HDJF-5A超声波局部放电检测仪操作安全规程与异常处置策略

 

结构

1. 集成式传感系统架构‌

‌1.1 本体传感器复合配置‌

传感器类型技术特性物理参数非接触超声波- 中心频率40kHz±5%

- 动态范围-6~68dBμV

- 声压灵敏度120dB SPL- 陶瓷振片直径18mm

- 探测距离0.3-5m

- 指向性角度60°TEV传感器- 带宽3MHz（-3dB）

- 电场分辨率0.5V/m

- 最小检测脉宽10ns- 感应板面积50cm²

- 耦合电容100pF

- 抗干扰屏蔽层厚度1.2mm

‌双模协同检测机制‌：

通过数字信号处理器（DSP）实现超声波与TEV信号的时域同步分析，采用以下融合算法：

python

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# 信号融合核心逻辑（伪代码）

def signal_fusion(us_data, tev_data):

us_weight = 0.6 if us_env_noise < 10dBμV else 0.3 # 动态权重分配

tev_weight = 1 - us_weight

fused_signal = us_weight * wavelet_denoise(us_data) + tev_weight * fir_filter(tev_data)

return normalize(fused_signal, range=(-6, 68))

‌2. 扩展式检测体系‌

‌2.1 传感器接口规范‌

• ‌机械接口‌
• 类型：4芯镀金航空插头（符合MIL-DTL-38999L标准）
• 插拔寿命：≥5000次
• 防护等级：IP67（防尘防水）
• ‌电气协议‌
• mermaid
• Copy Code
• graph LR
• Power((+12V 500mA)) --> Sensor
• Sensor -->|I²C 400kHz| ID_EEPROM
• Sensor -->|Analog| PGA[可编程增益放大器]
• PGA --> ADC[24bit Σ-Δ ADC]

‌2.2 典型外接传感器参数‌

参见产品配置清单表一选配部分，关键设备示例如下：

传感器类型技术指标适用场景GIS特高频探头检测带宽300MHz-1.5GHz

灵敏度-65dBm气体绝缘开关设备电缆终端接触式谐振频率150kHz

耐压AC 10kV/1min交联聚乙烯电缆终端架空线路定向阵列波束宽度15°±2°

最大探测距离20m输电线路电晕放电检测

‌3.1 电源管理系统‌

• ‌触控开关特性‌
• 电容式触摸感应（灵敏度±2pF）
• 开机响应时间：<200ms
• 防水等级：IP65（可湿手操作）
• ‌充电状态指示‌
• 指示灯C状态电池电量充电电流红色常亮<20%快充（2A）红色呼吸20%-80%恒流（1A）绿色常亮≥80%涓流（0.2A）

‌3.2 状态监测逻辑‌

c

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// 状态机伪代码

switch(system_mode){

case MEASUREMENT:

if(PC_connected)

set_LED(S, GREEN, BLINK_1Hz);

else

set_LED(S, RED, BLINK_2Hz);

break;

case CHARGING:

set_LED(C, battery_level>80% ? GREEN : RED);

break;

}

‌4. 超声波检测模式技术解析‌

‌4.1 信号处理链路‌

mermaid

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flowchart TB

subgraph 超声波信号链

A[40kHz陶瓷传感器] --> B[前置放大器]

B --> C[带通滤波 20-80kHz]

C --> D[对数检波器]

D --> E[ADC采样 100kSPS]

end

subgraph TEV信号链

F[电容耦合板] --> G[射频放大器]

G --> H[1MHz高通滤波]

H --> I[峰值保持电路]

I --> E

end

‌4.2 典型干扰抑制方案‌

干扰源类型特征频率抑制措施日光灯镇流器20-40kHz开启数字陷波滤波器（Q=50）超声波驱鼠器25kHz/35kHz自适应频点屏蔽功能风机振动<20kHz高通滤波截止频率提升至25kHz

‌5. 操作规范与诊断策略‌

‌5.1 测量位置优化‌

• ‌超声波检测‌
• 优先扫描区域：柜体接缝、绝缘子法兰、电缆终端
• 有效探测角度：传感器轴线与柜面夹角≤30°
• ‌TEV检测‌
• 最佳耦合位置：接地母排连接点、柜门铰链
• 表面要求：去除氧化层保证金属接触

‌5.2 数据判据标准‌

参数组合绝缘状态判定建议措施dBμV≥30 & P/Cycle>50持续性电弧放电立即停运检修20≤dBμV<30 & 30≤P/Cycle≤50间歇性局部放电72小时内复测dBμV<10 & P/Cycle<20背景噪声主导更换检测模式验证

‌6. 音频监听功能实现‌

• ‌声学转换特性‌
• 频率压缩比：40kHz→3kHz（线性调频转换）
• 可听化处理：
• matlab
• Copy Code
• [y,Fs] = audioread('ultrasound.wav');
• y_resampled = resample(y, 44100, 400000); % 采样率转换
• y_shifted = modulate(y_resampled, 1000, Fs_new, 'amdsb'); % 频移处理
• ‌耳机输出参数‌
• 输出功率：10mW@32Ω
• 频响范围：200Hz-8kHz（±3dB）

TEV测量

如需使用内置TEV传感器测量开关柜局放，只需要点击传感器类型显示区域中的图标即可切换至TEV传感器模式，

内置传感器切换激活区域

内置传感器切换至内置TEV传感器

注意，点击该区域只对内置传感器切换有效，在外接其他传感器时此功能无效，系统会根据所连接的传感器类型自动切换并展现传感器图标，无需手动选择。

主机前端的TEV探头为容性传感器，高频局部放电信号会在金属柜体表面传播，频率一般在3 ~ 100MHz之间，因此，在使用TEV测量柜体值时需要将TEV传感器（也就是主机前端）与金属柜体紧贴。

与超声波测量方式一样，武汉华顶电力测量柜体值前需要测量环境值，可以在金属板、金属门框等位置先测量环境值，然后将主机前端的TEV传感器紧贴柜体测量出柜体值，通过判断柜体值与环境值之间的差值来判断开关柜的运行状况。

TEV测量模式下同样需要参考脉冲计数值P/Cycle，脉冲数与幅值综合衡量开关柜的健康程度。

当环境值较大时需要找出干扰源，TEV的干扰源与超声波不同，超声波干扰一般仅局限于有限的空间，而TEV干扰则通过无线射频影响整个空间，比如电焊机、变频器、对讲机、无线广播站等，相比超声波干扰，这类干扰信号有时很难避免或清除，所以当检测到环境（干扰）值较大时建议使用超声波方式进行测量。

对TEV测试数据可根据表三判断，不同地区会略有出入，但相差不大。

高背景读数，即大于 20dB

注意：背景读数是指传感器未贴合至柜体时的读数。

(a) 高水平噪声可能会掩盖开关柜内的放电；

(b) 可能是由于外部的影响，应尽可能消除外部干扰源后再重新测试，或使用局部放电监测仪以识别开关柜中的任何放电。

开关柜和背景基准的所有读数 ＜20dB。

无局放。每年一次重新检查。

读数为 20~29dB

设备有轻微局放

读数为 29~40dB

设备有中等局放，应汇报班组或专责，缩短巡视周期

读数为 40~50dB

设备存在严重局放，应汇报班组或专责，缩短巡视周期，有停电机会时应检查局放来源。

读数为 50~60dB

设备存在严重局放，应汇报班组或专责，缩短巡视周期，尽早停电检修

开关柜读数比背景水平高10dB,且读数大于20dB绝对值,亦即是比背景高 20dB

很有可能在开关柜内有内部放电活动。建议用局部放电定位器或局部放电监测仪作进一步的检查。

以上讲述的是针对开关柜的操作规范，通过读数来判断开关柜的绝缘程度，也可以通过图谱来分析开关柜的运行状况，根据图谱能更加全面的了解设备的绝缘状况，如局部放电产生的相位、放电脉冲群的数量等，图谱分析法适合于所有高压设备，包括开关柜，以下详细介绍HDJF-5A的图谱功能。