专利名称：手持式变压器局部放电检测装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电力设备绝缘带电检测技术领域，尤其是变压器局部放电检测装置，具体涉及手持式变压器局部放电检测装置。
背景技术：
随着我国电力工业建设的突飞猛进，现代电力系统正向着大电网、大机组、超高压、大容量的方向发展，为保障电力系统的稳定性、可靠性，对电力设备的安全程度也提出了更高的要求。近年来，变压器在城市电网中得到了广泛的应用，一旦变压器设备内部出现某种 缺陷，极易发生设备故障。随着变压器变电站数量的增多，变压器设备发生故障的几率也在增加。由于以往人们认为变压器设备属于免维护设备，加之变压器变电站数量较少，监测设备故障的手段和措施相对有限。因此，加强和完善变压器设备交接试验以及变压器设备的运行监测，对保障变压器设备的安全运行具有重要意义。实践证明，变压器内部故障以绝缘性故障为主。局放信号是反映变压器绝缘性能的重要参数之一，它是变压器绝缘劣化的征兆和表现形式，又是绝缘进一步劣化的原因。所以，检测变压器局放信号能发现其内部早期的绝缘缺陷，以便采取措施，避免其发展。现有技术中的局放检测设备，从国内市场来看，大部分局部放电检测仪只能从丰富的局部放电信号中提取出少量有效的信号，产品大都为固定式，且体积较大，结构较为复杂，便携性差，不适合对目前大量变压器的普测。现在的市场上，高端的便携式局部放电检测仪被国外的一些传统局部放电检测仪生产商所垄断，价格昂贵，对于一些中小型企业很难有资金去购买，而国内所研究的一些便携式局部放电检测仪功能还不太完善，因此有必要研制一种成本相对低廉，可以消除检测过程中各种干扰，并且对局部放电信号强度做出判别，同时具有良好便携性手持式检测仪。

发明内容
本发明的目的在于解决如何方便快捷有效地检测变压器绝缘状况的技术问题，提供了一种手持式声电联合变压器局部放电检测装置。根据本发明的一个方面，提供一种手持式变压器局部放电检测装置，包括如下装置:超声波传感器，用于贴在变压器表面以检测来自设备内部的放电信号；高频电流传感器，用于套接在变压器的接地线周围以耦合变压器的接地线上流过的高频电流脉冲信号；数据采集模块，用于根据所述放电信号和高频电流脉冲信号获取检测数据，其中，所述检测数据包括超声波传感器数据和高频电流传感器数据；信号调理单元，用于接收来自所述数据采集模块发送的检测数据，并对所述检测数据进行预处理生成待分析数据；
数据诊断分析模块，用于根据所述待分析数据进行局部放电检测分析。优选地，所述信号调理单元包括依次连接的带通滤波器、对数放大器、以及脉冲展宽电路。优选地，所述数据诊断分析模块包括如下模块数据完整性检测模块，用于检查所述待分析数据的完整性；局放信号处理模块，用于通过FIR滤波、FFT滤波、以及小波滤波方式，滤除检测现场的大量噪声干扰，进而从所述待分析数据中获取高信噪比的局放信号，还原电压器局部放电信号的原始波形；分析诊断模块，用于对所述局放信号进行分析，判断局部放电的严重程度，评估变压器的绝缘状况和老化程度。
优选地，所述高频电流传感器为500kHz 50MHz频带内的钳型高频电流传感器。优选地，所述超声波传感器采用频带为20kHz 300kHz内的超声波传感器。优选地，所述数据采集模块的最高采样频率50MHz，AD分辨率12bit，采用高频耦合输入方式。优选地，所述信号调理单元根据与所述放电信号对应的超声信号及高频电流脉冲信号的不同频带特性，分别配置多种不同滤波频带的信号调理通道，实现任意选择一定带宽的某一中心频率的信号。优选地，还包括数据存储模块、以及USB通讯接口，其中，所述数据存储模块用于储存所述超声波传感器数据、高频电流传感器数据和诊断分析数据，所述USB通讯接口用于将所述超声波传感器和高频电流传感器等数据传输给上位机。优选地，所述数据采集模块对所述超声波传感器数据和高频电流传感器数据进行独立保存，所述局放信号处理模块对所述所述超声波传感器数据和高频电流传感器数据分别进行处理，所述数据诊断分析模块根据所述局放信号处理模块的处理结果进行声电信号联合分析并给出诊断结论。本发明通过声电联合分析，能够对现场变压器产生的变压器局放信号进行有效检测并分析，判断变压器内部是否有局放发生，并对局放信号的强弱进行定性的估计。设备满足轻便的需求，由锂电池供电，方便工作人员进行日常巡检。与其他方法相比，超声波和高频电流检测方法具有灵敏度较高、抗干扰能力较强、可识别故障类型及进行定位等优点。本发明结构紧凑，为手持式，携带检测方便，工作效率高，具有较高的灵敏度和信噪比，采用变压器带电检测方法，可以在现场对变压器局部放电进行有效检测。


通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显图I是根据本发明提供的手持式变压器局部放电检测装置进行局部放电测试的示意图；图2是根据本发明提供的手持式变压器局部放电检测装置的数据处理程序框图；图3是根据本发明提供的手持式变压器局部放电检测装置的数据分析程序框图；图4是根据本发明提供的手持式变压器局部放电检测装置的结构示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。根据本发明提供的手持式变压器局部放电检测装置4，包括超声波传感器401、高频电流传感器402、数据采集模块41、信号调理单元42、数据诊断分析模块43、数据存储模块、以及USB通讯接口。其中，所述超声波传感器401，用于贴在变压器表面以检测来自设备内部的放电信号；高频电流传感器402用于套接在变压器的接地线周围以耦合变压器的接地线上流过的高频电流脉冲信号。所述手持式变压器局部放电检测装置4的现场使用方法如图I所示，图中10为变压器本体，100为变压器接地线。所述数据采集模块41用于根据所述放电信号和高频电流脉冲信号获取检测数 据，其中，所述检测数据包括超声波传感器数据和高频电流传感器数据；所述信号调理单元42用于接收来自所述数据采集模块发送的检测数据，并对所述检测数据进行预处理生成待分析数据；所述数据诊断分析模块43用于根据所述待分析数据进行局部放电检测分析。所述数据存储模块用于储存所述超声波传感器数据和高频电流传感器数据，所述USB通讯接口用于将所述超声波传感器数据和高频电流传感器数据传输给上位机，具体地，手持式变压器局部放电检测装置4内部存储局放采集数据结果，其配有USB通讯接口，可让上位机软件通过USB数据接口将数据结果从检测装置内导入到上位机内，并进行保存管理。具体地，所述信号调理单元42包括依次连接的带通滤波器421、对数放大器422、以及脉冲展宽电路423。所述数据诊断分析模块43包括数据完整性检测模块431、局放信号处理模块432、分析诊断模块433。其中，所述数据完整性检测模块431用于检查所述待分析数据的完整性；所述局放信号处理模块432用于通过FIR滤波、FFT滤波、以及小波滤波方式，滤除检测现场的大量噪声干扰，进而从所述待分析数据中获取高信噪比的局放信号，还原电压器局部放电信号的原始波形；所述分析诊断模块433用于对所述局放信号进行分析，判断局部放电的严重程度，评估变压器的绝缘状况和老化程度。所述数据采集模块41的最高采样频率50MHz，AD分辨率12bit，输入信号通过高频耦合输入方式，尽量减小低频信号干扰影响。更为具体地，所述信号调理单元42根据所述超声信号及高频电流脉冲信号的不同频带特性，分别配置多种不同滤波频带的信号调理通道，实现任意选择一定带宽的某一中心频率的信号。所述数据采集模块41对所述超声波传感器数据和高频电流传感器数据进行独立保存，所述局放信号处理模块432对所述所述超声波传感器数据和高频电流传感器数据分别进行处理，所述数据诊断分析模块433根据所述局放信号处理模块432的处理结果进行声电信号联合分析。在本实施例的一个优选例中，所述高频电流传感器402为500kHz 50MHz频带内的钳型高频电流传感器，当变压器内部有局放脉冲时，变压器内部产生的放电电流通过变压器接地线导入到大地，所述高频电流传感器402套接在接地线周围，能有效耦合接地线上流过的高频电流脉冲信号。所述超声波传感器401采用频带为20kHz 300kHz的超声波传感器，所述超声波传感器401应直接贴于设备外表面，确保接触面平整及无杂质。由于超声波在空气中迅速衰减，介于传感器及其附着表面间的任何小气隙也可能造成无法有效册里那个超声波信号，因此需要将小于Imm厚真空硅脂敷于所述超声波传感器401的安装表面并应确保硅脂层内不含气泡。进一步优选地，所述手持式变压器局部放电检测装置4的内部使用ARM嵌入式主控芯片，以提供高速数据处理性能，分别实现数据采集、数据显示、数据存储等功能，另外实现人机交互界面的控制与显示。嵌入式软件的程序实现架构如图2所示。所述手持式变压器局部放电检测装置4采用小型化手持式设计，整机的长宽高大小不超过200cmX120cmX40cm，易于手持把握，现场巡检使用。电源采用锂电池供电，可连续工作8小时以上，并且轻小便利，主机重量不超过0. 5公斤。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述 特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
权利要求
1.一种手持式变压器局部放电检测装置，其特征在于，包括如下装置 超声波传感器，用于贴在变压器表面以检测来自设备内部的放电信号； 高频电流传感器，用于套接在变压器的接地线周围以耦合变压器的接地线上流过的高频电流脉冲信号； 数据采集模块，用于根据所述放电信号和高频电流脉冲信号获取检测数据，其中，所述检测数据包括超声波传感器数据和高频电流传感器数据； 信号调理单元，用于接收来自所述数据采集模块发送的检测数据，并对所述检测数据进行预处理生成待分析数据； 数据诊断分析模块，用于根据所述待分析数据进行局部放电检测分析。
2.根据权利要求I所述的手持式变压器局部放电检测装置，其特征在于，所述信号调理单元包括依次连接的带通滤波器、对数放大器、以及脉冲展宽电路。
3.根据权利要求I所述的手持式变压器局部放电检测装置，其特征在于，所述数据诊断分析模块包括如下模块 数据完整性检测模块，用于检查所述待分析数据的完整性； 局放信号处理模块，用于通过FIR滤波、FFT滤波、以及小波滤波方式，滤除检测现场的大量噪声干扰，进而从所述待分析数据中获取高信噪比的局放信号，还原电压器局部放电信号的原始波形； 分析诊断模块，用于对所述局放信号进行分析，判断局部放电的严重程度，评估变压器的绝缘状况和老化程度。
4.根据权利要求I所述的手持式变压器局部放电检测装置，其特征在于，所述高频电流传感器为500kHz 50MHz频带内的钳型高频电流传感器。
5.根据权利要求I所述的手持式变压器局部放电检测装置，其特征在于，所述超声波 传感器采用频带为20kHz 300kHz内的超声波传感器。
6.根据权利要求I所述的手持式变压器局部放电检测装置，其特征在于，所述数据采集模块的最高采样频率50MHz，AD分辨率12bit，采用高频耦合输入方式。
7.根据权利要求I所述的手持式变压器局部放电检测装置，其特征在于，所述信号调理单元根据与所述放电信号对应的超声信号及高频电流脉冲信号的不同频带特性，分别配置多种不同滤波频带的信号调理通道，以实现可任意选择一定带宽的某一中心频率的信号。
8.根据权利要求I所述的手持式变压器局部放电检测装置，其特征在于，还包括数据存储模块、以及USB通讯接口，其中，所述数据存储模块用于储存所述超声波传感器数据、高频电流传感器数据及诊断分析数据，所述USB通讯接口可用于将所述超声波传感器和高频电流传感器等相关数据传输给上位机。
9.根据权利要求3所述的手持式变压器局部放电检测装置，其特征在于，所述数据采集模块对所述超声波传感器数据和高频电流传感器数据进行独立保存，所述局放信号处理模块对所述所述超声波传感器数据和高频电流传感器数据分别进行处理，所述数据诊断分析模块根据所述局放信号处理模块的处理结果进行声电信号联合分析并给出诊断结论。
全文摘要
本发明提供一种手持式变压器局部放电检测装置，包括装置超声波传感器；高频电流传感器；数据采集模块，用于根据所述放电信号和高频电流脉冲信号获取检测数据，其中，所述检测数据包括超声波传感器数据和高频电流传感器数据；信号调理单元，用于接收来自所述数据采集模块发送的检测数据，并对所述检测数据进行预处理生成待分析数据；数据诊断分析模块，用于根据所述待分析数据进行局部放电检测分析。本发明通过声电联合分析，能够对现场变压器产生的变压器局放信号进行有效检测并分析，判断变压器内部是否有局放发生，并对局放信号的强弱进行定性的估计，具有结构紧凑、为手持式、携带检测方便等优点。
文档编号G01R31/12GK102967808SQ20121050534
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月23日
发明者刘明军, 黄成军, 万军彪 申请人:江西省电力科学研究院, 上海华乘电气科技有限公司, 国家电网公司