一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)方法及系統(tǒng)，包括以下步驟：S1:選定一個(gè)被測(cè)點(diǎn)，超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波信號(hào);S2:使所述超聲波信號(hào)傳播入變壓器內(nèi)部；S3:超聲波接收探頭接收回波信號(hào)，并轉(zhuǎn)化成回波電信號(hào)；S4:對(duì)所述回波電信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化處理；S5:根據(jù)優(yōu)化處理的回波電信號(hào)計(jì)算超聲波信號(hào)在變壓器內(nèi)部的傳播時(shí)間；S6:對(duì)超聲波在變壓器內(nèi)部傳播的路徑進(jìn)行接收補(bǔ)償，進(jìn)而獲得被測(cè)點(diǎn)距變壓器外殼距離；S7:在變壓器外殼移動(dòng)超聲波探頭到下一個(gè)被測(cè)點(diǎn)，重復(fù)S1-S6；S8:測(cè)試全部被測(cè)點(diǎn)后，處理數(shù)據(jù)，給出變壓器繞組變形診斷報(bào)告。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了變壓器繞組變形的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，易于運(yùn)用到實(shí)際中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力信息檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，其涉及一種基于超聲波的變壓器繞組變形在 線(xiàn)檢測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電力變壓器重要而且昂貴，在運(yùn)輸過(guò)程中由于意外碰撞或系統(tǒng)短路故障的強(qiáng)大電 動(dòng)力的作用，可能會(huì)立即損壞，但一般僅發(fā)生某種程度的繞組變形，此時(shí)如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和 修復(fù)變形，將可能引發(fā)電力系統(tǒng)故障。變壓器繞組變形之后，有的立即發(fā)生損壞事故，有的 則仍可以長(zhǎng)時(shí)間地運(yùn)行。繞組已發(fā)生變形的變壓器常會(huì)在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)繼續(xù)運(yùn)行，如不能 得到適時(shí)的維修，累積效應(yīng)會(huì)進(jìn)一步發(fā)展，即使不再出現(xiàn)短路事故，也會(huì)導(dǎo)致變壓器非正常 地退出運(yùn)行。正確及時(shí)的變形檢測(cè)能保證變壓器故障元件得到及時(shí)的替換，無(wú)故障元件得 到最大限度的使用，從而延長(zhǎng)變壓器的實(shí)際使用壽命。
[0003] 近年來(lái)有關(guān)變壓器繞組邊形檢測(cè)的研究越來(lái)越多，提出了大量的檢測(cè)方法。由于 我國(guó)電力電力變壓器投入電網(wǎng)的數(shù)量不斷在增大，傳統(tǒng)的離線(xiàn)檢測(cè)方法已很難滿(mǎn)足要求。 傳統(tǒng)的短路阻抗法、低壓脈沖法、頻響分析法在繞組變形的檢測(cè)中取得了一些效果，但這些 傳統(tǒng)方法都存在著不能在線(xiàn)檢測(cè)，靈敏性差，抗干擾能力較低，數(shù)據(jù)獲取困難等諸多缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)方法，以解決 現(xiàn)有的變壓器繞組變形不能在線(xiàn)檢測(cè)的問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明的第二目的在于提供一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)方法，以 解決現(xiàn)有的變壓器繞組變形不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，以致不能適時(shí)維修的問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明的第三目的在于提供一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)方法，以 解決現(xiàn)有的變壓器繞組變形檢測(cè)方法存在著靈敏性差，抗干擾能力較低，數(shù)據(jù)獲取困難等 問(wèn)題。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)方法， 包括以下步驟：
[0008] S1 :在變壓器外殼上選定一個(gè)被測(cè)點(diǎn)，發(fā)射超聲波信號(hào)，并開(kāi)始計(jì)時(shí)；
[0009] S2 :接收所述超聲波信號(hào)的回波信號(hào)，并轉(zhuǎn)化成回波電信號(hào)；
[0010] S3 :對(duì)所述回波電信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化處理，并停止計(jì)時(shí)；
[0011] S4 :對(duì)超聲波傳播路徑進(jìn)行接收補(bǔ)償，計(jì)算被測(cè)點(diǎn)距變壓器外殼距離；
[0012] S5 :尋找下一個(gè)被測(cè)點(diǎn)，重復(fù)S1-S4 ;
[0013] S6 :測(cè)試全部被測(cè)點(diǎn)后，處理距離數(shù)據(jù)，給出變壓器繞組變形診斷報(bào)告。
[0014] 較佳地，所述步驟S1進(jìn)一步包括：通過(guò)一高頻振蕩電路產(chǎn)生高頻方波脈沖，所述 高頻方波脈沖通過(guò)激勵(lì)電路激勵(lì)超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波信號(hào)。
[0015] 較佳地，所述步驟S1進(jìn)一步包括：通過(guò)自激振蕩電路產(chǎn)生高頻振蕩信號(hào)對(duì)壓電晶 片進(jìn)行激勵(lì)，產(chǎn)生所述高頻方波脈沖，使所述超聲波發(fā)射探頭發(fā)射相應(yīng)頻率的超聲波。
[0016] 較佳地，所述步驟S1進(jìn)一步包括：參考超聲波通信的調(diào)制方法，通過(guò)改變振蕩波 形占空比的方式得到一個(gè)特殊的振蕩信號(hào)，使所述超聲波接收探頭接收到的所述回波信號(hào) 與干擾信號(hào)的波形明顯不同。
[0017] 較佳地，所述步驟S1進(jìn)一步包括：采用低頻軟探頭及超聲波耦合劑去除空氣薄 層，使所述超聲波信號(hào)順利傳播進(jìn)入變壓器內(nèi)部。
[0018] 較佳地，所述步驟S2進(jìn)一步包括：通過(guò)超聲波接收探頭接收回波信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為 回波電信號(hào)。
[0019] 較佳地，所述步驟S3具體包括：首先，對(duì)所述回波電信號(hào)進(jìn)行放大濾波處理，輸出 放大濾波信號(hào)；其次，將所述放大濾波信號(hào)進(jìn)行時(shí)間增益補(bǔ)償或比較整形的優(yōu)化處理，并輸 出優(yōu)化處理的信號(hào)；最后，優(yōu)化處理后停止計(jì)時(shí)。
[0020] 較佳地，所述步驟S3進(jìn)一步包括：進(jìn)行時(shí)間增益補(bǔ)償時(shí)，計(jì)算因吸收而使聲強(qiáng)增 益減少的分貝數(shù)；依據(jù)超聲波在傳播距離上幅度減少的分貝數(shù)與超聲波穿過(guò)該距離的時(shí)間 的關(guān)系對(duì)衰減的回波信號(hào)進(jìn)行增益補(bǔ)償，使接收的回波信號(hào)波形恢復(fù)，并對(duì)波形恢復(fù)的信 號(hào)進(jìn)行二級(jí)放大。
[0021] 較佳地，所述步驟S4進(jìn)一步包括：停止計(jì)時(shí)后，獲得超聲波傳播時(shí)間；測(cè)量溫度， 依據(jù)該溫度值計(jì)算當(dāng)前聲速，根據(jù)當(dāng)前聲速及傳播時(shí)間進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
[0022] 較佳地，所述步驟S4具體包括：根據(jù)發(fā)射超聲波信號(hào)位置距變壓器外殼中心位 置的距離計(jì)算接收回波信號(hào)的位置距變壓器外殼中心位置的距離，調(diào)整接收回波信號(hào)的位 置，并根據(jù)計(jì)時(shí)的時(shí)間計(jì)算被測(cè)點(diǎn)距變壓器外殼距離。
[0023] 本發(fā)明還提供了一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)，包括單片機(jī)、 發(fā)射探頭、接收探頭、信號(hào)優(yōu)化模塊、溫度補(bǔ)償電路及定時(shí)器；
[0024] 所述超聲波發(fā)射探頭發(fā)送超聲波信號(hào)，同時(shí)所述單片機(jī)控制所述定時(shí)器開(kāi)始計(jì) 時(shí)；所述超聲波接收探頭接收所述超聲波信號(hào)的回波信號(hào)，并將回波信號(hào)轉(zhuǎn)化為回波電信 號(hào)輸出；所述信號(hào)優(yōu)化模塊對(duì)所述回波電信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化處理后輸出優(yōu)化回波信號(hào)至所述單 片機(jī)，同時(shí)所述單片機(jī)控制所述定時(shí)器停止計(jì)時(shí)，定時(shí)器輸出計(jì)時(shí)信號(hào)；所述溫度補(bǔ)償電路 測(cè)量溫度，并將溫度信號(hào)輸入所述單片機(jī)；
[0025] 所述單片機(jī)接收所述溫度信號(hào)、計(jì)時(shí)信號(hào)以及優(yōu)化回波信號(hào)，根據(jù)所述溫度信號(hào)、 計(jì)時(shí)信號(hào)，對(duì)所述優(yōu)化回波信號(hào)的傳播路徑進(jìn)行溫度補(bǔ)償，計(jì)算被測(cè)點(diǎn)距變壓器外殼距離。
[0026] 較佳地，還包括電源驅(qū)動(dòng)電路，所述電源驅(qū)動(dòng)電路包括高頻振蕩電路、激勵(lì)電路及 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電路；所述1?頻振蕩電路用于廣生1?頻方波脈沖，所述激勵(lì)電路用于在1?頻方 波脈沖作用下激勵(lì)所述發(fā)射探頭發(fā)射超聲波信號(hào)；所述單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)所述單片 機(jī)。
[0027] 較佳地，所述信號(hào)優(yōu)化模塊包括時(shí)間增益補(bǔ)償電路、二級(jí)放大電路及比較整形電 路；
[0028] 所述時(shí)間增益補(bǔ)償電路設(shè)置有第一閾值，所述比較整形電路設(shè)置有第二閾值，所 述第一閾值用于選擇傳輸距離大于一定距離的回波信號(hào)，所述第二閾值用于選擇傳輸距離 小于該一定距離的回波信號(hào)；
[0029] 當(dāng)回波信號(hào)不符合所述第二閾值時(shí)，所述放大濾波信號(hào)輸入所述時(shí)間增益補(bǔ)償電 路處理后輸出時(shí)間增益補(bǔ)償信號(hào)，所述時(shí)間增益補(bǔ)償信號(hào)輸入二級(jí)放大電路處理后輸出二 次放大的信號(hào)至所述單片機(jī)；
[0030] 當(dāng)回波信號(hào)不符合所述第一閾值時(shí)，所述放大濾波信號(hào)輸入所述比較整形電路處 理后輸出比較整形信號(hào)至所述單片機(jī)。
[0031] 本發(fā)明公開(kāi)了基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)方法及系統(tǒng)，具有檢測(cè)過(guò)程 不受電磁干擾，直觀(guān)反映繞組變形部位和程度，可在變壓器運(yùn)行狀態(tài)下實(shí)時(shí)檢測(cè)等一系列 優(yōu)點(diǎn)。
[0032] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：
[0033] 第一，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了變壓器繞組形的不停機(jī)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。通過(guò)采用超聲波測(cè)距，超聲 波信號(hào)不會(huì)干擾電信號(hào)，電信號(hào)也不會(huì)影響超聲波的測(cè)距，使得測(cè)量時(shí)不必關(guān)閉變壓器，從 而不影響其正常的變壓工作，抗干擾能力較高。
[0034] 第二，本發(fā)明可直觀(guān)的判斷變壓器繞組變形的具體位置。通過(guò)采用掃描測(cè)量變壓 器外殼表面各點(diǎn)距離變壓器繞組的距離，形成一組變壓器外殼至變壓器繞組距離的數(shù)據(jù)報(bào) 告，可以直接與未變壓器的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，即可分析得出當(dāng)前變壓器繞組的變形情況， 數(shù)據(jù)獲取容易，且數(shù)據(jù)報(bào)告直觀(guān)易懂。
[0035] 第三，本發(fā)明易于運(yùn)用到實(shí)際工程中。采用基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢 測(cè)系統(tǒng)，其超聲波探頭發(fā)送及接收信號(hào)，由單片機(jī)及相應(yīng)的其他信號(hào)處理電路即可完成距 離測(cè)量工作，靈敏度較高，便于操作和使用，適合大規(guī)模推廣至實(shí)際的變壓器繞組變形檢測(cè) 的作業(yè)中。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0036] 圖1是本發(fā)明一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)方法的流程圖；
[0037] 圖2為本發(fā)明的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)組成框圖；
[0038] 圖3變壓器繞組基本測(cè)量情況示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0039] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的實(shí)施和保護(hù)范 圍不限于此：
[0040] 本實(shí)施例中提供了一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)，如圖2所 示，包括單片機(jī)、發(fā)射探頭、接收探頭、信號(hào)優(yōu)化模塊、溫度補(bǔ)償電路及定時(shí)器；
[0041] 工作時(shí)，首先由電源驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射探頭發(fā)送超聲波信號(hào)，電源驅(qū)動(dòng)電 路包括1?頻振蕩電路、激勵(lì)電路及單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電路；1?頻振蕩電路廣生1?頻方波脈沖，激勵(lì) 電路在高頻方波脈沖作用下激勵(lì)發(fā)射探頭發(fā)射超聲波信號(hào)；同時(shí)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)單片 機(jī)開(kāi)始工作，并由單片機(jī)控制定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。
[0042] 其次，超聲波接收探頭接收所發(fā)送的超聲波信號(hào)的回波信號(hào)，并將回波信號(hào)轉(zhuǎn)化 為回波電信號(hào)輸出；信號(hào)優(yōu)化模塊對(duì)回波電信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化處理：信號(hào)優(yōu)化模塊包括時(shí)間增 益補(bǔ)償電路、二級(jí)放大電路及比較整形電路；
[0043] 時(shí)間增益補(bǔ)償電路設(shè)置有第一閾值，比較整形電路設(shè)置有第二閾值，本實(shí)施例中， 時(shí)間增益補(bǔ)償電路的第一閾值用于選擇傳輸距離大于50cm的回波信號(hào)，S卩小于50cm的信 號(hào)會(huì)被自動(dòng)剔除，此時(shí)小于50cm的放大濾波信號(hào)經(jīng)比較整形電路進(jìn)入單片機(jī)；比較整形電 路的第二閾值用于選擇傳輸距離小于50cm的回波信號(hào)，即大于50cm的信號(hào)會(huì)由于衰減較 多而被自動(dòng)剔除無(wú)法接收，此時(shí)大于50cm的信號(hào)會(huì)經(jīng)由時(shí)間增益補(bǔ)償電路和二級(jí)放大電 路進(jìn)入單片機(jī)。
[0044] 其中，放大濾波信號(hào)輸入時(shí)間增益補(bǔ)償電路處理后輸出時(shí)間增益補(bǔ)償信號(hào)，時(shí)間 增益補(bǔ)償信號(hào)輸入二級(jí)放大電路處理后輸出二次放大的信號(hào)作為優(yōu)化回波信號(hào)至單片機(jī)； 放大濾波信號(hào)輸入比較整形電路處理后輸出比較整形信號(hào)作為優(yōu)化回波信號(hào)至單片機(jī)。 [0045] 單片機(jī)接收到優(yōu)化回波信號(hào)后，控制定時(shí)器停止計(jì)時(shí)，定時(shí)器輸出計(jì)時(shí)信號(hào)至單 片機(jī)；同時(shí)溫度補(bǔ)償電路測(cè)量溫度，并將溫度信號(hào)輸入單片機(jī)。
[0046] 單片機(jī)接收溫度信號(hào)、計(jì)時(shí)信號(hào)以及優(yōu)化回波信號(hào)，根據(jù)溫度信號(hào)、計(jì)時(shí)信號(hào)對(duì)優(yōu) 化回波信號(hào)的傳播路徑進(jìn)行溫度補(bǔ)償，計(jì)算被測(cè)點(diǎn)距變壓器外殼距離。
[0047] 本實(shí)施例還提供一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)方法，參看圖1，該方 法包括以下步驟：
[0048] S1 :選定一個(gè)被測(cè)點(diǎn)，超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波信號(hào)。
[0049] 電源驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)一高頻振蕩電路產(chǎn)生高頻方波脈沖，高頻方波脈沖再通過(guò)激勵(lì) 電路激勵(lì)超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波信號(hào)。其中，該高頻振蕩電路內(nèi)包括一自激振蕩電路 及一壓電晶片，自激振蕩電路產(chǎn)生高頻振蕩信號(hào)對(duì)該壓電晶片進(jìn)行激勵(lì)，產(chǎn)生上述高頻方 波脈沖，高頻方波脈沖加載在超聲波發(fā)射探頭上使其發(fā)射相應(yīng)頻率的超聲波。同時(shí)電源驅(qū) 動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)單片機(jī)啟動(dòng)定時(shí)器開(kāi)始進(jìn)行計(jì)時(shí)。
[0050] 參考超聲波通信的調(diào)制方法，通過(guò)改變振蕩波形占空比的方式得到一個(gè)特殊的振 蕩信號(hào)，使所述超聲波接收探頭接收到的所述回波信號(hào)與干擾信號(hào)的波形明顯不同，便于 接收。
[0051] 本實(shí)施例中，超聲波通信的調(diào)制方法為基本的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)調(diào)制方法，如2ASK、 2FSK或2PSK，相應(yīng)地改變信號(hào)波形占空比的方法參考一般的2ASK、2FSK或2PSK信號(hào)波形 占空比改變方式，調(diào)制后發(fā)送超聲波脈沖信號(hào)。
[0052] S2 :將所述超聲波信號(hào)傳播入變壓器內(nèi)部。
[0053] 采用低頻軟探頭及超聲波耦合劑去除空氣薄層，使超聲波信號(hào)順利傳播進(jìn)入變壓 器內(nèi)部。
[0054] 低頻軟探頭保護(hù)膜采用橡膠軟膜，可以與被測(cè)物體表面更緊密的接觸，使得超聲 波探頭在接觸變壓器外殼時(shí)不受壓力影響，從而其阻抗、靜態(tài)電容等參數(shù)不受影響。另外， 使用超聲波耦合劑來(lái)去除空氣薄層。測(cè)量時(shí)，將超聲波耦合劑充滿(mǎn)在探頭和被檢測(cè)工件的 接觸層當(dāng)中，將超聲波探頭和被測(cè)工件之間的接觸面里的空氣層排擠掉，使超聲波探頭可 以順利的發(fā)射和接收通過(guò)被測(cè)工件的超聲波。
[0055] 本實(shí)施例中，超聲波耦合劑為變壓器油。
[0056] S3 :超聲波接收探頭接收回波信號(hào)，并轉(zhuǎn)化成回波電信號(hào)。
[0057] 超聲波接收探頭接收變壓器繞組反射回來(lái)的回波脈沖信號(hào)，并由超聲波接收探頭 將超聲波回波信號(hào)轉(zhuǎn)換為回波電信號(hào)，回波電信號(hào)為脈沖形式的信號(hào)。
[0058] S4 :對(duì)所述回波電信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化處理。
[0059] 首先，采用濾波放大電路對(duì)回波電信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化處理：采用一級(jí)放大濾波電路進(jìn) 行濾波放大，輸出放大濾波信號(hào)。由于超聲波在傳播的過(guò)程中回波信號(hào)隨著距離的增大會(huì) 減小并混有雜波，因此需要進(jìn)行放大濾波，本實(shí)施例中一級(jí)放大濾波電路采用NE5532來(lái)放 大信號(hào)。NE5532是一款雙運(yùn)放、高性能、低噪聲的運(yùn)算放大器，相比較大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)放，顯示 出更好的噪聲性能，具有相當(dāng)高的小信號(hào)帶寬和電源帶寬。
[0060] 其次，傳輸距離大于50cm的超聲波回波信號(hào)進(jìn)入時(shí)間增益補(bǔ)償電路進(jìn)行增益補(bǔ) 償：
[0061] 通過(guò)時(shí)間增益補(bǔ)償電路來(lái)對(duì)變壓器繞組反射回的衰落較嚴(yán)重的回波信號(hào)進(jìn)行放 大。
[0062] 由于超聲波在空氣中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生衰減現(xiàn)象，即聲強(qiáng)會(huì)隨傳播距離的增加而減 小，因此需要對(duì)衰減的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償。設(shè)最初的聲強(qiáng)為L(zhǎng)，在經(jīng)過(guò)X距離后，由于吸收衰減， 聲強(qiáng)變?yōu)镮，則超聲波的吸收可以用式（1)表示：
[0063]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟： 51 :在變壓器外殼上選定一個(gè)被測(cè)點(diǎn)，發(fā)射超聲波信號(hào)，并開(kāi)始計(jì)時(shí)； 52 :接收所述超聲波信號(hào)的回波信號(hào)，并轉(zhuǎn)化成回波電信號(hào)； 53 :對(duì)所述回波電信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化處理，并停止計(jì)時(shí)； 54 :對(duì)超聲波傳播路徑進(jìn)行接收補(bǔ)償，計(jì)算被測(cè)點(diǎn)距變壓器外殼距離； 55 :尋找下一個(gè)被測(cè)點(diǎn)，重復(fù)S1-S4 ; 56 :測(cè)試全部被測(cè)點(diǎn)后，處理距離數(shù)據(jù)，給出變壓器繞組變形診斷報(bào)告。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)方法，其特征在 于，所述步驟S1進(jìn)一步包括： 通過(guò)一高頻振蕩電路產(chǎn)生高頻方波脈沖，所述高頻方波脈沖通過(guò)激勵(lì)電路激勵(lì)超聲波 發(fā)射探頭發(fā)射超聲波信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)方法，其特征在 于，所述步驟S1進(jìn)一步包括： 通過(guò)自激振蕩電路產(chǎn)生高頻振蕩信號(hào)對(duì)壓電晶片進(jìn)行激勵(lì)，產(chǎn)生所述高頻方波脈沖， 使所述超聲波發(fā)射探頭發(fā)射相應(yīng)頻率的超聲波。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)方法，其特征在 于，所述步驟S1進(jìn)一步包括：參考超聲波通信的調(diào)制方法，通過(guò)改變振蕩波形占空比的方 式得到一個(gè)特殊的振蕩信號(hào)，使所述超聲波接收探頭接收到的所述回波信號(hào)與干擾信號(hào)的 波形明顯不同。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)方法，其特征在 于，所述步驟S1進(jìn)一步包括： 采用低頻軟探頭及超聲波耦合劑去除空氣薄層，使所述超聲波信號(hào)順利傳播進(jìn)入變壓 器內(nèi)部。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)方法，其特征在 于，所述步驟S2進(jìn)一步包括：通過(guò)超聲波接收探頭接收回波信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為回波電信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)方法，其特征 在于，所述步驟S3具體包括：首先，對(duì)所述回波電信號(hào)進(jìn)行放大濾波處理，輸出放大濾波信 號(hào)；其次，將所述放大濾波信號(hào)進(jìn)行時(shí)間增益補(bǔ)償或比較整形的優(yōu)化處理，并輸出優(yōu)化處理 的信號(hào)；最后，優(yōu)化處理后停止計(jì)時(shí)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)方法，其特征在 于，所述步驟S3進(jìn)一步包括：進(jìn)行時(shí)間增益補(bǔ)償時(shí)，計(jì)算因吸收而使聲強(qiáng)增益減少的分貝 數(shù)；依據(jù)超聲波在傳播距離上幅度減少的分貝數(shù)與超聲波穿過(guò)該距離的時(shí)間的關(guān)系對(duì)衰減 的回波信號(hào)進(jìn)行增益補(bǔ)償，使接收的回波信號(hào)波形恢復(fù)，并對(duì)波形恢復(fù)的信號(hào)進(jìn)行二級(jí)放 大。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)方法，其特征在 于，所述步驟S4進(jìn)一步包括：停止計(jì)時(shí)后，獲得超聲波傳播時(shí)間；測(cè)量溫度，依據(jù)該溫度值 計(jì)算當(dāng)前聲速，根據(jù)當(dāng)前聲速及傳播時(shí)間進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)方法，其特征 在于，所述步驟S4具體包括： 根據(jù)發(fā)射超聲波信號(hào)位置距變壓器外殼中心位置的距離計(jì)算接收回波信號(hào)的位置距 變壓器外殼中心位置的距離，調(diào)整接收回波信號(hào)的位置，并根據(jù)計(jì)時(shí)的時(shí)間計(jì)算被測(cè)點(diǎn)距 變壓器外殼距離。
11. 一種基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括單片機(jī)、發(fā)射 探頭、接收探頭、信號(hào)優(yōu)化模塊、溫度補(bǔ)償電路及定時(shí)器； 所述超聲波發(fā)射探頭發(fā)送超聲波信號(hào)，同時(shí)所述單片機(jī)控制所述定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)；所 述超聲波接收探頭接收所述超聲波信號(hào)的回波信號(hào)，并將回波信號(hào)轉(zhuǎn)化為回波電信號(hào)輸 出；所述信號(hào)優(yōu)化模塊對(duì)所述回波電信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化處理后輸出優(yōu)化回波信號(hào)至所述單片 機(jī)，同時(shí)所述單片機(jī)控制所述定時(shí)器停止計(jì)時(shí)，定時(shí)器輸出計(jì)時(shí)信號(hào)；所述溫度補(bǔ)償電路測(cè) 量溫度，并將溫度信號(hào)輸入所述單片機(jī)； 所述單片機(jī)接收所述溫度信號(hào)、計(jì)時(shí)信號(hào)以及優(yōu)化回波信號(hào)，根據(jù)所述溫度信號(hào)、計(jì)時(shí) 信號(hào)，對(duì)所述優(yōu)化回波信號(hào)的傳播路徑進(jìn)行溫度補(bǔ)償，計(jì)算被測(cè)點(diǎn)距變壓器外殼距離。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在 于，還包括電源驅(qū)動(dòng)電路，所述電源驅(qū)動(dòng)電路包括高頻振蕩電路、激勵(lì)電路及單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電 路；所述高頻振蕩電路用于產(chǎn)生高頻方波脈沖，所述激勵(lì)電路用于在高頻方波脈沖作用下 激勵(lì)所述發(fā)射探頭發(fā)射超聲波信號(hào)；所述單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)所述單片機(jī)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的基于超聲波的變壓器繞組變形在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在 于，所述信號(hào)優(yōu)化模塊包括時(shí)間增益補(bǔ)償電路、二級(jí)放大電路及比較整形電路； 所述時(shí)間增益補(bǔ)償電路設(shè)置有第一閾值，所述比較整形電路設(shè)置有第二閾值，所述第 一閾值用于選擇傳輸距離大于一定距離的回波信號(hào)，所述第二閾值用于選擇傳輸距離小于 該一定距離的回波信號(hào)； 當(dāng)回波信號(hào)不符合所述第二閾值時(shí)，所述放大濾波信號(hào)輸入所述時(shí)間增益補(bǔ)償電路處 理后輸出時(shí)間增益補(bǔ)償信號(hào)，所述時(shí)間增益補(bǔ)償信號(hào)輸入二級(jí)放大電路處理后輸出二次放 大的信號(hào)至所述單片機(jī)； 當(dāng)回波信號(hào)不符合所述第一閾值時(shí)，所述放大濾波信號(hào)輸入所述比較整形電路處理后 輸出比較整形信號(hào)至所述單片機(jī)。
【文檔編號(hào)】G01B17/04GK104215203SQ201410409079
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】王昕 , 鄭益慧, 李立學(xué), 劉偉家, 郎永波, 邵鳳鵬 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué), 國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司延邊供電公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司