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1、LS-1S 瓷支柱绝缘子带电自动检测仪瓷支柱绝缘子带电自动检测仪第一章 产品介绍1.1 瓷支柱绝缘子自动检测仪的意义和作用瓷支柱绝缘子自动检测仪的意义和作用支柱绝缘子是发电厂和变电站的重要组成设备，大量使用于电力系统，起着支撑导线、断路器和高压开关作用。瓷支柱绝缘子是其中最重要部件，近年来断裂事故频发，严重影响电网的安全稳定运行，做好预防检测是减少断裂事故的关键。然而支柱瓷绝缘子的老化和失效是一个渐变的过程，及时发现问题并不容易。但是不及时发现和处理，就可能导致电力设备发生故障，甚至引发突发性的电力事故，造成巨大的直接和间接经济损失。许多电力企业和电站的工作实践表明，预防的关键是在绝缘子运行过
2、程中，提前检出其内外部各种裂纹及机械强度降低等缺陷，在检测结果基础上采取相应的补救措施，避免事故的发生。目前国内在役瓷支柱绝缘子探伤技术普遍存在着操作复杂、危险性高、设备成本高等问题，因此迫切需要发展一种简单、安全、经济、高效的检测方法。北京乐水工程科技有限公司和清华大学无损检测教研组联合研发的 LS-1S新型瓷支柱绝缘子探伤仪，采用独特的振动声学方法，通过向瓷支柱绝缘子底部发射特殊激励振动波，接收振动响应，存储相关数据，使用软件分析得到波谱图。通过对比相关振动频谱图不仅能够迅速并准确检测出瓷支柱绝缘子内部各种断裂、裂纹和缺陷，还能智能判断缺陷所在部位，为进一步采取措施提供有力帮助。带电检测有
3、效避免停电带来经济的损失，也消除了以往由于检测间隔时间较长而存在的安全隐患。该系统性能稳定，安全可靠，价格低廉，准确高效，为电网的安全稳定运行提供优秀的技术支持和便捷实用的检测设备。1.2 产品原理产品原理绝缘子的机械强度和它的频率特性紧密相关。测定支柱式绝缘子的状态，需要时刻注意其固有频率的性能状态。本系统采用高速工具钢螺旋钻头作为导声杆，可选择多种信号作为激励源，激励声波发射探头以扫频或随机频率的方式发射振动波，反应声波接收探头接收绝缘子的振动信号，该振动信号通过蓝牙设备传送数据到接收机，同时接收机采用专门的软件对数据进行处理分析并将振动频谱图显示在液晶上。通过比对该测试绝缘子的振动频谱图
4、，我们可以在现场迅速判断该绝缘子的状态。支柱瓷绝缘子振动声学带电检测仪主要由信号控制、采集、处理、存储和通信系统，振动激励和拾取系统，人机交互系统，计算机端数据管理系统等 4部分组成，系统组成框图参见图 1。振动激励/拾 取系统信号控制/采 集/处理/存 储/通信系统人机交互系 统计算机端数 据管理系统图 1支柱瓷绝缘子振动声学检测系统组成框图1 信号控制、采集、处理、存储和通信系统系统该分系统是支柱瓷绝缘子振动声学检测系统的核心部分。其主要功能是：输出一定形式的控制信号给振动激励和拾取系统，使其产生相应的振动波；对振动激励和拾取系统检测到的信号进行采样；对采样数据进行分析处理；将处理结果进行
5、存储；输出处理结果给人机交互系统进行实时显示；与计算机端进行通信，将存储数据发送至计算机端。2 振动激励和拾取系统该分系统是实现系统功能的关键部分，主要由振动声波激励装置和振动信号拾取装置组成。其主要功能是：振动声波激励装置将一定形式的振动声波施加给被测体，使被测体产生受激振动；振动信号拾取装置检测被测体的振动信号，将机械振动转换为电信号。3 人机交互系统该分系统决定了产品的使用性能，主要由输入和输出两部分组成。其主要功能是：接收操作人员的输入信号，决定检测的启动和方式；以声音信号输出检测结束标志和结果异常标志，以视频信号输出检测结果。4 计算机端数据管理系统该分系统是检测数据管理的核心部分。
6、其主要功能是：获取嵌入式端存储的大量检测数据，进行统一的分析处理以及存储管理。通过比较历史数据，可以及时发现支柱瓷绝缘子的异常情况，进行相应的跟踪检测。1.3 产品特点产品特点:1.带电检测传统的对支柱绝缘子的检测需要在停电情况下进行，检测效率低，很多时候缺乏实施条件。LS-1S 利用振动声学检测技术，在带电状态对支柱瓷绝缘子进行精确而快速的检测。2.智能诊断LS-1S 从振动声学检测支柱瓷绝缘子的原理入手，深入分析结构、缺陷等对声学信号的调制规律，通过设计人工试样和自然试样，以实验和有限元模拟为手段，分析不同激发信号、不同位置和形状的缺陷的信号特征，开发出能适应变电站现场实际检测要求的新型检
7、测仪器并最终实现自动智能诊断。3. 检出率高经过大量的仿真，实验和现场测试，我们对绝缘子振动频谱图做了详细的分析和整理。根据提供的绝缘子振动频谱图故障参考表，可以在现场直接判断该测试绝缘子的状态。4. 准确高效振动声学检测不仅缺陷检出率高，而且单人只需 20s 即可完成对一次测试；无需登塔作业，提高检修人员的安全性；设备结构简单，体积重量小，成本较低。1.4 产品技术特点产品技术特点1. 抗强磁场干扰。2. 离线式测量，确保操作人员安全。3. 手持操作，测试简便。4. 抗高压电场辐射。5. 内置电池，无需现场电源。6. 语音播报，方便记录。7. 海量内存，可存储 10000 组数据。8. 专业
8、分析软件，快速、方便。9. 设计专业适合现场使用的先进设备。10. 产品为 AB 机设计；上端为检测主机（检测装置），下端为手持控制器（触摸屏显示器），现场得出绝缘子状态报告。方便快捷，如果发现有可疑缺陷，可立即重复测量。1.5 产品技术参数产品技术参数1. 数据存储：嵌入式存储系统，无限量。2. 分析方式：专用软件分析。3. 激励信号类型：白噪声、正向扫频、反向扫频、脉冲波（可根据需要选择，三重保险，以确保检测可靠性）。4. 绝缘杆：可以根据现场实际需要更换。（一般给客户配备为 3 节每节 2米长）5. 传感器频率：0.3-12000Hz(5%)6. 传感器分辨率：0.0002g7. 采样率
9、:48k/s8. 应用海拔高度：5000 米9. 湿度：80%10. 工作温度：摄氏-30 - +6011. 自身防护：抗高压电场辐射，抗强磁场干扰，符合 GB/T 17626.2-1998 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验12. 重量:1.5KG13. 工作电源：大容量充电锂电池14. 数据传输方式：无线传输和 USB 线传输15. 缺陷检测率：99%以上第二章 产品安装及使用LS-1S 瓷支柱绝缘子带电自动检测仪由“检测主机”和“手持控制器”两部分组成。检测主机用于检测绝缘子的机械损伤，手持控制器用于设置测试条件、录入测试信息，查看测试结果。2.12.1 检测主机外壳示意图检测主机
10、外壳示意图1. 检测主机整体示意图图 2.1-1 检测主机整体示意图(1) 主机外壳：整体尺寸长 320mm/宽 100mm/高 45mm。(2) 电池盒：内置四节 5 号锂电池。(3) 扬声器：检测时，有语音播报。(4) 连接杆：连接探头与主机外壳。(5)发送器探头盒：发送振动激励信号。(6)接收器探头盒：接收振动响应信号。(7) 探针：分体式探针，可更换长度。2检测主机后端结构图图 2.1-2 检测主机后端结构图(1) 启动开关：启动和关闭电源。 (2) 复位开关：重新启动主机。 (3) 绝缘杆连接孔：连接绝缘杆。 (4) 数据传输口：B 型 USB 接口，连接计算机后可导出检测数据。(5
11、) 状态指示灯：显示主机工作状态。 (6) 电源指示灯：显示主机开启/关闭。2.22.2 手持控制器结构图手持控制器结构图 图 2.2-1 手持控制器结构图(1) 整体尺寸：长 164mm/宽 114mm/高 23mm。 (2) 启动开关：启动和关闭电源。 (3) 触摸屏：5 寸高清触摸屏，分辨率 480*272，用于设置测试 条件、录入测试信息，查看测试结果。 (4) 外壳：金属材质，颜色可以根据用户需求进行定制。2.3仪器安装及使用仪器安装及使用1. 检查仪器外壳：用户在初次使用时，请先检查仪器箱包装是否完整，仪器箱外壳有无破损。打开仪器箱后，取出物品清单，按照其中条目依次检查物品，如物品
12、不齐全或外壳损坏，请及时与厂家联系。2. 检查电源:打开手持控制器后盖，装入两节 5 号电池。按下启动开关，观察屏幕是否亮起；打开检测主机后盖，装入四节 5 号电池，按下启动开关，观察电源指示灯是否亮起。如遇问题，请及时与厂家联系，切勿自行拆卸仪器。3. 安装绝缘杆:请先将绝缘杆头部的螺杆旋入检测主机后端的连接孔，拧紧后再把锁紧螺母向检测主机方向拧紧。4. 检查仪器状态:按下检测主机和手持控制盒的启动开关，点击手持控制盒上的“仪器信息”按钮，进入系统自检页面，等待电池电压及存储剩余空间值刷新。当电池电压值小于 10V 时，需更换电池；当剩余空间小于 10%时，及时导出或清空数据。图 2.3-2
13、 仪器自检示意图5. 设置测试条件:点击手持控制盒上的“系统设置”按钮，进入测试条件设置页面。可以调整系统时间，选择激励模式。图 2.3-3 系统设置示意图6. 单次测试:通常情况下两人配合进行测试，两人距离小于 10m。操作人员A 点击手持控制盒上的“自动测试”按钮，进入测试页面。点击“新增”按钮，修改单位名称、母线、刀闸、相（该步骤可省略），点击“开始”按钮，手持控制盒与检测主机同时播报“测试开始”。图 2.3-4 测试页面示意图操作人员 B 提前要穿戴好绝缘鞋与绝缘手套后，手握绝缘杆，举起检测主机，将检测主机的两个探针用力顶在待检测瓷支柱绝缘子法兰底部，保证绝缘杆轴线与瓷支柱绝缘子轴线夹
14、角为 30-45(即绝缘杆轴线尽可能与绝缘子底部法兰平面垂直，以获得较好的检测效果)。当施加的力达到预定值时，检测主机的状态指示灯点亮，持续用力约 6 秒，等待手持控制盒与检测主机同时播报“测试结束”后停止用力，放下绝缘杆。约 2 秒后，手持控制盒播报“xxxx 号测试成功” 并且在测试页面以频谱图的形式显示测试结果或者播报“xxxx 号测试失败”。操作人员 A 根据语音播报结果、频谱图以及测试标准判断是否需要进行补测或进行下一绝缘子的测试。重复进行该步骤，直至全部待测瓷支柱绝缘子测试结束。图 2.3-5 操作人员现场测试绝缘子7. 历史数据管理：点击手持控制盒上的“历史数据”按钮，进入测试历
15、史数据管理页面，用户可以查看、管理历史数据。图 2.3-6 历史数据页面示意图1）查看“xxxx”号数据的频谱图：点击“xxxx”号记录所在栏 - 点击“查看”；2）上翻或下翻测试记录：点击左右键；3）清空所有记录：点击“清空” 点击“确认”。点击“查看功率谱”、“对数功率谱”、“采集信号”，可分别查看检测数据的功率谱、对数功率谱和时域图形。主界面下拉列表中选择“1 picture”、“2 pictures”、“6 pictures”可分别查看 1 个、2 个、6 个数据图形，方便进行数据对比分析。图 2.4-7 显示 1 个数据图形图 2.4-8 显示 2 个数据图形图 2.4-9 显示 6
16、 个数据图形2.4.3 检测数据频谱图分析（1）正常瓷支柱绝缘子的振动功率谱密度集中在 3000Hz-6000Hz 之间（典型值为 4500HZ） 。图 2.4-20 正常瓷支柱绝缘子振动功率谱密度（2）底部法兰有缺陷（损伤）的绝缘子的振动功率谱密度在1000Hz -2000Hz 之间有峰值。图 2.4-21 底部法兰有缺陷（损伤）的绝缘子的振动功率谱密度（3）顶部法兰有缺陷（损伤）的绝缘子的振动功率谱密度在8000Hz -10000Hz 之间有峰值。图 2.4-22 顶部法兰有缺陷（损伤）的绝缘子的振动功率谱密度第三章 意事项及物品清单3.1 产品注意事项产品注意事项1 .在产品使用过程中，如发生故障时,请勿自行打开修理，及时联系生产厂家。自行打开或修理的产品不予保修。2.本产品在内部附有精密器件，请勿碰撞与剧烈振动。3 .本产品在工作时，主机的两个探针要同时顶住待测试的瓷支柱绝缘子底部，并施加一定的力，测试时请按照语音提示进行操作。测试时探针不要碰触其他物体，尽量保持探针与绝缘子下法兰垂直。3.2 操作注意事项操作注意事项1 手持端与测试端联合工作时
