超声波局部放电检测装置组成及原理

超声波局部放电检测基本原理

电力设备内部产生局部放电信号的时候，会产生冲击的振动及声音。超声波法(AEAcoustic Emission，又称声发射法)通过在设备腔体外壁上安装超声波传感器来测量局部放电信号。该方法的特点是传感器与电力设备的电气回路无任何联系，不受电气方面的干扰，但在现场使用时易受周围环境噪声或设备机械振动的影响。由于超声信号在电力设备常用绝缘材料中的衰减较大，超声波检测法的灵敏度和范围有限，但具有定位准确度高的优点。局部放电区域很小，局部放电源通常可看成点声源。

超声波局部放电检测装置组成及原理

典型的超声波局部放电检测装置一般可分为硬件系统和软件系统两大部分。硬件系统用于检测超声波信号，软件系统对所测得的数据进行分析和特征提取并做出诊断。硬件系统通常包括超声波传感器、信号处理与数据采集系统，如图4-6所示;软件系统包括人机交互界面与数据分析处理模块等。此外，根据现场检测需要，还可配备信号传导杆、耳机等配件，其中信号传导杆主要用于开展电缆终端等设备局部放电检测时，为保障检测人员安全，将超声波传感器固定在被测设备表面；耳机则用于开关柜局部放电检测时，通过可听的声音来确认是否有放电信号存在。

电力设备局部放电检测用超声波传感器通常可分为接触式传感器和非接触式传感器。接触式传感器一般通过超声耦合剂贴合在电力设备外壳上，检测外壳上传播的超声波信号;非接触式传感器则是直接检测空气中的超声波信号，其原理与接触式传感器基本一致。传感器的特性包括频响宽度、谐振频率、幅度灵敏度、工作温度等。

超声波传感器是超声法局部放电检测中的关键技术，在实际选用中应结合工作频带，灵敏度，分辨率以及现场的安装难易程度和经济效益问题等进行综合衡量。在灵敏度要求不高的场合，一般选用谐振式压电传感器。光纤传感器作为一种新发展起来的技术，有着很好的发展前景，但应用有一定困难。对于现场状况比较复杂的场合，在安装方式可实现的条件下可以考虑不同的传感器进行组合安装,这种组合可以是不同传感器对同一种安装方式的组合同一种传感器不同频带宽度的组合，这样一方面可提高检测灵敏度,另一方面可排除干扰减少误判，获取更为丰富的局部放电的信息。

信号处理与数据采集系统
信号处理与数据采集系统一般包括前端的模拟信号放大调理电路、高速AD采样、数据处理电路以及数据传输模块。由于超声波信号衰减速率较快，在前端对其进行就地放大是有必要的，且放大调理电路应尽可能靠近传感器。A/D采样将模拟信号转换为数字信号，并送入数据处理电路进行分析和处理。数据传输模块用于将处理后的数据显示出来或传入耳机等供检测人员进行观察。

数据采集系统应具有足够的采样速率和信号传输速率。高速的采样速率保证传感器采集到的信号能够被完整地转换为数字信号，而不会发生混叠或失真;稳定的信号传输速率使得采样后的数字信号能够流畅地展现给检测人员，并且具有较快的刷新速率，使得检测过程中不致遗漏异常的信号。