超聲波局部放電檢測(cè)裝置組成及原理
電力設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生局部放電信號(hào)的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生沖擊的振動(dòng)及聲音。超聲波法(AEAcoustic Emission，又稱聲發(fā)射法)通過(guò)在設(shè)備腔體外壁上安裝超聲波傳感器來(lái)測(cè)量局部放電信號(hào)。該方法的特點(diǎn)是傳感器與電力設(shè)備的電氣回路無(wú)任何聯(lián)系，不受電氣方面的干擾，但在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)易受周圍環(huán)境噪聲或設(shè)備機(jī)械振動(dòng)的影響。由于超聲信號(hào)在電力設(shè)備常用絕緣材料中的衰減較大，超聲波檢測(cè)法的靈敏度和范圍有限，但具有定位準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)。局部放電區(qū)域很小，局部放電源通常可看成點(diǎn)聲源。
超聲波局部放電檢測(cè)裝置組成及原理
典型的超聲波局部放電檢測(cè)裝置一般可分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。硬件系統(tǒng)用于檢測(cè)超聲波信號(hào)，軟件系統(tǒng)對(duì)所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和特征提取并做出診斷。硬件系統(tǒng)通常包括超聲波傳感器、信號(hào)處理與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，如圖4-6所示;軟件系統(tǒng)包括人機(jī)交互界面與數(shù)據(jù)分析處理模塊等。此外，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)需要，還可配備信號(hào)傳導(dǎo)桿、耳機(jī)等配件，其中信號(hào)傳導(dǎo)桿主要用于開(kāi)展電纜終端等設(shè)備局部放電檢測(cè)時(shí)，為保障檢測(cè)人員安全，將超聲波傳感器固定在被測(cè)設(shè)備表面；耳機(jī)則用于開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)時(shí)，通過(guò)可聽(tīng)的聲音來(lái)確認(rèn)是否有放電信號(hào)存在。
電力設(shè)備局部放電檢測(cè)用超聲波傳感器通常可分為接觸式傳感器和非接觸式傳感器。接觸式傳感器一般通過(guò)超聲耦合劑貼合在電力設(shè)備外殼上，檢測(cè)外殼上傳播的超聲波信號(hào);非接觸式傳感器則是直接檢測(cè)空氣中的超聲波信號(hào)，其原理與接觸式傳感器基本一致。傳感器的特性包括頻響寬度、諧振頻率、幅度靈敏度、工作溫度等。
超聲波傳感器是超聲法局部放電檢測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)，在實(shí)際選用中應(yīng)結(jié)合工作頻帶，靈敏度，分辨率以及現(xiàn)場(chǎng)的安裝難易程度和經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題等進(jìn)行綜合衡量。在靈敏度要求不高的場(chǎng)合，一般選用諧振式壓電傳感器。光纖傳感器作為一種新發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，有著很好的發(fā)展前景，但應(yīng)用有一定困難。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)狀況比較復(fù)雜的場(chǎng)合，在安裝方式可實(shí)現(xiàn)的條件下可以考慮不同的傳感器進(jìn)行組合安裝,這種組合可以是不同傳感器對(duì)同一種安裝方式的組合同一種傳感器不同頻帶寬度的組合，這樣一方面可提高檢測(cè)靈敏度,另一方面可排除干擾減少誤判，獲取更為豐富的局部放電的信息。
信號(hào)處理與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
信號(hào)處理與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般包括前端的模擬信號(hào)放大調(diào)理電路、高速AD采樣、數(shù)據(jù)處理電路以及數(shù)據(jù)傳輸模塊。由于超聲波信號(hào)衰減速率較快，在前端對(duì)其進(jìn)行就地放大是有必要的，且放大調(diào)理電路應(yīng)盡可能靠近傳感器。A/D采樣將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并送入數(shù)據(jù)處理電路進(jìn)行分析和處理。數(shù)據(jù)傳輸模塊用于將處理后的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)或傳入耳機(jī)等供檢測(cè)人員進(jìn)行觀察。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)具有足夠的采樣速率和信號(hào)傳輸速率。高速的采樣速率保證傳感器采集到的信號(hào)能夠被完整地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，而不會(huì)發(fā)生混疊或失真;穩(wěn)定的信號(hào)傳輸速率使得采樣后的數(shù)字信號(hào)能夠流暢地展現(xiàn)給檢測(cè)人員，并且具有較快的刷新速率，使得檢測(cè)過(guò)程中不致遺漏異常的信號(hào)。
