CN110554291A - 一种局放信号包络检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种局放信号包络检测装置，包括分压电路、带通滤波电路、信号放大电路、包络检波电路、微处理芯片，分压电路的输入端作为局放信号包络检测装置的输入端，分压电路的输入端接收GIS设备的局放信号；压电路的输出端与带通滤波电路的输入端电连接；带通滤波电路的输出端与信号放大电路的输入端电连接；信号放大电路的输出端与包络检波电路的输入端电连接；包络检波电路的输出端与微处理芯片的输入端电连接。本发明通过获取300M‑3GHZ的特高频信号的包络信号，然后对包络信号进行模数转换和数字信号处理，从而实现对GIS的局部放电信号进行分析诊断，实现了对GIS设备的统一监测。
Description
技术领域
本发明涉及信号发生装置领域，更具体地，涉及一种局放信号包络检测装置。
背景技术
局部放电试验具有较高的灵敏度。对于新设计和制造的高压电气设备，通过局部放电测量可以及时发现绝缘中的薄弱环节，防止设计与制造工艺上的差错及材料的使用不当，是鉴别产品绝缘或设备运行可靠性的一种重要方法，它能发现耐压试验无法发现的设备缺陷。局部放电测试是当前电力设备预防性试验的重要项目之一。GIS全称气体绝缘全封闭组合电器，是电力系统的重要设备，由于其密封性很高，GIS很少需要维护，但是由于GIS内部场强很高，一旦发生故障必将引起局部以致全部地区停电，甚至可能造成人员伤亡，到目前为止,国内已发生多起由于GIS绝缘故障引起的GIS变电站事故。导致GIS设备故障的主要原因是其绝缘性能的劣化，当这种性能劣化没有贯穿绝缘介质时，常规的预防性试验手段难以发现缺陷所在，而此时设备绝缘介质中常常有局部放电产生，GIS局部放电检测方法大体上可分为声测法、化学法、脉冲电流法及特高频法。特高频法因具有抗干扰能力强、灵敏度高、实时性好且能进行故障定位的优点，已成为目前GIS局部放电检测技术中的主要方法。GIS特高频局放测试其频率范围约在300M-3GHZ之间，通过分析特高频局放信号可以诊断设备的放电类型、强度、局放点和传播路径等等。但是由于其特高的频率如果直接对其原始信号进行实时采样，所需要的硬件资源较昂贵而且针对220KV以上GIS变电站，由于GIS设备众多，要想对所有设备进行统一在线监测并不适宜，经研究这种局放信号包络保留了重要的局放信息。
发明内容
本发明克服了现有GIS设备局部放电测试的缺陷，提供了一种新的局放信号同步发生装置。本发明可将300M-3GHZ的特高频信号转换为30MHZ以内的高频信号，然后对处理后的信号进行模数转换和数字信号处理，从而实现对GIS的局部放电信号进行分析诊断。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种局放信号包络检测装置，其特征在于，包括分压电路、带通滤波电路、信号放大电路、包络检波电路、微处理芯片，其中，
所述的分压电路的输入端作为局放信号包络检测装置的输入端，分压电路的输入端接收GIS设备的局放信号；
所述的分压电路的输出端与带通滤波电路的输入端电连接；
所述的带通滤波电路的输出端与信号放大电路的输入端电连接；
所述的信号放大电路的输出端与包络检波电路的输入端电连接；
所述的包络检波电路的输出端与微处理芯片的输入端电连接。
本发明的工作过程：
通过将局放信号经过分压电路，得到分压信号；分压信号经过带通滤波电路过滤杂波信号；然后再经过信号放大电路进行放大，得到放大信号；通过包络检波电路对放大信号进行包络检波，得到包络信号；包络信号经过微处理芯片得到局放信号的信息。
在一种优选的方案中，所述的带通滤波电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容和运算放大器，其中，
所述的第一电阻的一端作为带通滤波电路的输入端，第一电阻的另一端与第一电容的一端电连接；
所述的第一电容的另一端接地；
所述的第一电阻的另一端与第二电容的一端电连接；
所述的第二电容的另一端与第二电阻的一端电连接；
所述的第二电阻的另一端接地；
所述的第二电容的另一端与运算放大器的同相输入端电连接；
所述的运算放大器的反相输入端与第三电阻的一端电连接；
所述的第三电阻的另一端接地；
所述的运算放大器的反相输入端与第四电阻的一端电连接；
所述的第四电阻的另一端与运算放大器的输出端电连接，运算放大器的输出端作为带通滤波电路的输出端；
所述的第一电阻的另一端与第五电阻的一端电连接；
所述的第五电阻的另一端与运算放大器的输出端电连接。
在一种优选的方案中，所述的带通滤波电路的通频带是300MHZ~3GHZ。
在一种优选的方案中，所述的包络检波电路包括变压器、二极管、第三电容、第四电容、第六电阻，其中，
所述的变压器的一次侧作为包络检波电路的输入端，变压器的二次侧与第三电容的一端电连接；
所述的第三电容的另一端接地；
所述的变压器的二次侧与二极管的阳极电连接；
所述的二极管的阴极与第四电容的一端电连接；
所述的第四电容的另一端接地；
所述的二极管的阴极与第六电阻的一端电连接，第六电阻的一端作为包络检波电路的输出端；
所述的第六电阻的另一端接地。
在一种优选的方案中，所述的局放信号包络检测装置还包括模数转换模块，所述的包络检波电路的输出端与模数转换模块的输入端电连接；所述的模数转换模块的输出端与微处理芯片的输入端电连接。
在一种优选的方案中，所述的局放信号包络检测装置还包括显示模块，所述的微处理芯片的第一输出端与显示模块的输入端电连接。
在一种优选的方案中，所述的局放信号包络检测装置还包括数据存储器，所述的微处理芯片的第二输出端与数据存储器的输入端电连接。
在一种优选的方案中，所述的局放信号包络检测装置还包括无线通信模块，所述的微处理芯片的第三输出端与无线通信模块的输入端电连接。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明通过获取300M-3GHZ的特高频信号的包络信号，然后对包络信号进行模数转换和数字信号处理，从而实现对GIS的局部放电信号进行分析诊断，实现了对GIS设备的统一监测。
附图说明
图1为实施例的模块图。
图2为实施例的包络检波电路图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
如图1所示，一种局放信号包络检测装置，包括分压电路、带通滤波电路、信号放大电路、包络检波电路、模数转换模块、增强型STM32芯片、LCD显示屏、TF卡、4G通信模块，其中，
带通滤波电路的通频带是300MHZ~3GHZ；
分压电路的输入端作为局放信号包络检测装置的输入端，分压电路的输入端接收GIS设备的局放信号；
分压电路的输出端与带通滤波电路的输入端电连接；
带通滤波电路的输出端与信号放大电路的输入端电连接；
信号放大电路的输出端与包络检波电路的输入端电连接；
包络检波电路的输出端与模数转换模块的输入端电连接；
模数转换模块的输出端与增强型STM32芯片的输入端电连接；
增强型STM32芯片的第一输出端与LCD显示的输入端电连接。
增强型STM32芯片的第二输出端与TF卡的输入端电连接。
增强型STM32芯片的第三输出端与4G通信模块的输入端电连接。
其中，带通滤波电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容和运算放大器，其中，
第一电阻的一端作为带通滤波电路的输入端，第一电阻的另一端与第一电容的一端电连接；
第一电容的另一端接地；
第一电阻的另一端与第二电容的一端电连接；
第二电容的另一端与第二电阻的一端电连接；
第二电阻的另一端接地；
第二电容的另一端与运算放大器的同相输入端电连接；
运算放大器的反相输入端与第三电阻的一端电连接；
第三电阻的另一端接地；
运算放大器的反相输入端与第四电阻的一端电连接；
第四电阻的另一端与运算放大器的输出端电连接，运算放大器的输出端作为带通滤波电路的输出端；
第一电阻的另一端与第五电阻的一端电连接；
第五电阻的另一端与运算放大器的输出端电连接。
其中，如图2所示，包络检波电路包括变压器、二极管、第三电容、第四电容、第六电阻，其中，
变压器的一次侧作为包络检波电路的输入端，变压器的二次侧与第三电容的一端电连接；
第三电容的另一端接地；
变压器的二次侧与二极管的阳极电连接；
二极管的阴极与第四电容的一端电连接；
第四电容的另一端接地；
二极管的阴极与第六电阻的一端电连接，第六电阻的一端作为包络检波电路的输出端；
第六电阻的另一端接地。
本实施例工作过程：
通过将局放信号经过分压电路，得到分压信号；分压信号经过带通滤波电路过滤杂波信号；然后再经过信号放大电路进行放大，得到放大信号；通过包络检波电路对放大信号进行包络检波，得到包络信号；包络信号经过微处理芯片得到局放信号的信息。通过包络信号得到的关于局放信息，通过LCD显示屏予以显示；通过TF卡保存局放信息。最后，还可以通过4G通信模块将局放信息发送至远方的工作人员的移动终端上。避免工作人员需要长期驻守在GIS设备旁边。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种局放信号包络检测装置，其特征在于，包括分压电路、带通滤波电路、信号放大电路、包络检波电路、微处理芯片，其中，
所述的分压电路的输入端作为局放信号包络检测装置的输入端，分压电路的输入端接收GIS设备的局放信号；
所述的分压电路的输出端与带通滤波电路的输入端电连接；
所述的带通滤波电路的输出端与信号放大电路的输入端电连接；
所述的信号放大电路的输出端与包络检波电路的输入端电连接；
所述的包络检波电路的输出端与微处理芯片的输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的局放信号包络检测装置，其特征在于，所述的带通滤波电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容和运算放大器，其中，
所述的第一电阻的一端作为带通滤波电路的输入端，第一电阻的另一端与第一电容的一端电连接；
所述的第一电容的另一端接地；
所述的第一电阻的另一端与第二电容的一端电连接；
所述的第二电容的另一端与第二电阻的一端电连接；
所述的第二电阻的另一端接地；
所述的第二电容的另一端与运算放大器的同相输入端电连接；
所述的运算放大器的反相输入端与第三电阻的一端电连接；
所述的第三电阻的另一端接地；
所述的运算放大器的反相输入端与第四电阻的一端电连接；
所述的第四电阻的另一端与运算放大器的输出端电连接，运算放大器的输出端作为带通滤波电路的输出端；
所述的第一电阻的另一端与第五电阻的一端电连接；
所述的第五电阻的另一端与运算放大器的输出端电连接。
3.根据权利要求2所述的局放信号包络检测装置，其特征在于，所述的带通滤波电路的通频带是300MHZ~3GHZ。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的局放信号包络检测装置，其特征在于，所述的包络检波电路包括变压器、二极管、第三电容、第四电容、第六电阻，其中，
所述的变压器的一次侧作为包络检波电路的输入端，变压器的二次侧与第三电容的一端电连接；
所述的第三电容的另一端接地；
所述的变压器的二次侧与二极管的阳极电连接；
所述的二极管的阴极与第四电容的一端电连接；
所述的第四电容的另一端接地；
所述的二极管的阴极与第六电阻的一端电连接，第六电阻的一端作为包络检波电路的输出端；
所述的第六电阻的另一端接地。
5.根据权利要求4所述的局放信号包络检测装置，其特征在于，所述的局放信号包络检测装置还包括模数转换模块，所述的包络检波电路的输出端与模数转换模块的输入端电连接；所述的模数转换模块的输出端与微处理芯片的输入端电连接。
6.根据权利要求1、2、3或5所述的局放信号包络检测装置，其特征在于，所述的局放信号包络检测装置还包括显示模块，所述的微处理芯片的第一输出端与显示模块的输入端电连接。
7.根据权利要求6所述的局放信号包络检测装置，其特征在于，所述的局放信号包络检测装置还包括数据存储器，所述的微处理芯片的第二输出端与数据存储器的输入端电连接。
8.根据权利要求1、2、3、5或7所述的局放信号包络检测装置，其特征在于，所述的局放信号包络检测装置还包括无线通信模块，所述的微处理芯片的第三输出端与无线通信模块的输入端电连接。
9.根据权利要求6所述的局放信号包络检测装置，其特征在于，所述的局放信号包络检测装置还包括无线通信模块，所述的微处理芯片的第三输出端与无线通信模块的输入端电连接。
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