超聲波局部放電檢測基本原理

電力設備內(nèi)部產(chǎn)生局部放電信號的時候，會產(chǎn)生沖擊的振動及聲音。超聲波法(AEAcoustic Emission，又稱聲發(fā)射法)通過在設備腔體外壁上安裝超聲波傳感器來測量局部放電信號。該方法的特點是傳感器與電力設備的電氣回路無任何聯(lián)系，不受電氣方面的干擾，但在現(xiàn)場使用時易受周圍環(huán)境噪聲或設備機械振動的影響。由于超聲信號在電力設備常用絕緣材料中的衰減較大，超聲波檢測法的靈敏度和范圍有限，但具有定位準確度高的優(yōu)點。局部放電區(qū)域很小，局部放電源通常可看成點聲源。

超聲波局部放電檢測裝置組成及原理

典型的超聲波局部放電檢測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)用于檢測超聲波信號，軟件系統(tǒng)對所測得的數(shù)據(jù)進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)包括人機交互界面與數(shù)據(jù)分析處理模塊等。此外，根據(jù)現(xiàn)場檢測需要，還可配備信號傳導桿、耳機等配件，其中信號傳導桿主要用于開展電纜終端等設備局部放電檢測時，為保障檢測人員安全，將超聲波傳感器固定在被測設備表面；耳機則用于開關柜局部放電檢測時，通過可聽的聲音來確認是否有放電信號存在。

電力設備局部放電檢測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超聲耦合劑貼合在電力設備外殼上，檢測外殼上傳播的超聲波信號;非接觸式傳感器則是直接檢測空氣中的超聲波信號，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中的關鍵技術，在實際選用中應結合工作頻帶，靈敏度，分辨率以及現(xiàn)場的安裝難易程度和經(jīng)濟效益問題等進行綜合衡量。在靈敏度要求不高的場合，一般選用諧振式壓電傳感器。光纖傳感器作為一種新發(fā)展起來的技術，有著很好的發(fā)展前景，但應用有一定困難。對于現(xiàn)場狀況比較復雜的場合，在安裝方式可實現(xiàn)的條件下可以考慮不同的傳感器進行組合安裝,這種組合可以是不同傳感器對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。

信號處理與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
信號處理與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般包括前端的模擬信號放大調(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。由于超聲波信號衰減速率較快，在前端對其進行就地放大是有必要的，且放大調(diào)理電路應盡可能靠近傳感器。A/D采樣將模擬信號轉換為數(shù)字信號，并送入數(shù)據(jù)處理電路進行分析和處理。數(shù)據(jù)傳輸模塊用于將處理后的數(shù)據(jù)顯示出來或傳入耳機等供檢測人員進行觀察。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應具有足夠的采樣速率和信號傳輸速率。高速的采樣速率保證傳感器采集到的信號能夠被完整地轉換為數(shù)字信號，而不會發(fā)生混疊或失真;穩(wěn)定的信號傳輸速率使得采樣后的數(shù)字信號能夠流暢地展現(xiàn)給檢測人員，并且具有較快的刷新速率，使得檢測過程中不致遺漏異常的信號。