【正文】 S C L傳 傳傳 傳 圖 31 系統(tǒng)板級(jí)結(jié)構(gòu)圖 Boardlevel structure of the system 各部分功能定義 在圖 31中，信號(hào)調(diào)理板主要接收傳感器端過來的局放信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行濾波、放大及包絡(luò)檢波等處理，并將調(diào)理后的信號(hào)輸出給 FPGA數(shù)據(jù)采集處理板。 (1) 便攜式，適用于單人移動(dòng)測(cè)量； (2) 在線測(cè)量，可帶電檢測(cè)，使用方便； (3) 高檢測(cè)靈敏度，能檢測(cè)微弱放電信號(hào)，如 1pC（或 1mV）； (4) 噪聲抑制，能消除背景噪聲干擾，具有背景測(cè)量功能； (5) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，能以記事本的形式保存診斷結(jié)果和檢測(cè)數(shù)據(jù)； (6) 觸摸屏顯示，采用 ，方便結(jié)果顯示； (7) 可外接計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)可通過 USB等方式與檢測(cè)儀互聯(lián)； (8) 具有專家診斷系統(tǒng)，對(duì)檢測(cè)到的故障進(jìn)行報(bào)警，自動(dòng)判斷故障類型并尋找故障源位置； (9) 一體化設(shè)計(jì)，采用鋰電池供電，內(nèi)置前置放大器，內(nèi)置可充電電路，無(wú)需外接電源； (10) 同步功能，具有光學(xué)同步、工頻同步和內(nèi)部模擬同步三種同步模式； (11) 具有多種測(cè)量方式，連續(xù)測(cè)量、脈沖測(cè)量、相位測(cè)量三種測(cè)量方式。 6SF 絕緣電氣設(shè)備和 XLPE 電纜由于生產(chǎn)、安裝及長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行過程中都可能造成絕緣缺陷并進(jìn)而發(fā)生局部放電，本文所設(shè)計(jì)的超 聲局部放電檢測(cè)儀主要是針對(duì)這兩類設(shè)備的局放檢測(cè)而設(shè)計(jì)的。 上海交通大學(xué)碩士論文 第二章 超聲局放信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理和傳播特性 第 16 頁(yè) a） b) 圖 25 相速度和波群速度與頻率的關(guān)系 圖中 : S0、 S S2—— 剪力波 。 上海交通大學(xué)碩士論文 第二章 超聲局放信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理和傳播特性 第 15 頁(yè) na :n階非對(duì)稱波 nb :n階對(duì)稱波 圖 24 平板內(nèi)的波形 Wave modes in plates 相速度 phC 決定波長(zhǎng) ? ,可用以下公式描述 : /phCf?? （ 226） 其中 f為頻率 。大量的附加波摻雜在其中。從圖中可以看到 ,對(duì)于兩個(gè)聲源的傳播路徑有很大的區(qū)別 [28]。若聲能為 100dBm，在 40kHz 時(shí) SF6 吸收為 26dBm[30]。不同聲波的傳播速度也不相同，縱波比橫波要快約 1 倍，而表面波的速度大約是橫波的 90%。 超聲 局放 信號(hào)的傳播特性 電力設(shè)備中的局部放電，通常是發(fā)生在設(shè)備的內(nèi)部，而用于測(cè)量聲波的接收器一般都只能安裝在設(shè)備的外殼上，于是聲波要從放電源傳播到測(cè)量點(diǎn)才能被檢測(cè)到。從物理上看質(zhì)量 Mm、力順 Cm,、力阻 Rm 三個(gè)元件的速度都相同，因此其在阻抗型類比線路圖中應(yīng)當(dāng)是串聯(lián)的。則稱 Cm 為該系統(tǒng)的力順。下面我們以氣泡為例分析局部放電產(chǎn)生超聲波過程 [25]。 如前所述， GIS發(fā)生局部放電時(shí)分子間劇烈碰撞并在宏觀上瞬間形 成一種壓力，產(chǎn)生超聲波脈沖，其中包含橫波、縱波和表面波。 3) 設(shè)計(jì)高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ，實(shí)現(xiàn)對(duì) 局部放電 信號(hào)的連續(xù)高速采樣和處理，上海交通大學(xué)碩士論文 第一章 緒論 第 8 頁(yè) 以 滿足對(duì)局部放電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和處理的要求。 近年來人們又對(duì) 利用頻譜識(shí)別局部放電模式提出了新的上海交通大學(xué)碩士論文 第一章 緒論 第 7 頁(yè) 見解 ， 隨著非線性科學(xué)和非確定性科學(xué)的發(fā)展 ， 為利用超聲波對(duì)局部放電進(jìn)行模式識(shí)別和定量提供了新的方法 ， 其研究也取得了一些新的成果 [17]，因此在先進(jìn)的傳感器以及數(shù)學(xué)分析工具的支持下 ， 有望利用超聲波法實(shí)現(xiàn)變壓器局部放電的模式識(shí)別和定量分析 。 超聲波法檢測(cè) GIS局部放電具有以 下特點(diǎn) : 易于實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè) 目前采用的超聲波法檢測(cè) GIS局部放電是利用超聲波傳感器貼在接地的 GIS外殼上進(jìn)行檢測(cè)，對(duì) GIS的運(yùn)行和操作沒有任何影響。此時(shí)，局部放電源可看 作點(diǎn)脈沖聲源，聲波以球面波的形式向四周傳播，遵循機(jī)械波的傳播規(guī)律，在不同介質(zhì)中傳播速度不同，且介質(zhì)交界處會(huì)產(chǎn)生反射和折射現(xiàn)象。該方法抗電氣干擾的能力強(qiáng)， 大量的研究表明，通 過超聲波信號(hào)測(cè)量，可對(duì)變壓器等電氣設(shè)備的局部放電進(jìn)行檢測(cè)、檢測(cè)和定位 [1516]。 當(dāng)電力設(shè)備絕緣中發(fā)生局部放電時(shí) ， 各種絕緣材料會(huì)發(fā)生分解破壞、產(chǎn)生新的生成物， 尤其是一些融于油中的特殊氣體，如 CO C2H CH C2H4 等。前者中心頻率在 500MHz 以上，帶寬十幾 MHz 或幾十 MHz，后者帶寬可達(dá)數(shù) GHz。 簡(jiǎn)單介紹如下【 812】 ： 1) 脈沖電流法。表 11 表示這一破壞過程。 如油浸式變壓器絕緣結(jié)構(gòu)主要由油 、紙 、 紙板和其它一些固體絕緣材料組成 ， 由于絕緣材料性質(zhì)不同 ， 以及絕緣內(nèi)部存在氣泡及雜質(zhì) ， 加上設(shè)計(jì)或制造上的原因 ， 使油隙、油角、空氣隙、有懸浮電位的金屬體、金屬尖角和固體絕緣表面等處極易產(chǎn)生局部放電。 3) 放電重復(fù)率 N 在放電測(cè)試時(shí)間內(nèi)，每秒鐘出現(xiàn)放電次數(shù)的平均值稱為放電重復(fù)率，其單位為次 /s。 學(xué)位論文作者簽名： 日期： 年 月 日 上海交通大學(xué)碩士論文 第一章 緒論 III 目 錄 目錄 ................................................................................................................................................ III 第一章 緒論 ............................................................................................................................... 1 局部放電概述 ............................................................................................................... 1 局部放電的定義 ............................................................................................... 1 局部放電的表征參數(shù) ....................................................................................... 1 局部放電產(chǎn)生的原因 ....................................................................................... 2 局部放電產(chǎn)生的危害 ....................................................................................... 3 局部放電的檢測(cè)方法 ................................................................................................... 3 超聲檢測(cè)法概述 ........................................................................................................... 5 本文的主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排 ............................................................................... 7 主要研究工作內(nèi)容 ........................................................................................... 7 本文的章節(jié)安排 ............................................................................................... 8 第二章 超聲局放信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理和傳播特性 ....................................................................... 9 局部放電產(chǎn)生超聲波原理 ........................................................................................... 9 電 力 聲類比 ................................................................................................... 9 局部放電產(chǎn)生超聲波機(jī)理 ............................................................................. 11 超聲局放信號(hào)的傳播特性 ......................................................................................... 12 聲波的傳播速度 ............................................................................................. 12 聲波傳播中的衰減 ......................................................................................... 13 超聲信 號(hào)路徑 ................................................................................................. 13 聲波傳播形式 ................................................................................................. 14 本章小結(jié) ..................................................................................................................... 17 第三章 超聲局部放電檢測(cè)儀的系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) ..................................................................... 18 系統(tǒng)功能定義 ............................................................................................................. 18 系統(tǒng)的應(yīng)用目標(biāo) ............................................................................................. 18 系統(tǒng)的功能特點(diǎn) ............................................................................................. 19 系統(tǒng)的性能指標(biāo) ............................................................................................. 19 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 ............................................................................................................. 20 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) ................................................................................................. 20 各部分功能定義 ..........................