一種金屬封閉母線設備交流耐壓放電故障定位系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種金屬封閉母線設備交流耐壓放電故障定位系統，屬于金屬封閉母線設備的故障定位技術領域。
【背景技術】
[0002]金屬封閉母線設備是指用金屬外殼將導體連同絕緣封閉起來的組合體，電力設備中常見的是開關柜設備和GIS設備。由于施工現場條件復雜、空氣濕度大、懸浮顆粒多等情況，嚴重影響到現場安裝尤其是母線部分的安裝水平，同時設備運輸過程中的不可預知因素對設備完好狀態也有一定影響。交流耐壓試驗是在金屬封閉母線設備安裝完畢后最為關鍵的試驗，是檢驗設備是否具有絕緣結構或安裝缺陷的重要手段，耐壓試驗不合格的設備不允許投產。
[0003]長久以來，一直缺乏對金屬封閉母線設備放電故障進行快速、準確定位的裝置。采取的是安排試驗人員在各個位置逐個進行監聽，辨別放電聲音，通過相互比較判斷確定放電位置的方式；一方面，無法避免多次測試給設備和儀器帶來的損傷，且僅靠主觀進行判斷，缺乏相關定量數據的支撐，另一方面監聽人員的人身安全也存在著一定的隱患。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種結構簡單，使用方便可靠，能實現放電故障的快速、準確定位，提升工作效率，避免多次試驗對設備和儀器的損害，適合現場應用的金屬封閉母線設備交流耐壓放電故障定位系統。
[0005]本發明的目的是通過如下技術方案來完成的，所述的一種金屬封閉母線設備交流耐壓放電故障定位系統，它主要由一個主機和多個信號采集終端組成，所述的信號采集終端采用吸附式結構并被放置于需要監測的區域，采集聲音分貝值、顯示聲音數值，對數值進行加工處理并傳輸至主機；所述的主機包括一帶有主機信號無線傳輸裝置的數據處理中心，該主機接收信號采集終端的數據信號并進行遠程控制和圖形化分析處理。
[0006]本發明優選的是:所述的信號采集終端由一安裝在箱殼體內采集聲音模擬信號的拾音器，連接所述拾音器并將其采集的模擬信號進行放大的放大器和濾波器，并經過相連的A/D轉換器后連接于信號處理的由副控MCU以及外圍電路構成的第一高速處理器；所述的主機包括人機交互模塊，也由主控MCU以及外圍電路構成的第二高速處理器，電源電路，數據顯示模塊以及無線通訊模塊。
[0007]本發明優選的是:所述箱殼體底部的四個角部分別設置有一個可靠吸附于金屬封閉母線設備外壁上的真空吸盤；所述箱殼體的上面設置有顯示屏，另在箱殼體內還安裝有為信號采集終端電池提供穩定電源的電池和充放電管理電路；
所述的拾音器由麥克風構成，該拾音器通過連接一阻抗變換MOS管后連接于第一級聲音放大電路，在所述第一級聲音放大電路后依次相接有濾波電路和聲音加權電路，其后連接著三級放大電路，最后連接于第一高速處理器； 所述的主機通過主通訊電路與主機中附設在第一高速處理器中的副通訊電路無線連接，所述主控MCU采用大容量高速度的ARM芯片，其上相連有由液晶顯示電路和液晶屏組成的數據顯示模塊。
[0008]本發明進一步優選的是:所述的主通訊電路采用RF905無線通訊模塊，并在線路板上形成一無線通訊接口電路；所述的副通訊電路也采用RF905無線通訊模塊，采用SPI通訊模式；
所述的濾波電路由一運放U6D及其前面的電容電阻組成，所述的聲音加權電路由一能衰減對人耳不敏感低頻信號、保留較敏感高頻信號的運放U6A構成，其后連接的信號三級放大電路由第一運放U6B、第二運放U7A以及第三運放U7D依次連接而成；
所述第一高速處理器的副控MCU由電源電路、副通訊電路、模數轉換電路、LCD驅動電路組成。
[0009]所述的電源電路由兩極降壓穩壓電路和一級電壓反轉電路組成；模數轉換電路采用ARM芯片內部的ADC部分實現。
[0010]本發明采用聲音分貝值采集法的原理，填補了目前在金屬封閉母線設備交流耐壓放電故障定位領域缺少相關設備的空白，整個系統使用方法簡單靈活，設備輕巧便攜；具有結構簡單，使用方便可靠，能實現放電故障的快速、準確定位，提升工作效率，避免多次試驗對設備和儀器的損害，適合現場應用等特點。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明所述系統的組成示意圖。
[0012]圖2是本發明所述聲音采集終端構成示意圖。
[0013]圖3是本發明所述采樣電路原理圖。
[0014]圖4是本發明所述所述信號采集和一級放大電路圖。
[0015]圖5是本發明所述信號濾波及加權電路原理圖。
[0016]圖6是本發明所述信號三級放大電路原理圖。
[0017]圖7是本發明所述一級放大之后的絕對值電路圖。
[0018]圖8是本發明所述副通訊電路圖。
[0019]圖9是本發明所述模數轉換電路圖。
[0020]圖10是本發明所述IXD驅動電路圖。
[0021]圖11是本發明所述主機構成框圖。
[0022]圖12是本發明主控MCU電路總體原理圖。
[0023]圖13是本發明所述主機電源電路圖。
[0024]圖14是本發明所述主機液晶顯示電路圖。
[0025]圖15是本發明所述主控MCU電路原理圖。
【具體實施方式】
[0026]下面將結合附圖對本發明作詳細的說明:圖1所示，本發明所述的一種金屬封閉母線設備交流耐壓放電故障定位系統，它主要由一個主機I和多個信號采集終端2組成，所述的信號采集終端采用吸附式結構并被放置于需要監測的區域，采集聲音分貝值、顯示聲音數值，對數值進行加工處理并傳輸至主機；所述的主機包括一帶有主機信號無線傳輸裝置的數據處理中心，該主機接收信號采集終端的數據信號并進行遠程控制和圖形化分析處理。
[0027]圖2所示，所述的信號采集終端由一安裝在箱殼體內采集聲音模擬信號的拾音器3，連接所述拾音器并將其采集的模擬信號進行放大的放大器和濾波器4，并經過相連的A/D轉換器5后連接于信號處理的由副控MCU以及外圍電路構成的第一高速處理器6 ;
圖11所示，所述的主機包括人機交互模塊7，也由主控MCU以及外圍電路構成的第二高速處理器8，電源電路9，數據顯示模塊10以及無線通訊模塊11，它主要由副通訊電路組成。
[0028]本發明所述箱殼體底部的四個角部分別設置有一個可靠吸附于金屬封閉母線設備外壁上的真空吸盤；所述箱殼體的上面設置有顯示屏，另在箱殼體內還安裝有為信號采集終端電池提供穩定電源的電池和充放電管理電路12 ；
所述的拾音器由麥克風構成，該拾音器通過連接一阻抗變換MOS管后連接于第一級聲音放大電路，在所述第一級聲音放大電路后依次相接有濾波電路和聲音加權電路，其后連接著三級放大電路，最后連接于第一高速處理器；
所述的主機通過主通訊電路與主機中附設在第一高速處理器中的副通訊電路無線連接，所述主控MCU采用大容量高速度的ARM芯片，其上相連有由液晶顯示電路和液晶屏組成的數據顯示模塊。
[0029]本發明所述的主通訊電路采用RF905無線通訊模塊，并在線路板上形成一無線通訊接口電路；所述的副通訊電路也采用RF905無線通訊模塊，采用SPI通訊模式；
所述的濾波電路由一運放U6D及其前面的電容電阻組成，所述的聲音加權電路由一能衰減對人耳不敏感低頻信號、保留較敏感高頻信號的運放U6A構成，其后連接的信號三級放大電路由第一運放U6B、第二運放U7A以及第三運放U7D依次連接而成；
所述第一高速處理器的副控MCU由電源電路、副通訊電路、模數轉換電路、LCD驅動電路組成。
[0030]所述的電源電路由兩極降壓穩壓電路和一級電壓反轉電路組成；模數轉換電路采用ARM芯片內部的ADC部分實現。
[0031]本發明在金屬封閉母線設備交流耐壓試驗時，可以實現以下功能:
(O交流耐壓試驗時放電故障的快速、準確定位；
在“峰值保持”模式下，一次耐壓試驗結束后，將多個終端進行比較，即可查找放電缺陷所在位置。同時可根據柱狀圖反映的各終端峰值的情況，比較判別，判斷數值最大的終端所在位置即為放電缺陷位置。采用該系統僅需操作I次就能準確判斷放電位置，實現了金屬封閉母線設備交流耐壓試驗時放電故障的快速、準確定位。
[0032](2)評估設備絕緣狀態，避免設備耐壓擊穿；
一般情況下交流耐壓試驗過程中從電暈放電到絕緣擊穿是一個逐漸發展的過程，該系統在“實時數據”模式下可以實時監測終端所在位置的聲音量值，通過聲音量值的變化情況可以評估金屬封閉母線設備的絕緣狀態，從而在設備擊穿之前進行相應處理，避免設備擊穿對其造成的難以恢復的永久性傷害。
[0033](3)提升交流耐壓試驗過程中放電故障查找的安全性；系統采用非接觸式測量，試驗人員在試驗前將終端吸附于設備外壁后，即可遠距離監測放電聲音的大小，相對于傳統的采用試驗人員近距離監聽的故障查找方式更加安全。
[0034]實施例:本發明采用“I臺主機+N個終端”的工作方式，具有“峰值保持”和“實時數據”兩種工作模式，如圖1所示。
[0035]主機接收終端數據信號并進行遠程控制和圖形化分析處理，采集終端采用吸附式結構，放置于需要監測的區域，用來采集聲音分貝值信號、顯示聲音數值、對數值進行加工處理并傳輸至主機。
[0036]本發明所述的采集終端構成見圖2所示，拾音器采集到的聲音的模擬信號經信號放大及濾波、AD轉換后，經過高速處理器處理，一方面通過無線通訊的方式，將數字信號傳輸至主機，另一方面在數字顯示屏上進行數值的顯示；同時包含電池及其充放電管理電路，為終端工作時提供穩定的電源。
[0037]聲音采集終端的實現主要包括采樣電路和MCU電路，見圖3所示。
[0038]采樣部分原理圖主要包括以下幾個部分:聲音信號采集及一級放大電路；信號濾波及加權電路；信號三級放大電路；信號取絕對值電路。
[0039]其中信號采集及一級放大電路如圖4所示:
MICl為麥克風，聲音信號通