CN105915198B - 一种模拟数字混合滤波方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模拟数字混合滤波方法，其包括建立模拟数字混合滤波平台步骤；获取被测设备输出信号步骤；高速A/D采集卡对信号进行采样及转换步骤；计算机对信号进行处理步骤；将处理后信号送入信号发生器进行D/A变换步骤；计算机对处理后信号进行分析处理并送入显示器显示波形步骤；利用本发明方法可使检测方法操作简单并可快速完成复杂的现场干扰信号处理工作；利用本发明方法可降低对技术人员的技能要求，普通的检测员也能进行检测操作；利用本发明方法科提高高压电气设备局放在线检测的工作效率和准确性。

Description

一种模拟数字混合滤波方法
技术领域
本发明属于电力设备带电测试技术领域，涉及一种模拟数字混合滤波方法。
背景技术
目前，现场干扰信号的识别和去除，一直是局部放电检测过程中的难点，检测现场干扰信号的复杂性决定了干扰信号不可能只存在于单个频段范围内，且与局放信号没有固定的幅频、相位关系，使用常规的滤波器固然可以滤除干扰，但同时也大大减少了有效的检测频段。本技术能够自动对现场局放检测信号和干扰进行识别分析，通过自动控制信号处理装置（智能滤波模块）与数字滤波算法对干扰信号进行处理，提高检测信号的信噪比，确保检测数据的准确性。
主要存在问题有：传统滤波方法不仅操作繁琐而且在滤除干扰信号的同时还会滤除一部分有效信号、对技术人员的技能要求高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能对局放检测过程的干扰信号进行识别和去除的多频点滤波的模拟数字混合滤波方法。
为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种模拟数字混合滤波方法，其包括如下步骤：
（1）建立模拟数字混合滤波平台，其包括输入保护放大电路、第一至第三智能矩阵开关电路、高通滤波矩阵、低通滤波矩阵、高速A/D采集卡、计算机和信号发生器；
所述输入保护放大电路包括双向稳压管D1、电容C1、电容C2、电感L1、运算放大器AR1、第一输入端I1和第二输入端I2；被测设备信号输出端分别接所述第一输入端I1和第二输入端I2；所述双向稳压管D1并联在第一输入端I1与第二输入端I2之间；所述电容C1与C2串联后接在所述第一输入端I1与运算放大器AR1的输入端之间；所述电感L1接在所述电容C1与电容C2的节点和地之间；所述运算放大器AR1的输出端接所述第一智能矩阵开关电路的相应输入端；所述运算放大器AR1的接地端分别接地；
所述第一智能矩阵开关电路的输出端接所述高通滤波矩阵的相应输入端；所述高通滤波矩阵的输出端经所述第二智能矩阵开关电路接所述低通滤波矩阵的相应输入端；所述低通滤波矩阵的输出端经所述第三智能矩阵开关电路接所述高速A/D采集卡的相应输入端；所述高速A/D采集卡的输出端接所述计算机的相应输入端；所述信号发生器的输入端接所述计算机的相应输出端；所述第一至第三智能矩阵开关电路的控制输入端分别接所述计算机的相应输出端；
（2）被测设备输出信号由输入保护放大电路输入，第一智能矩阵开关电路通过由计算机控制打开高通滤波矩阵中的相应高通滤波器并将信号传给打开的高通滤波器，信号经高通滤波器过滤后传给下一级第二智能矩阵开关电路，第二智能矩阵开关电路经过计算机控制打开低通滤波矩阵中的低通滤波器，经低通滤波器过滤后的信号再经第三智能矩阵开关电路将信号输出给高速A/D采集卡；
（3）高速A/D采集卡对信号进行采样，将模拟信号转换成数字信号，将转换后数字信号输出给计算机；
（4）计算机首先通过傅里叶变换对信号进行处理再进行频域开窗，框选出干扰信号区域并将其滤除，然后再进行傅里叶反变换，得到处理后信号；
（5）计算机将处理后信号送入信号发生器，所述信号发生器将所述处理后信号进行D/A变换，将处理后信号转换成处理后模拟信号并将其输入局放检测仪；
（6）计算机将处理后信号先进行幅度量化再进行像素映射，得到时域波形并在显示器上显示所述时域波形；
（7）计算机将处理后信号先进行幅度量化，再进行傅里叶变换，再进行像素映射，得到频域波形并在显示器上显示所述时域波形。
本发明的有益效果是：利用本发明方法可使检测方法操作简单并可快速完成复杂的现场干扰信号处理工作；利用本发明方法可降低对技术人员的技能要求，普通的检测员也能进行检测操作；利用本发明方法可提高高压电气设备局放在线检测的工作效率和准确性。
附图说明
图1为本发明的模拟数字混合滤波平台原理框图。
图2为输入保护放大电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图1-2及实施例对本发明做详细说明。
本发明为一种模拟数字混合滤波方法，其包括如下步骤：
（1）建立模拟数字混合滤波平台，其包括输入保护放大电路、第一至第三智能矩阵开关电路、高通滤波矩阵、低通滤波矩阵、高速A/D采集卡、计算机和信号发生器；所述输入保护放大电路的输入端接被测设备信号输出端；所述输入保护放大电路的输出端经所述第一智能矩阵开关电路分别接所述高通滤波矩阵的相应输入端；所述高通滤波矩阵的输出端经所述第二智能矩阵开关电路接所述低通滤波矩阵的相应输入端；所述低通滤波矩阵的输出端经所述第三智能矩阵开关电路接所述高速A/D采集卡的相应输入端；所述高速A/D采集卡的输出端接所述计算机的相应输入端；所述信号发生器的输入端接所述计算机的相应输出端；所述第一至第三智能矩阵开关电路的控制输入端分别接所述控制处理器的相应输出端；
（2）被测设备输出信号由输入保护放大电路输入，第一智能矩阵开关电路通过由计算机控制打开高通滤波矩阵中的相应高通滤波器并将信号传给打开的高通滤波器，信号经高通滤波器过滤后传给下一级第二智能矩阵开关电路，第二智能矩阵开关电路经过计算机控制打开低通滤波矩阵中的低通滤波器，经低通滤波器过滤后的信号再经第三智能矩阵开关电路将信号输出给高速A/D采集卡；
（3）高速A/D采集卡对信号进行采样，将模拟信号转换成数字信号，将转换后数字信号输出给计算机；
（4）计算机首先通过傅里叶变换对信号进行处理再进行频域开窗，框选出干扰信号区域并将其滤除，然后再进行傅里叶反变换，得到处理后信号；
（5）计算机将处理后信号送入信号发生器，所述信号发生器将所述处理后信号进行D/A变换，将处理后信号转换成处理后模拟信号并将其输入局放检测仪；
（6）计算机将处理后信号先进行幅度量化再进行像素映射，得到时域波形并在显示器上显示所述时域波形；
（7）计算机将处理后信号先进行幅度量化，再进行傅里叶变换，再进行像素映射，得到频域波形并在显示器上显示所述时域波形。
所述输入保护放大电路包括双向稳压管D1、电容C1、电容C2、电感L1、运算放大器AR1、第一输入端I1和第二输入端I2；
被测设备信号输出端分别接所述第一输入端I1和第二输入端I2；
所述双向稳压管D1并联在第一输入端I1与第二输入端I2之间；
所述电容C1与C2串联后接在所述第一输入端I1与运算放大器AR1的输入端之间；所述电感L1接在所述电容C1与电容C2的节点和地之间；
所述运算放大器AR1的输出端接所述第一智能矩阵开关电路的相应输入端；所述运算放大器AR1的接地端分别接地。
所述第一智能矩阵开关电路是由2个型号为AD8113的切换矩阵模块及其外围电路构成的16入32出多路选择开关。
所述高通滤波矩阵由30个高通滤波器构成。
所述第二智能矩阵开关电路是由4个型号为AD8113的切换矩阵模块及其外围电路构成的32入32出多路选择开关。
所述低通滤波矩阵由30个低通滤波器构成。
所述第三智能矩阵开关电路是由2个型号为AD8113的切换矩阵模块及其外围电路构成的32入16出多路选择开关。
所述运算放大器AR1的型号为AG403-86。
本发明高速A/D采集卡用于将传感器或其他待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或电量信号，送到计算机中进行分析、处理；信号发生器主要用于将计算机上位机软件滤波后的信号输出。
数字滤波模式主要采用一块高速A/DC采集卡和计算机软件数字滤波算法来完成。通过高速A/D采集卡，将模拟信号转换成数字信号，通过滤波算法对采集到的数字信号进行处理，进一步滤除干扰，最后将滤除干扰后的数字信号通过信号发生器转换成模拟信号输出。显示器同时可以实时显示接收到干扰信号的时域波形和频域波形，操作人员可根据经验在频域波形区域框选要滤除的信号频率，点击信号消除即可滤除该信号；也可通过软件设置自动滤除某个频段的干扰信号。
模拟滤波模式主要由第一至第三智能矩阵开关电路、高通滤波矩阵、低通滤波矩阵完成，工作时由矩阵开关自由组合，可同时对多个检测频段进行滤波处理。当有信号输入时，计算机对输入的背景信号和标准放电信号进行分析，智能搜索出有效的检测频段，然后自动控制模拟矩阵滤波器内的多个滤波器按要求组合，对输入信号进行处理。在本发明中还增设有档位选择开关，操作人员对自动滤波后信号不满意还可手动进行档位切换，从而将干扰信号滤除的更加干净。
数字模拟混合滤波是将待处理信号先经智能控制模块进行滤波处理，然后通过一根跳线将处理后信号再输入到高速A/D采集卡，计算机软件不仅可以显示处理后信号的波形还可以对信号再次进行滤波处理。
利用本发明方法进行检查能降低高压电气设备局部放电检测对技术人员的技能要求，使普通的检测员也能简单、快速的完成复杂的现场干扰信号处理工作，有助于提高高压电气设备局放在线检测的工作效率和准确性。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施例的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (1)

1.一种模拟数字混合滤波方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）建立模拟数字混合滤波平台，其包括输入保护放大电路、第一至第三智能矩阵开关电路、高通滤波矩阵、低通滤波矩阵、高速A/D采集卡、计算机和信号发生器；
所述输入保护放大电路包括双向稳压管D1、电容C1、电容C2、电感L1、运算放大器AR1、第一输入端I1和第二输入端I2；被测设备信号输出端分别接所述第一输入端I1和第二输入端I2；所述双向稳压管D1并联在第一输入端I1与第二输入端I2之间；所述电容C1与C2串联后接在所述第一输入端I1与运算放大器AR1的输入端之间；所述电感L1接在所述电容C1与电容C2的节点和地之间；所述运算放大器AR1的输出端接所述第一智能矩阵开关电路的相应输入端；所述运算放大器AR1的接地端分别接地；
所述第一智能矩阵开关电路的输出端接所述高通滤波矩阵的相应输入端；所述高通滤波矩阵的输出端经所述第二智能矩阵开关电路接所述低通滤波矩阵的相应输入端；所述低通滤波矩阵的输出端经所述第三智能矩阵开关电路接所述高速A/D采集卡的相应输入端；所述高速A/D采集卡的输出端接所述计算机的相应输入端；所述信号发生器的输入端接所述计算机的相应输出端；所述第一至第三智能矩阵开关电路的控制输入端分别接所述计算机的相应输出端；
（2）被测设备输出信号由输入保护放大电路输入，第一智能矩阵开关电路通过由计算机控制打开高通滤波矩阵中的相应高通滤波器并将信号传给打开的高通滤波器，信号经高通滤波器过滤后传给下一级第二智能矩阵开关电路，第二智能矩阵开关电路经过计算机控制打开低通滤波矩阵中的低通滤波器，经低通滤波器过滤后的信号再经第三智能矩阵开关电路将信号输出给高速A/D采集卡；
（3）高速A/D采集卡对信号进行采样，将模拟信号转换成数字信号，将转换后数字信号输出给计算机；
（4）计算机首先通过傅里叶变换对信号进行处理再进行频域开窗，框选出干扰信号区域并将其滤除，然后再进行傅里叶反变换，得到处理后信号；
（5）计算机将处理后信号送入信号发生器，所述信号发生器将所述处理后信号进行D/A变换，将处理后信号转换成处理后模拟信号并将其输入局放检测仪；
（6）计算机将处理后信号先进行幅度量化再进行像素映射，得到时域波形并在显示器上显示所述时域波形；
（7）计算机将处理后信号先进行幅度量化，再进行傅里叶变换，再进行像素映射，得到频域波形并在显示器上显示所述时域波形。
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