[实用新型]基于超声波检测的电力设备安全运行防控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于超声波检测的电力设备安全运行防控系统。 

背景技术

绝缘子在运行过程中一直暴露在空气中，大气中的悬浮颗粒会沉积在绝缘子表面，日积月累形成污秽层，遇到雾、露、毛毛雨等湿润的气候条件时，污秽中的电解质溶解，污秽层成为导电层，造成绝缘水平下降。形成污秽放电，严重时可能造成整个绝缘子串发生污闪，危害整个电力系统的安全运行。整个污秽放电过程是与电、热、化学等因素有关的污秽表面气体电离以及局部电弧产生发展的热动力平衡过程，并与作用电压、泄漏距离及污层电导率等有关，污闪放电伴随着声发射现象，声信号的强度随着污闪的强度的增加而增加。由于变电站、输电线路设备众多，如何准确确定污秽放点发生的位置，找出污秽严重的绝缘子并及时进行预警控制，对提高电力系统运行显得至关重要。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种基于超声波检测的电力设备安全运行防控系统。 

一种基于超声波检测的电力设备安全运行防控系统，包括立体超声波检测及信号处理模块、单片机及其外围驱动模块和电源变换模块；立体超声波检测及信号处理模块包括三路超声波检测及信号处理电路，每一路均包括顺次连接的超声波检测传感器、放大电路、带通滤波电路、比较电路，三个超声波检测传感器之间相距20cm；单片机及其外围驱动模块包括：Atmega16单片机以及与Atmega16单片机连接的温湿度传感器sht11、声光报警电路、电机驱动电路、RS232串口；电源变换模块包括9V到+5V降压 电路和9V到-5V变换电路。 

所述的系统，所述的9V到+5V降压电路，由稳压芯片7805、PNP三极管Q1、电容C1、C2、电阻R1、发光二极管D2组成；稳压芯片7805的1号引脚接9V电池、2号引脚接地、3号引脚为5V输出，PNP三极管Q1的射极、集电极与稳压芯片7805的1号引脚相连，集电极与3号引脚相连；所述9V到-5V电压变换电路，由稳压芯片7905、电容C3、C4、电阻R2、发光二极管D3组成；稳压芯片7905的1号引脚接9V电池，2号引脚接地，3号引脚为-5V输出。 

本发明的系统通过超声波探头，检测绝缘子污秽放电发出超声波，通过检测超声波的强度来检测绝缘子污秽放电程度，从而确定绝缘子污秽程度。而且在系统中采用三个超声波探头，各探头之间相距20cm，通过三个探头对超声波检测，通过相位法来来判断声源的位置，并采用两个步进电机自动对三个探头检测中心点进行位置调整，准确确定声源的位置。污秽放电所产生的声信号频率范围很宽，但声波信号的能量集中在30～50kHz的频率范围，且高频段声波信号在空气中传播时的衰减极大，声波传感器难以监测到。且干扰噪声的频率都在20kHz以下，所以超声波频率选择为40kHz左右，超声波探头选择富士FUS-40BT/BR型传感器。 

附图说明

图1是系统结构示意图，； 

图2-图4分别为三路超声波检测及信号处理电路的原理图； 

图5是单片机及其外围驱动模块； 

图6是电源模块； 

图7是主程序流程图； 

图8是中断程序流程图； 

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本实用新型进行详细说明。 

本系统采用是日本富士公司生产的FUS-40BT/BR型超声波传感器，超声波接受灵敏度可达-57dB。本系统采用三片FUS-40BT/BR，各探头之间相距20cm，通过三个传感器对超声波检测，经过放大电路、滤波电路、比较电路产生方波，送到Atmega16单片机中。单片机以其中一路传感器作为基准，通过相位法来检测另外两路传感器的与第一路传感器的相位差，计算出声源到个传感器的距离，进而来判断声源的位置。并采用两个直流电机自动对三个探头检测中心点进行位置调整，准确确定声源的位置，从而确定线路放电的位置。在放电位置确定后，装置开始对超声波的强度开始进行测量，并结合声源到本装置的距离、温度、湿度来综合分析电力设备的污秽放电强度，从而进一步分析电力设备污秽程度。 

本系统结构示意图如附图1，系统包括立体超声波检测及信号处理模块、单片机及其外围驱动模块、电源变换模块： 

A：立体超声波检测及信号处理模块；