結構

1. 集成式傳感系統架構?

?1.1 本體傳感器復合配置?

傳感器類型技術特性物理參數非接觸超聲波- 中心頻率40kHz±5%

- 動態范圍-6~68dBμV

- 聲壓靈敏度120dB SPL- 陶瓷振片直徑18mm

- 探測距離0.3-5m

- 指向性角度60°TEV傳感器- 帶寬3MHz（-3dB）

- 電場分辨率0.5V/m

- 最小檢測脈寬10ns- 感應板面積50cm2

- 耦合電容100pF

- 抗干擾屏蔽層厚度1.2mm

?雙模協同檢測機制?：

通過數字信號處理器（DSP）實現超聲波與TEV信號的時域同步分析，采用以下融合算法：

python

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# 信號融合核心邏輯（偽代碼）

def signal_fusion(us_data, tev_data):

us_weight = 0.6 if us_env_noise < 10dBμV else 0.3 # 動態權重分配

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. 擴展式檢測體系?

?2.1 傳感器接口規范?

• ?機械接口?
• 類型：4芯鍍金航空插頭（符合MIL-DTL-38999L標準）
• 插拔壽命：≥5000次
• 防護等級：IP67（防塵防水）
• ?電氣協議?
• mermaid
• Copy Code
• graph LR
• Power((+12V 500mA)) --> Sensor
• Sensor -->|I2C 400kHz| ID_EEPROM
• Sensor -->|Analog| PGA[可編程增益放大器]
• PGA --> ADC[24bit Σ-Δ ADC]

?2.2 典型外接傳感器參數?

參見產品配置清單表一選配部分，關鍵設備示例如下：

傳感器類型技術指標適用場景GIS特高頻探頭檢測帶寬300MHz-1.5GHz

靈敏度-65dBm氣體絕緣開關設備電纜終端接觸式諧振頻率150kHz

耐壓AC 10kV/1min交聯聚乙烯電纜終端架空線路定向陣列波束寬度15°±2°

最大探測距離20m輸電線路電暈放電檢測

?3.1 電源管理系統?

• ?觸控開關特性?
• 電容式觸摸感應（靈敏度±2pF）
• 開機響應時間：<200ms
• 防水等級：IP65（可濕手操作）
• ?充電狀態指示?
• 指示燈C狀態電池電量充電電流紅色常亮<20%快充（2A）紅色呼吸20%-80%恒流（1A）綠色常亮≥80%涓流（0.2A）

?3.2 狀態監測邏輯?

c

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// 狀態機偽代碼

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. 超聲波檢測模式技術解析?

?4.1 信號處理鏈路?

mermaid

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flowchart TB

subgraph 超聲波信號鏈

A[40kHz陶瓷傳感器] --> B[前置放大器]

B --> C[帶通濾波 20-80kHz]

C --> D[對數檢波器]

D --> E[ADC采樣 100kSPS]

end

subgraph TEV信號鏈

F[電容耦合板] --> G[射頻放大器]

G --> H[1MHz高通濾波]

H --> I[峰值保持電路]

I --> E

end

?4.2 典型干擾抑制方案?

干擾源類型特征頻率抑制措施日光燈鎮流器20-40kHz開啟數字陷波濾波器（Q=50）超聲波驅鼠器25kHz/35kHz自適應頻點屏蔽功能風機振動<20kHz高通濾波截止頻率提升至25kHz

?5. 操作規范與診斷策略?

?5.1 測量位置優化?

• ?超聲波檢測?
• 優先掃描區域：柜體接縫、絕緣子法蘭、電纜終端
• 有效探測角度：傳感器軸線與柜面夾角≤30°
• ?TEV檢測?
• 最佳耦合位置：接地母排連接點、柜門鉸鏈
• 表面要求：去除氧化層保證金屬接觸

?5.2 數據判據標準?

參數組合絕緣狀態判定建議措施dBμV≥30 & P/Cycle>50持續性電弧放電立即停運檢修20≤dBμV<30 & 30≤P/Cycle≤50間歇性局部放電72小時內復測dBμV<10 & P/Cycle<20背景噪聲主導更換檢測模式驗證

?6. 音頻監聽功能實現?

• ?聲學轉換特性?
• 頻率壓縮比：40kHz→3kHz（線性調頻轉換）
• 可聽化處理：
• matlab
• Copy Code
• [y,Fs] = audioread('ultrasound.wav');
• y_resampled = resample(y, 44100, 400000); % 采樣率轉換
• y_shifted = modulate(y_resampled, 1000, Fs_new, 'amdsb'); % 頻移處理
• ?耳機輸出參數?
• 輸出功率：10mW@32Ω
• 頻響范圍：200Hz-8kHz（±3dB）

TEV測量

如需使用內置TEV傳感器測量開關柜局放，只需要點擊傳感器類型顯示區域中的圖標即可切換至TEV傳感器模式，

內置傳感器切換激活區域

內置傳感器切換至內置TEV傳感器

注意，點擊該區域只對內置傳感器切換有效，在外接其他傳感器時此功能無效，系統會根據所連接的傳感器類型自動切換并展現傳感器圖標，無需手動選擇。

主機前端的TEV探頭為容性傳感器，高頻局部放電信號會在金屬柜體表面傳播，頻率一般在3 ~ 100MHz之間，因此，在使用TEV測量柜體值時需要將TEV傳感器（也就是主機前端）與金屬柜體緊貼。

與超聲波測量方式一樣，武漢華頂電力測量柜體值前需要測量環境值，可以在金屬板、金屬門框等位置先測量環境值，然后將主機前端的TEV傳感器緊貼柜體測量出柜體值，通過判斷柜體值與環境值之間的差值來判斷開關柜的運行狀況。

TEV測量模式下同樣需要參考脈沖計數值P/Cycle，脈沖數與幅值綜合衡量開關柜的健康程度。

當環境值較大時需要找出干擾源，TEV的干擾源與超聲波不同，超聲波干擾一般僅局限于有限的空間，而TEV干擾則通過無線射頻影響整個空間，比如電焊機、變頻器、對講機、無線廣播站等，相比超聲波干擾，這類干擾信號有時很難避免或清除，所以當檢測到環境（干擾）值較大時建議使用超聲波方式進行測量。

對TEV測試數據可根據表三判斷，不同地區會略有出入，但相差不大。

高背景讀數，即大于 20dB

注意：背景讀數是指傳感器未貼合至柜體時的讀數。

(a) 高水平噪聲可能會掩蓋開關柜內的放電；

(b) 可能是由于外部的影響，應盡可能消除外部干擾源后再重新測試，或使用局部放電監測儀以識別開關柜中的任何放電。

開關柜和背景基準的所有讀數 ＜20dB。

無局放。每年一次重新檢查。

讀數為 20~29dB

設備有輕微局放

讀數為 29~40dB

設備有中等局放，應匯報班組或專責，縮短巡視周期

讀數為 40~50dB

設備存在嚴重局放，應匯報班組或專責，縮短巡視周期，有停電機會時應檢查局放來源。

讀數為 50~60dB

設備存在嚴重局放，應匯報班組或專責，縮短巡視周期，盡早停電檢修

開關柜讀數比背景水平高10dB,且讀數大于20dB絕對值,亦即是比背景高 20dB

很有可能在開關柜內有內部放電活動。建議用局部放電定位器或局部放電監測儀作進一步的檢查。

以上講述的是針對開關柜的操作規范，通過讀數來判斷開關柜的絕緣程度，也可以通過圖譜來分析開關柜的運行狀況，根據圖譜能更加全面的了解設備的絕緣狀況，如局部放電產生的相位、放電脈沖群的數量等，圖譜分析法適合于所有高壓設備，包括開關柜，以下詳細介紹HDJF-5A的圖譜功能。