基于声学阵列的非接触式超声波变压器局部放电检测装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及电力设备状态监测技术领域,更具体地,涉及一种基于声学阵列的非接触式超声波变压器局部放电检测装置。

背景技术

[0002] 局部放电检测是依据伴随电力设备的局部放电产生的各种物理和化学现象提出的。例如,在变压器的局部放电过程中,会伴随电脉冲、超声波、电磁辐射等物理反应现象,以及一些化学反应现象,通过检测这些伴随现象能够有效地检测局部放电信号。

[0003] 目前,广泛应用于电力设备的局部放电检测方法通常包括电测法和非电测法。其中,电测法包括脉冲电流法、无线电干扰电压法和特高频检测法等。非电测法包括超声波检测法、光测法、红外检测法和化学检测法等。

[0004] 在现有的非电测法中,超声波检测法的应用最为广泛,但现有的超声波检测法的检测灵敏度不高。因此,有必要提出一种局部放电装置,以提高局部放电检测的灵敏度。

实用新型内容

[0005] 本公开的一个目的是提供一种基于声学阵列的非接触式超声波变压器局部放电检测装置。

[0006] 根据本公开的第一方面,提供一种基于声学阵列的非接触式超声波变压器局部放电检测装置,包括:麦克风阵列,采样模块和处理模块;所述麦克风阵列、所述采样模块和所述处理模块依次连接;

其中,所述麦克风阵列被配置为接收来自电力设备的超声波信号,并将所述超声波信号输出至所述采样模块;

所述采样模块被配置为将所述超声波信号转换为数字信号,并将所述数字信号输出至所述处理模块;

所述处理模块被配置为根据所述数字信号,判断所述电力设备是否存在局部放电现象。

[0007] 可选地,所述麦克风阵列中包括多个麦克风;所述多个麦克风按照预设规则进行排列。

[0008] 可选地,所述采样模块包括多个采样芯片;每个所述采样芯片包括一路或多路采样通道。

[0009] 可选地,所述麦克风阵列中麦克风的数量与所述采样通道的数量相匹配。

[0010] 可选地,所述采样通道的采样频率不小于160KHz。

[0011] 可选地,所述处理模块被配置为:判断从所述数字信号中是否提取出超声局部放电特征以及超声局部放电信号的方向,根据判断结果判断所述电力设备是否存在局部放电现象;并在判断存在局部放电现象时,确定出局部放电的位置。

[0012] 可选地,所述处理模块为高速数字信号DSP处理器、多核ARM处理器或者现场可编程逻辑门阵列FPGA处理器。

[0013] 可选地,所述装置还包括:

通信模块,所述通信模块与所述处理模块连接;

所述通信模块被配置为接收所述处理模块输出的所述处理结果,并将所述处理结果发送至服务器;其中,所述处理结果为存在局部放电现象以及局部放电的位置信息,或者,所述处理结果为不存在局部放电现象。

[0014] 可选地,所述通信模块的通信方式被配置为:光纤通信,接口网络通信,串口通信以及无线通信中的任意一种。

[0015] 可选地,所述装置还包括:

电源模块,所述电源模块分别与所述麦克风阵列、所述采样模块、所述处理模块和所述通信模块连接;

所述电源模块被配置为向所述麦克风阵列、所述采样模块、所述处理模块和所述通信模块提供电能。

[0016] 根据本公开的一个实施例,通过设置接收来自电力设备的超声波信号,并将所述超声波信号输出至所述采样模块的麦克风阵列、将所述超声波信号转换为数字信号,并将所述数字信号输出至所述处理模块的采样模块、以及根据所述数字信号,判断所述电力设备是否存在局部放电现象的处理模块,这样,通过采用无电气连接的方式检测电力设备是否存放局部放电现象,使用更加方便和安全,且采用麦克风阵列检测超声波信号,提高了电力设备的局部放电检测的灵敏度。

[0017] 通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述,本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

[0018] 构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例,并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。

[0019] 图1示出了本公开实施例的基于声学阵列的非接触式超声波变压器局部放电检测装置的结构示意图;

图2~图4示出了本公开实施例的基于声学阵列的非接触式超声波变压器局部放电检测装置的麦克风阵列的排布示意图。

具体实施方式

[0020] 现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

[0021] 以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

[0022] 对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

[0023] 在这里示出和讨论的所有例子中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

[0024] 应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

[0025] 在对于局部放电现象进行检测的方案中,超声波检测法具有最广阔的发展前景,为了更好的发挥超声波局部放电检测的优势,本公开实施例将麦克风阵列引入局部放电检测装置中,利用麦克风阵列检测超声波信号,并对超声波信号进行处理,得到波达方向估计和空间定位,从而实现局部放电现象的非接触检测和定位。下面结合附图对本公开实施例提供的局部放电检测装置进行详细说明。

[0026] 图1示出了本公开实施例的基于声学阵列的非接触式超声波变压器局部放电检测装置的结构示意图。如图1所示,本实施例的基于声学阵列的非接触式超声波变压器局部放电检测装置可以包括:麦克风阵列,采样模块和处理模块;所述麦克风阵列、所述采样模块和所述处理模块依次连接。

[0027] 其中,所述麦克风阵列被配置为接收来自电力设备的超声波信号,并将所述超声波信号输出至所述采样模块;所述采样模块被配置为将所述超声波信号转换为数字信号,并将所述数字信号输出至所述处理模块;所述处理模块被配置为根据所述数字信号,判断所述电力设备是否存在局部放电现象。其中,所述电力设备例如可以是变压器。

[0028] 具体的,所述麦克风阵列中包括多个麦克风;所述多个麦克风按照预设规则进行排列。如图2所示,所述麦克风阵列中的麦克风数量可以为任意数量,例如,所述麦克风阵列中的麦克风数量为8个、16个或64个,本实施例对此不作具体限定。

[0029] 麦克风阵列中的多个麦克风,可以将空间中可听音和超声波信号转换为电信号,其中,每个麦克风可以独立的接收空间中传播的超声波信号。由于每个麦克风在麦克风阵列中的位置不同,因此,对于同一个声源发出的超声波信号,每个麦克风接收到的信号的强度和相位是不同的,本实施例的基于声学阵列的非接触式超声波变压器局部放电检测装置可以对来自不同麦克风的超声波信号进行处理和分析,从而确定声源的位置。

[0030] 需要说明的是,所述麦克风阵列中的麦克风数量越多,信号的处理就越复杂,相应的,检测的灵敏度就越高,根据超声波信号的方向定位就越准确。

[0031] 在本实施例中,所述采样模块接收到的输入信号为来自麦克风阵列的超声波信号,该超声波信号为模拟量信号,所述采样模块可以将所述模拟量信号转换为适合处理模块处理的数字量信号。

[0032] 在实际应用中,所述采样模块的采样频率和采样位宽应该足够高,以采用高精度表征超声波信号。具体的,所述采样模块可以包括多个采样芯片;每个所述采样芯片包括一路或多路采样通道。所述麦克风阵列中麦克风的数量与所述采样通道的数量相匹配。

[0033] 在一个例子中,为了能够高精度的表征超声波信号,每个采样通道的采样频率应不小于160KHz。例如,典型的采样频率为256KHz;每个采样通道的采样位宽的典型值应为16Bits。本实施例不以此为限。

[0034] 在本实施例中,所述处理模块用于对采样模块输出的多路数字信号进行处理,具体的,所述处理模块被配置为:判断从所述数字信号中是否提取出超声局部放电特征以及超声局部放电信号的方向,根据判断结果判断所述电力设备是否存在局部放电现象;并在判断存在局部放电现象时,确定出局部放电的位置。

[0035] 可选的,所述处理模块可以为高速数字信号(Digital Signal Processing,DSP)处理器、多核ARM处理器或者现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)处理器。其中,FPGA处理器的数量为单颗或多颗。

[0036] 进一步地,本实施例的基于声学阵列的非接触式超声波变压器局部放电检测装置还可以包括:通信模块,所述通信模块与所述处理模块连接;所述通信模块被配置为接收所述处理模块输出的所述处理结果,并将所述处理结果发送至服务器;其中,所述处理结果为存在局部放电现象以及局部放电的位置信息,或者,所述处理结果为不存在局部放电现象。

[0037] 在一个例子中,所述通信模块的通信方式被配置为:光纤通信方式,接口网络通信方式,串口通信方式以及无线通信方式中的任意一种。其中,所述接口网络通信方式例如是RJ45网络通信方式,所述串口通信方式例如是RS485串口通信方式,所述无线通信方式为2G/3G/4G/5G无线通信方式。

[0038] 进一步地,本实施例的基于声学阵列的非接触式超声波变压器局部放电检测装置还可以包括:电源模块,所述电源模块分别与所述麦克风阵列、所述采样模块、所述处理模块和所述通信模块连接;所述电源模块被配置为向所述麦克风阵列、所述采样模块、所述处理模块和所述通信模块提供电能。

[0039] 在一个例子中,所述电源模块的输入电压为常用的220V交流电源或110V/220V直流电源。所述电源模块的输出电压为其他各个模块所需的电源电压,一般为3.3V或5V等。在实际应用中,电源模块输出的每一路电压的供电能力均应满足对于模块的功耗需求,本实施例在此不作具体限定。

[0040] 本实施例的基于声学阵列的非接触式超声波变压器局部放电检测装置,通过设置接收来自电力设备的超声波信号,并将所述超声波信号输出至所述采样模块的麦克风阵列、将所述超声波信号转换为数字信号,并将所述数字信号输出至所述处理模块的采样模块、以及根据所述数字信号,判断所述电力设备是否存在局部放电现象的处理模块,这样,通过采用无电气连接的方式检测电力设备是否存放局部放电现象,使用更加方便和安全,且采用麦克风阵列检测超声波信号,提高了电力设备的局部放电检测的灵敏度。

[0041]  虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域的技术人员应该理解,以上示例仅是为了进行说明,而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解,可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下,对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。