权利要求1所述的现场环境下超声波局部放电计量系统，其特征在于：所述宽频功率放大模块输出频率为20kHz-200kHz的信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴华，李志勇，梁星，侯兴哲，周全，周玮，陈文礼，米思蓓，赵福平，
申请(专利权)人：国网重庆市电力公司电力科学研究院，国家电网公司，中国电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：重庆;50