CN108646151A - 基于自适应降噪的电缆放电声波检测装置 - Google Patents

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邵恩
陈荣荣
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种基于自适应降噪的电缆放电声波检测装置，包括第一声音采集模块和第二声音采集模块，第一声音采集模块和第二声音采集模块采集到的信号输入A/D数模转换模块，A/D数模转换模块输出信号至FPGA，FPGA控制蜂鸣器进行报警。本发明采用频段较低的放电声波频谱检测的方法对电缆放电现象进行检测，避免了现有装置采集高频放电信息所存在的高频信号衰减严重的缺陷，同时利用自适应降噪的算法进行了背景噪声滤除，得到较为干净的电缆放电的声波信息。本装置可凭此进行电缆是否存在放电现象的检测。

Description

基于自适应降噪的电缆放电声波检测装置
技术领域
本发明涉及电力电缆放电检测技术，特别是涉及一种基于自适应降噪的电缆放电声波检测装置。
背景技术
城市电网中的电缆分布广，且大多埋于地下管道中，一旦电缆出现故障如短路漏电等，会致使部分地区停电，给生产生活带来极大的危害和损失。目前电力电缆局部放电的检测方法主要有超声法、特高频法以及高频电流法等方法。电力电缆放电所包含的频谱很宽，上述方法大多选择在信噪比较高的频段进行检测，但是仍然有其弊端。电缆外表的绝缘层对高频波的吸收能力较强，这导致原始信号在穿透电缆绝缘层的过程中，信号衰减较大，限制了超声法及特高频法的应用推广。高频电流法也有其缺点，一是易受杂散干扰和电磁干扰的影响，二是容易受广播干扰的影响。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种不易受杂散干扰、电磁干扰和广播干扰的影响的基于自适应降噪的电缆放电声波检测装置。
技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的基于自适应降噪的电缆放电声波检测装置，包括第一声音采集模块和第二声音采集模块，第一声音采集模块和第二声音采集模块采集到的信号输入A/D数模转换模块，A/D数模转换模块输出信号至FPGA，FPGA控制蜂鸣器进行报警。
进一步，还包括SDRAM，FPGA与SDRAM之间传递信号。
进一步，还包括串口模块和DAC输出模块，FPGA输出信号至串口模块和DAC输出模块。
进一步，所述第一声音采集模块采集电缆放电声波X(n)及背景噪声D(n)，第二声音采集模块只采集背景噪声D(n)。
进一步，所述第一声音采集模块和第二声音采集模块均包括低通滤波器。
进一步，所述FPGA通过以最小均方值为标准的自适应滤波算法将背景噪声D(n)滤除，从而得到干净的电缆放电声波X(n)，再通过快速傅里叶变换得到电缆放电声波的特征频谱，将电缆放电声波的特征频谱的有效信息进行提取和比对。
进一步，所述SDRAM对A/D数模转换模块输出的信号、FPGA得到的干净的电缆放电声波X(n)以及通过快速傅里叶变换得到的电缆放电声波的特征频谱进行缓存。
有益效果：本发明公开了基于自适应降噪的电缆放电声波检测装置，采用频段较低的放电声波频谱检测的方法对电缆放电现象进行检测，避免了现有装置采集高频放电信息所存在的高频信号衰减严重的缺陷，同时利用自适应降噪的算法进行了背景噪声滤除，得到较为干净的电缆放电的声波信息。本装置可凭此进行电缆是否存在放电现象的检测。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中系统架构框图；
图2为本发明具体实施方式中信息处理原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的介绍。
本具体实施方式公开了一种基于自适应降噪的电缆放电声波检测装置，如图1所示，包括第一声音采集模块和第二声音采集模块，第一声音采集模块和第二声音采集模块采集到的信号输入A/D数模转换模块，A/D数模转换模块输出信号至FPGA，FPGA控制蜂鸣器进行报警。第一声音采集模块采集电缆放电声波X(n)及背景噪声D(n)，第二声音采集模块只采集背景噪声D(n)。第一声音采集模块和第二声音采集模块均包括低通滤波器。
本装置包括SDRAM，FPGA与SDRAM之间传递信号。还包括串口模块和DAC输出模块，FPGA输出信号至串口模块和DAC输出模块。
FPGA通过以最小均方值为标准的自适应滤波算法将背景噪声D(n)滤除，从而得到干净的电缆放电声波X(n)，再通过快速傅里叶变换得到电缆放电声波的特征频谱，将电缆放电声波的特征频谱的有效信息进行提取和比对。
SDRAM对A/D数模转换模块输出的信号、FPGA得到的干净的电缆放电声波X(n)以及通过快速傅里叶变换得到的电缆放电声波的特征频谱进行缓存。
如图2所示，本装置的工作流程为：
(1)通过双通道采集声波信息，一路采集电缆放电声波X(n)及背景噪声，一路只采集背景噪声D(n)；
(2)通过声波采集通道的低通滤波器滤除高频信号；
(3)通过ADC数模转换模块将两路信息进行数模转换；
(4)通过以最小均方值为标准的自适应滤波算法将背景噪声D(n)滤除，从而得到较为干净的电缆放电声波X(n)；
(5)通过快速傅里叶变换(FFT)得到电缆放电声波的特征频谱；
(6)通过SDRAM缓存由(3)、(4)、(5)产生临时数据和最终结果；
(7)将电缆放电声波的特征频谱的有效信息进行提取和比对；
(8)依据特征频谱信息判断是否存在电缆放电现象；
(9)分别通过蜂鸣器模块、DAC模块、串口模块进行放电现象报警和信息显示；
区别现有高频检测电缆放电技术，本装置采集电缆放电发出的声波信息，属于低频信号检测，利用带有低通滤波器的双声道采集模块采集电缆放电信息，并通过自适应滤波技术滤除背景噪声，最后采用快速傅里叶变换(FFT)进行对电缆放电声波的频谱特征提取，从而判断电缆是否存在放电现象。此方案解决了高频段检测放电时存在的高频信号通过电缆绝缘层衰减严重不利于信号采集的问题。本装置提供了全新的检测电缆放电现象的技术方案。

Claims (7)

1.基于自适应降噪的电缆放电声波检测装置，其特征在于：包括第一声音采集模块和第二声音采集模块，第一声音采集模块和第二声音采集模块采集到的信号输入A/D数模转换模块，A/D数模转换模块输出信号至FPGA，FPGA控制蜂鸣器进行报警。
2.根据权利要求1所述的基于自适应降噪的电缆放电声波检测装置，其特征在于：还包括SDRAM，FPGA与SDRAM之间传递信号。
3.根据权利要求1所述的基于自适应降噪的电缆放电声波检测装置，其特征在于：还包括串口模块和DAC输出模块，FPGA输出信号至串口模块和DAC输出模块。
4.根据权利要求1所述的基于自适应降噪的电缆放电声波检测装置，其特征在于：所述第一声音采集模块采集电缆放电声波X(n)及背景噪声D(n)，第二声音采集模块只采集背景噪声D(n)。
5.根据权利要求1所述的基于自适应降噪的电缆放电声波检测装置，其特征在于：所述第一声音采集模块和第二声音采集模块均包括低通滤波器。
6.根据权利要求1所述的基于自适应降噪的电缆放电声波检测装置，其特征在于：所述FPGA通过以最小均方值为标准的自适应滤波算法将背景噪声D(n)滤除，从而得到干净的电缆放电声波X(n)，再通过快速傅里叶变换得到电缆放电声波的特征频谱，将电缆放电声波的特征频谱的有效信息进行提取和比对。
7.根据权利要求6所述的基于自适应降噪的电缆放电声波检测装置，其特征在于：所述SDRAM对A/D数模转换模块输出的信号、FPGA得到的干净的电缆放电声波X(n)以及通过快速傅里叶变换得到的电缆放电声波的特征频谱进行缓存。
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