一种基于超声波的变压器绕组变形在线检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于超声波的变压器绕组变形在线检测方法及系统，包括以下步骤：S1：选定一个被测点，超声波发射探头发射超声波信号；S2：使所述超声波信号传播入变压器内部；S3：超声波接收探头接收回波信号，并转化成回波电信号；S4：对所述回波电信号进行优化处理；S5：根据优化处理的回波电信号计算超声波信号在变压器内部的传播时间；S6：对超声波在变压器内部传播的路径进行接收补偿，进而获得被测点距变压器外壳距离；S7：在变压器外壳移动超声波探头到下一个被测点，重复S1-S6；S8：测试全部被测点后，处理数据，给出变压器绕组变形诊断报告。本发明专利技术实现了变压器绕组变形的在线监测，易于运用到实际中。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声波的变压器绕组变形在线检测方法及系统
本专利技术属于电力信息检测
，其涉及一种基于超声波的变压器绕组变形在线检测方法。
技术介绍
电力变压器重要而且昂贵，在运输过程中由于意外碰撞或系统短路故障的强大电动力的作用，可能会立即损坏，但一般仅发生某种程度的绕组变形,此时如不及时发现和修复变形，将可能引发电力系统故障。变压器绕组变形之后，有的立即发生损坏事故，有的则仍可以长时间地运行。绕组已发生变形的变压器常会在相当长时间内继续运行，如不能得到适时的维修，累积效应会进一步发展，即使不再出现短路事故，也会导致变压器非正常地退出运行。正确及时的变形检测能保证变压器故障元件得到及时的替换，无故障元件得到最大限度的使用，从而延长变压器的实际使用寿命。近年来有关变压器绕组边形检测的研究越来越多，提出了大量的检测方法。由于我国电力电力变压器投入电网的数量不断在增大，传统的离线检测方法已很难满足要求。传统的短路阻抗法、低压脉冲法、频响分析法在绕组变形的检测中取得了一些效果，但这些传统方法都存在着不能在线检测，灵敏性差，抗干扰能力较低，数据获取困难等诸多缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于超声波的变压器绕组变形在线检测方法，以解决现有的变压器绕组变形不能在线检测的问题。本专利技术的第二目的在于提供一种基于超声波的变压器绕组变形在线检测方法，以解决现有的变压器绕组变形不能及时发现，以致不能适时维修的问题。本专利技术的第三目的在于提供一种基于超声波的变压器绕组变形在线检测方法，以解决现有的变压器绕组变形检测方法存在着灵敏性差，抗干扰能力较低，数据获取困难等问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种基于超声波的变压器绕组变形在线检测方法，包括以下步骤：S1：在变压器外壳上选定一个被测点，发射超声波信号，并开始计时；S2：接收所述超声波信号的回波信号，并转化成回波电信号；S3：对所述回波电信号进行优化处理，并停止计时；S4：对超声波传播路径进行接收补偿，计算被测点距变压器外壳距离；S5：寻找下一个被测点，重复S1-S4；S6：测试全部被测点后，处理距离数据，给出变压器绕组变形诊断报告。较佳地，所述步骤S1进一步包括：通过一高频振荡电路产生高频方波脉冲，所述高频方波脉冲通过激励电路激励超声波发射探头发射超声波信号。较佳地，所述步骤S1进一步包括：通过自激振荡电路产生高频振荡信号对压电晶片进行激励，产生所述高频方波脉冲，使所述超声波发射探头发射相应频率的超声波。较佳地，所述步骤S1进一步包括：参考超声波通信的调制方法，通过改变振荡波形占空比的方式得到一个特殊的振荡信号，使所述超声波接收探头接收到的所述回波信号与干扰信号的波形明显不同。较佳地，所述步骤S1进一步包括：采用低频软探头及超声波耦合剂去除空气薄层，使所述超声波信号顺利传播进入变压器内部。较佳地，所述步骤S2进一步包括：通过超声波接收探头接收回波信号，并转化为回波电信号。较佳地，所述步骤S3具体包括：首先，对所述回波电信号进行放大滤波处理，输出放大滤波信号；其次，将所述放大滤波信号进行时间增益补偿或比较整形的优化处理，并输出优化处理的信号；最后，优化处理后停止计时。较佳地，所述步骤S3进一步包括：进行时间增益补偿时，计算因吸收而使声强增益减少的分贝数；依据超声波在传播距离上幅度减少的分贝数与超声波穿过该距离的时间的关系对衰减的回波信号进行增益补偿，使接收的回波信号波形恢复，并对波形恢复的信号进行二级放大。较佳地，所述步骤S4进一步包括：停止计时后，获得超声波传播时间；测量温度，依据该温度值计算当前声速，根据当前声速及传播时间进行温度补偿。较佳地，所述步骤S4具体包括：根据发射超声波信号位置距变压器外壳中心位置的距离计算接收回波信号的位置距变压器外壳中心位置的距离，调整接收回波信号的位置，并根据计时的时间计算被测点距变压器外壳距离。本专利技术还提供了一种基于超声波的变压器绕组变形在线检测系统，包括单片机、发射探头、接收探头、信号优化模块、温度补偿电路及定时器；所述超声波发射探头发送超声波信号，同时所述单片机控制所述定时器开始计时；所述超声波接收探头接收所述超声波信号的回波信号，并将回波信号转化为回波电信号输出；所述信号优化模块对所述回波电信号进行优化处理后输出优化回波信号至所述单片机，同时所述单片机控制所述定时器停止计时，定时器输出计时信号；所述温度补偿电路测量温度，并将温度信号输入所述单片机；所述单片机接收所述温度信号、计时信号以及优化回波信号，根据所述温度信号、计时信号，对所述优化回波信号的传播路径进行温度补偿，计算被测点距变压器外壳距离。较佳地，还包括电源驱动电路，所述电源驱动电路包括高频振荡电路、激励电路及单片机驱动电路；所述高频振荡电路用于产生高频方波脉冲，所述激励电路用于在高频方波脉冲作用下激励所述发射探头发射超声波信号；所述单片机驱动电路用于驱动所述单片机。较佳地，所述信号优化模块包括时间增益补偿电路、二级放大电路及比较整形电路；所述时间增益补偿电路设置有第一阈值，所述比较整形电路设置有第二阈值，所述第一阈值用于选择传输距离大于一定距离的回波信号，所述第二阈值用于选择传输距离小于该一定距离的回波信号；当回波信号不符合所述第二阈值时，所述放大滤波信号输入所述时间增益补偿电路处理后输出时间增益补偿信号，所述时间增益补偿信号输入二级放大电路处理后输出二次放大的信号至所述单片机；当回波信号不符合所述第一阈值时，所述放大滤波信号输入所述比较整形电路处理后输出比较整形信号至所述单片机。本专利技术公开了基于超声波的变压器绕组变形在线检测方法及系统，具有检测过程不受电磁干扰，直观反映绕组变形部位和程度，可在变压器运行状态下实时检测等一系列优点。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：第一，本专利技术实现了变压器绕组形的不停机在线监测。通过采用超声波测距，超声波信号不会干扰电信号，电信号也不会影响超声波的测距，使得测量时不必关闭变压器，从而不影响其正常的变压工作，抗干扰能力较高。第二，本专利技术可直观的判断变压器绕组变形的具体位置。通过采用扫描测量变压器外壳表面各点距离变压器绕组的距离，形成一组变压器外壳至变压器绕组距离的数据报告，可以直接与未变压器的相应数据进行比对，即可分析得出当前变压器绕组的变形情况，数据获取容易，且数据报告直观易懂。第三，本专利技术易于运用到实际工程中。采用基于超声波的变压器绕组变形在线检测系统，其超声波探头发送及接收信号，由单片机及相应的其他信号处理电路即可完成距离测量工作，灵敏度较高，便于操作和使用，适合大规模推广至实际的变压器绕组变形检测的作业中。附图说明图1是本专利技术一种基于超声波的变压器绕组变形在线检测方法的流程图；图2为本专利技术的变压器绕组变形在线检测系统组成框图；图3变压器绕组基本测量情况示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的描述，但本专利技术的实施和保护范围不限于此：本实施例中提供了一种基于超声波的变压器绕组变形在线检测系统，如图2所示，包括单片机、发射探头、接收探头、信号优化模块、温度补偿电路及定时器；工作时，首先由电源驱动电路驱动超声波发射探头发送超声波信号，电源驱动电路包括高频振荡电路、激励电路及单片机驱动电路；高频振荡电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超声波的变压器绕组变形在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在变压器外壳上选定一个被测点，发射超声波信号，并开始计时；S2：接收所述超声波信号的回波信号，并转化成回波电信号；S3：对所述回波电信号进行优化处理，并停止计时；S4：对超声波传播路径进行接收补偿，计算被测点距变压器外壳距离；S5：寻找下一个被测点，重复S1‑S4；S6：测试全部被测点后，处理距离数据，给出变压器绕组变形诊断报告。

【技术特征摘要】
1.一种基于超声波的变压器绕组变形在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在变压器外壳上选定一个被测点，发射超声波信号，并开始计时；S2：接收所述超声波信号的回波信号，并转化成回波电信号；S3：对所述回波电信号进行优化处理，并停止计时；S4：对超声波传播路径进行接收补偿，计算被测点距变压器外壳距离；S5：寻找下一个被测点，重复S1-S4；S6：测试全部被测点后，处理距离数据，给出变压器绕组变形诊断报告；所述步骤S3具体包括：首先，对所述回波电信号进行放大滤波处理，输出放大滤波信号；其次，将所述放大滤波信号进行时间增益补偿或比较整形的优化处理，并输出优化处理的信号；最后，优化处理后停止计时；其中，时间增益补偿具体为：1)把通过实验获得的与预设距离对应的放大增益换算成数字电位器的抽头位置；2)把位置参数固化到Flash中；3)在测量过程中，通过查表方式获得对应的增益，然后通过串行设置对应增益从而进行时间增益补偿。2.根据权利要求1所述的一种基于超声波的变压器绕组变形在线检测方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括：通过一高频振荡电路产生高频方波脉冲，所述高频方波脉冲通过激励电路激励超声波发射探头发射超声波信号。3.根据权利要求2所述的一种基于超声波的变压器绕组变形在线检测方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括：通过自激振荡电路产生高频振荡信号对压电晶片进行激励，产生所述高频方波脉冲，使所述超声波发射探头发射相应频率的超声波。4.根据权利要求3所述的一种基于超声波的变压器绕组变形在线检测方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括：参考超声波通信的调制方法，通过改变振荡波形占空比的方式得到一个特殊的振荡信号，使所述超声波接收探头接收到的所述回波信号与干扰信号的波形明显不同。5.根据权利要求1所述的一种基于超声波的变压器绕组变形在线检测方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括：采用低频软探头及超声波耦合剂去除空气薄层，使所述超声波信号顺利传播进入变压器内部。6.根据权利要求1所述的一种基于超声波的变压器绕组变形在线检测方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：通过超声波接收探头接收回波信号，并转化为回波电信号。7.根据权利要求1所述的一种基于超声波的变压器绕组变形在线检测方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括：进行时间增益补偿时，计算因吸收而使声强增益减少的分贝数；依据超声波在传播距离上幅度减少的分贝数与超声波穿过该距离的时间的关系对衰减的回波信号进行增益补偿，使接收的回波信号波形恢复，并对波形恢复的信号进行二级放...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昕，郑益慧，李立学，刘伟家，郎永波，邵凤鹏，
申请(专利权)人：上海交通大学，国网吉林省电力有限公司延边供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：上海;31