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超聲波局部放電定位系統(tǒng)工作原理與信號(hào)處理關(guān)鍵技術(shù)

來(lái)源:湖北鄂電科技有限公司   2025年03月25日 10:56  

  在電力設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中,局部放電是導(dǎo)致設(shè)備絕緣老化、故障頻發(fā)的重要因素。超聲波局部放電定位系統(tǒng)作為一種高效的檢測(cè)手段,在保障電力設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。深入了解其工作原理與信號(hào)處理關(guān)鍵技術(shù),對(duì)提升電力設(shè)備運(yùn)維水平意義重大。

  工作原理

  當(dāng)電力設(shè)備內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí),會(huì)伴隨產(chǎn)生超聲波信號(hào)。超聲波局部放電定位系統(tǒng)正是基于這一特性展開(kāi)工作。系統(tǒng)主要由超聲波傳感器、信號(hào)采集單元和數(shù)據(jù)分析處理單元構(gòu)成。

  超聲波傳感器負(fù)責(zé)捕捉設(shè)備周?chē)臻g中的超聲波信號(hào)。這些傳感器通常采用壓電陶瓷材料制成,當(dāng)接收到超聲波的機(jī)械振動(dòng)時(shí),壓電陶瓷會(huì)產(chǎn)生與振動(dòng)強(qiáng)度成正比的電信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的功能。多個(gè)傳感器被合理布置在設(shè)備周?chē)煌恢?,以接收局部放電產(chǎn)生的超聲波。

  信號(hào)采集單元將傳感器輸出的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波等預(yù)處理,提高信號(hào)的質(zhì)量,并按照一定的采樣頻率進(jìn)行數(shù)字化采集,將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),以便后續(xù)的數(shù)據(jù)分析處理。

  數(shù)據(jù)分析處理單元是整個(gè)系統(tǒng)的核心。通過(guò)對(duì)多個(gè)傳感器采集到的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間差分析,利用三角定位原理,能夠精確計(jì)算出局部放電發(fā)生的位置。例如,當(dāng)局部放電發(fā)生時(shí),距離放電點(diǎn)較近的傳感器會(huì)先接收到信號(hào),較遠(yuǎn)的傳感器稍后接收,根據(jù)各傳感器接收到信號(hào)的時(shí)間先后順序及時(shí)間差值,結(jié)合傳感器之間的空間位置關(guān)系,即可確定放電點(diǎn)的坐標(biāo)。

  信號(hào)處理關(guān)鍵技術(shù)

  信號(hào)采集環(huán)節(jié),高精度的 A/D 轉(zhuǎn)換器至關(guān)重要,它決定了采集信號(hào)的分辨率和準(zhǔn)確性。同時(shí),合理選擇采樣頻率,要確保能夠完整捕捉到局部放電信號(hào)的特征頻率成分,避免出現(xiàn)混疊現(xiàn)象。

  信號(hào)濾波技術(shù)用于去除采集信號(hào)中的噪聲干擾。采用帶通濾波器,根據(jù)局部放電超聲波信號(hào)的頻率范圍,設(shè)置合適的通帶,有效濾除低頻的環(huán)境噪聲和高頻的電氣干擾信號(hào),提高信號(hào)的信噪比。

  特征提取是信號(hào)處理的關(guān)鍵步驟。通過(guò)對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行分析,提取出能表征局部放電的特征參數(shù),如信號(hào)的幅值、相位、脈沖寬度等。這些特征參數(shù)為后續(xù)的放電類(lèi)型識(shí)別和定位計(jì)算提供重要依據(jù)。例如,不同類(lèi)型的局部放電產(chǎn)生的超聲波信號(hào)在幅值和脈沖寬度上具有不同的特征,利用這些特征可初步判斷放電的性質(zhì)。

  總之,超聲波局部放電定位系統(tǒng)通過(guò)巧妙的工作原理實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電的檢測(cè)與定位,借助一系列的信號(hào)處理關(guān)鍵技術(shù),提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性,為電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障預(yù)防提供了有力支持。


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