CN114594351A - 一种变压器套管局部放电监测芯片装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器套管局部放电监测芯片装置及方法，属于变压器技术领域，用于解决现有变压器套管监测装置体积大，布线长，会对采集的信号产生干扰，测试精度低的问题。本发明的采集单元包括三个传感器模块，分别安装于变压器三相套管末屏的末屏处，用于采集变压器套管末屏的局部放电信号以及工频电流信号；每个传感器模块均通过导线与SIP数字化单元连接；SIP数字化单元固定安装于采集单元的底座下方，用于对局部放电信号以及工频电流信号进行数字化处理；SIP数字化单元的输出端与后台处理终端的输入端连接。本发明可以大大降低采集的信号的传输距离，减少对信号的电磁干扰，从而提升信号逻辑计算的精度，提高变压器套管局部放电监测的准确率。

Description

一种变压器套管局部放电监测芯片装置及方法

技术领域

本发明属于变压器领域，尤其涉及一种变压器套管局部放电监测芯片装置及方法。

背景技术

大型油浸式电力变压器是电网的关键核心设备且数量众多，其健康状态直接关系到电网的安全稳定运行。随着电压等级增加，由套管导致的变压器故障比例逐渐增加，国内外针对于套管的事故诱因、检测技术和诊断分析技术开展了大量的研究，发现套管事故的主要原因和油纸绝缘的受潮、过热、局部放电密切相关。为了提前发现设备故障，套管监测成为必不可少的技术手段。

变压器套管在运行中常出现的故障类型包括套管受潮或局部放电等故障，因此需要在套管末屏安装局部放电和泄漏电流传感器以监测套管运行状态。由于局部放电等采集通常需要高性能采集和数据处理单元，导致了板卡设备尺寸大、结构复杂，通常安装在变压器旁边的汇控柜中，通过10~20米的同轴电缆和套管末屏传感器连接。尽管有电缆屏蔽措施，微弱的信号仍然极易受到现场电磁干扰，显著降低变压器套管信号测试的精度，从而直接影响变压器套管故障监测的准确性。

发明内容

本发明提供一种变压器套管局部放电监测芯片装置及方法，用于解决如下技术问题：现有变压器套管局部放电监测装置体积大、布线长，采集的信号传输距离远，在传输过程中易被电磁干扰，导致变压器套管监测准确率低。

一方面，本发明提供了一种变压器套管局部放电监测芯片装置，其包括采集单元、SIP数字化单元和后台处理终端；所述SIP数字化单元包括无线通信单元和SIP芯片；

所述采集单元包括若干传感器模块，分别安装于变压器三相套管的末屏处，用于采集变压器套管末屏的局部放电信号以及工频电流信号；

所述采集单元中的每个传感器模块均通过导线与所述SIP数字化单元连接，以将采集的局部放电信号以及工频电流信号发送到所述SIP数字化单元进行数字化；

所述SIP数字化单元安装于变压器内部，所述导线的长度根据所述采集单元与所述SIP数字化单元之间的距离确定；

所述SIP数字化单元固定安装于所述采集单元的底座下方，用于对所述局部放电信号以及工频电流信号进行数字化处理，得到所述变压器套管的局部放电信息；

所述SIP数字化单元的输出端与所述后台处理终端的输入端连接，用于将所述局部放电信息通过所述无线通信单元发送到所述后台处理终端进行处理，以使后台处理终端根据所述局部放电信息确定变压器套管是否有局部放电。

本发明通过在变压器三相套管的末屏处分别安装传感器模块，可实现同时采集变压器三相套管的局部放电信号和工频电流信号。通过将采集单元和数字化单元进行一体化设计，仅用较短的导线连接，可以大大降低采集的信号的传输距离，减少对信号的电磁干扰，从而提升信号逻辑计算的精度，提高变压器套管局部放电监测的准确率。

进一步地，每个传感器模块包括一个高频电流传感器以及一个工频电流传感器；所述高频电流传感器用于采集所述变压器套管末屏的局部放电信号；所述工频电流传感器用于采集所述变压器套管末屏的工频电流信号；所述高频电流传感器与所述工频电流传感器套接在同一根接地杆上。

本发明将工频电流传感器和高频电流传感器封装在一个传感器模块中，实现耦合式测量，从而使本发明的传感器模块可以同时采集变压器套管末屏的局部放电信号和工频电流信号。

进一步地，所述传感器模块通过触指与所述变压器套管末屏的引线紧密压接；所述触指与所述接地杆相连，用于将所述传感器模块接地；所述传感器模块的底部通过底座支撑；所述SIP数字化单元固定安装于所述传感器模块的底座下方；所述高频电流传感器以及所述工频电流传感器分别与所述SIP数字化单元连接，以便将采集到的局部放电信号以及工频电流信号发送到所述SIP数字化单元进行数字化处理，得到所述变压器的局部放电信息。

更进一步地，所述SIP芯片包括一路高速采集通道以及四路低速采集通道；所述高速采集通道的输入端与所述高频电流传感器连接；所述高速采集通道包括仪表放大器以及125MHz高速A/D数模转换器；所述仪表放大器用于将所述局部放电信号放大，所述125MHz高速A/D数模转换器用于将所述局部放电信号转换为局部放电数字信号，以便后续对所述局部放电数字信号进行逻辑计算；所述低速采集通道包括仪表放大器以及2MHz低速A/D数模转换器；其中一路低速采集通道的输入端与所述工频电流传感器连接，所述仪表放大器用于将所述工频电流信号放大，所述125MHz高速A/D数模转换器用于将所述工频电流信号转换为工频电流数字信号，以便后续对所述工频电流数字信号进行逻辑计算；另外三路低速采集通道的输入端为预留接口，用于连接其他信号采集设备。

本发明通过设计一路高速采集通道和四路低速采集通道，实现了SIP芯片的高性能的采集能力；并且通过预留扩展接口，可以方便后续SIP芯片的应用拓展。

再进一步地，所述SIP芯片还包括FPGA可编程逻辑器件；所述FPGA可编程逻辑器件中包含预设运算逻辑；所述FPGA可编程逻辑器件的输入端与所述高速采集通道以及所述低速采集通道连接，用于接收所述局部放电数字信号以及所述工频电流数字信号；以及，根据所述预设运算逻辑，对所述局部放电数字信号以及所述工频电流数字信号进行逻辑计算，得到所述变压器的局部放电信息；以及，将所述局部放电信息通过无线通信接口或以太网接口发送到所述后台处理终端。

本发明通过采用计算能力强的FPGA芯片，以满足本发明对于SIP芯片需要具备高性能计算能力的需求。

再进一步地，所述SIP芯片还包括温湿度微型传感器以及振动微型传感器；所述温湿度微型传感器以及振动微型传感器集成于所述SIP芯片内部，分别与所述FPGA可编程逻辑器件连接，用于感知所述SIP芯片内部的温湿度以及振动频率，并传输到所述FPGA可编程逻辑器件进行逻辑计算，得到所述SIP芯片内部的温湿度信息以及振动频率信息，进而将所述温湿度信息以及振动频率信息发送到后台处理终端，对所述SIP芯片的工作状态进行监控。

本发明通过在片内增设温湿度传感器和振动传感器，实现对芯片内部状态的监控。

再进一步地，所述FPGA可编程逻辑器件、所述温湿度微型传感器以及所述振动微型传感器集成在所述SIP芯片的上层；所述高速采集通道以及所述低速采集通道集成在所述SIP芯片的下层；所述SIP芯片的上层与SIP芯片的下层之间通过LTCC（低温共烧陶瓷）基板进行隔离，以避免模拟信号与数字信号之间相互干扰；所述SIP芯片上层的器件与SIP芯片下层的器件通过倒装封装方式与所述LTCC基板连接，以减小引线电感，提升SIP芯片的散热能力。

本发明将模拟信号器件和数字信号器件分别封装在SIP芯片的上下层，并通过LTCC基板进行隔离，避免了模拟信号和数字信号之间的干扰。

再进一步地，所述SIP芯片中还包括LTCC载片；所述LTCC载片的表面表贴有若干电容以及若干电阻；所述LTCC载片的内部布设所述若干电容以及所述若干电阻的连接线；所述LTCC载片通过粘接的方式固定在所述LTCC基板上；所述若干电容以及若干电阻的连接端在所述LTCC载片的边缘引出，并通过金丝键合的方式与所述SIP芯片中的各器件连接，以降低SIP芯片的尺寸和体积，提高SIP芯片的集成度。

再进一步地，所述SIP芯片的尺寸为50mm×50mm，以满足变压器套管局部放电监测芯片装置的小型化需求。

另一方面，本发明还提供了一种变压器套管局部放电监测方法，该方法包括采集单元采集变压器套管末屏的局部放电信号以及工频电流信号，并将采集的局部放电信号以及工频电流信号发送到SIP数字化单元进行数字化；所述SIP数字化单元包括无线通信单元和SIP芯片；

所述SIP芯片包括一路高速采集通道以及四路低速采集通道；所述高速采集通道的输入端与所述高频电流传感器连接；所述高速采集通道包括仪表放大器以及125MHz高速A/D数模转换器；所述仪表放大器用于将所述局部放电信号放大，所述125MHz高速A/D数模转换器用于将所述局部放电信号转换为局部放电数字信号，以便后续对所述局部放电数字信号进行逻辑计算；所述低速采集通道包括仪表放大器以及2MHz低速A/D数模转换器；其中一路低速采集通道的输入端与所述工频电流传感器连接，所述仪表放大器用于将所述工频电流信号放大，所述125MHz高速A/D数模转换器用于将所述工频电流信号转换为工频电流数字信号，以便后续对所述工频电流数字信号进行逻辑计算；另外三路低速采集通道的输入端为预留接口，用于连接其他信号采集设备；

所述SIP数字化单元对所述局部放电信号以及工频电流信号进行数字化处理，得到变压器的局部放电信息，并将所述局部放电信息通过所述无线通信单元发送到后台处理终端进行处理，以使后台处理终端根据所述局部放电信息确定变压器套管是否有局部放电。

本发明具有的有益效果如下：本发明可实现同时采集变压器三相套管的局部放电信号和工频电流信号，通过将采集单元和数字化单元进行一体化设计，仅用较短的导线连接，可以大大降低采集的信号的传输距离，减少对信号的电磁干扰，从而提升信号逻辑计算的精度，提高变压器套管局部放电监测的准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种变压器套管局部放电监测芯片装置结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种变压器套管局部放电监测芯片装置安装位置示意图；

图3为本发明实施例提供的一种采集单元以及SIP数字化单元的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种SIP芯片的内部电路示意图；

图5为本发明实施例提供的一种SIP芯片的封装连接示意图；

图6为本发明实施例提供的一种SIP芯片的上层布局图；

图7为本发明实施例提供的一种SIP芯片的下层布局图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种变压器套管局部放电监测芯片装置及方法，下面通过附图对本发明实施例提出的技术方案进行详细的说明。

首先，图1为本发明实施例提供的一种变压器套管局部放电监测芯片装置结构示意图，如图1所示，变压器套管局部放电监测芯片装置100包括采集单元110、SIP数字化单元120以及后台处理终端140。

其中，采集单元110包括传感器模块1、传感器模块2以及传感器模块3，分别安装于变压器三相套管的末屏处。采集单元110中的每个传感器模块均通过较短的导线与SIP数字化单元120连接，用于采集变压器套管末屏的局部放电信号以及工频电流信号。

具体地，采集单元110与SIP数字化单元120一体化设计，SIP数字化单元120固定安装于采集单元110的底座下方，传感器模块采集的模拟信号可以通过较短的导线传输到SIP数字化单元120中进行就地数字化，模拟信号受到的干扰很小。SIP数字化单元120用于对局部放电信号以及工频电流信号进行数字化处理，得到变压器的局部放电信息。SIP数字化单元120的输出端与后台处理终端140的输入端连接，用于将局部放电信息通过无线通信单元130发送到后台处理终端140进行进一步处理。

图2为本发明实施例提供的一种变压器套管局部放电监测芯片装置安装位置示意图，如图2所示，传感器模块1、2、3分别固定安装在变压器5的A相套管6的末屏处、B相套管7的末屏处以及C相套管8的末屏处。每个传感器模块的底部有底座4，用于支撑传感器模块的重量，保证传感器模块和变压器套管末屏连接受力均匀，避免传感器模块的重量对变压器套管造成损坏。

每个传感器模块通过导线与SIP数字化单元120连接，SIP数字化单元120安装在变压器内部，具体位于传感器模块的底座下方。由于传感器模块与SIP数字化单元120都安装在变压器上，位置很近，所以它们之间导线的长度取决于它们之间的距离，因此可以通过较短的导线连接传感器模块和SIP数字化单元120，实现了将采集的变压器局部放电信号以及工频电流信号进行就地数字化，大大减少了布线长度，降低了信号在导线中传输过程中收到的电磁干扰，提高了信号后续分析计算的准确度。

需要说明的是，导线的长度由传感器模块和SIP数字化单元之间的距离决定，数值并不固定。

进一步地，每个传感器模块由一个高频电流传感器和一个工频电流传感器构成。高频电流传感器用于采集变压器套管末屏的局部放电信号，工频电流传感器用于采集变压器套管末屏的工频电流信号。从而使本发明中的传感器模块可以同时采集变压器套管末屏的局部放电信号和工频电流信号。

可选地，传感器模块中还可以集成其他类型的传感器，如振动传感器等，以扩展采集单元的信号采集类型。

图3为本发明实施例提供的一种采集单元以及SIP数字化单元的结构示意图，如图3所示，短导线连接左右两个虚线框部分，左侧虚线框内的部分为采集单元110，右侧虚线框内的部分为SIP数字化单元120。

如图3所示，高频电流传感器11与工频电流传感器12套接在同一根接地杆13上，实现耦合式测量。两个传感器的触指14分别与变压器套管末屏的引线紧密压接，以通过触指14采集变压器套管末屏的局部放电信号和工频电流信号。触指14与接地杆13相连，接地杆与传感器模块的外壳相连，传感器模块的外壳接地，从而实现两个传感器的可靠接地。

高频电流传感器以及工频电流传感器分别通过短导线与SIP数字化单元120连接，以便将采集到的局部放电信号以及工频电流信号发送到SIP数字化单元120进行就地数字化。

具体地，SIP数字化单元120包括SIP芯片。由于本发明中的SIP数字化单元120需要同时实现工频电流信号和局部放电信号的测量，这就需要SIP芯片同时具备高性能的采集能力和计算能力。因此，本发明设计的SIP芯片包括一路高速采集通道以及四路低速采集通道。

具体地，高速采集通道包括一个仪表放大器和一个125MHz高速A/D数模转换器。高速采集通道的输入端与高频电流传感器的输出端连接，用于将高频电流传感器采集的局部放电信号放大后转换为局部放电数字信号。

四路低速采集通道中的每个低速采集通道包括一个仪表放大器和一个2MHz低速A/D数模转换器。其中一路低速采集通道的输入端与工频电流传感器的输出端连接，用于将工频电流传感器采集的工频电流信号放大后转换为工频电流数字信号。另外三路低速采集通道的输入端为预留接口，可用于连接其他信号采集设备，方便后续SIP芯片的应用拓展。

在一个实施例中，图4为本发明实施例提供的一种SIP芯片的内部电路示意图，如图4所示，局部放电信号对应的仪表放大器和125MHz高速A/D转换器为高速采集通道，工频电流信号对应的仪表放大器和2MHzA/D转换器为其中一路低速采集通道，其余三个低速采集通道可以接超声波传感器、振动传感器等采集设备，采集变压器套管末屏的超声信号、振动信号等。

SIP芯片还包括：FPGA可编程逻辑器件，FPGA可编程逻辑器件中包含提前设置好的预设运算逻辑，FPGA可编程逻辑器件的输入端与高速采集通道以及低速采集通道连接，用于接收局部放电数字信号、工频电流数字信号以及其他信号采集设备采集的信号；然后根据预设运算逻辑，对局部放电数字信号、工频电流数字信号以及其他信号采集设备采集的信号进行逻辑计算，然后将计算结果通过无线通信接口或以太网接口发送到后台处理终端。

SIP芯片还包括：温湿度微型传感器以及振动微型传感器。温湿度微型传感器以及振动微型传感器集成于SIP芯片内部，均与FPGA可编程逻辑器件连接，用于感知SIP芯片内部的温湿度以及振动频率，并传输到FPGA可编程逻辑器件进行逻辑计算，以实现对芯片内部状态的监控。

通常芯片连接技术分为引线键合和倒装芯片两种方法。引线键合就是芯片和基板、芯片之间连接利用金属细丝连接，倒装芯片就是将芯片凸点直接连接到基板上。为了减小引线电感，提升芯片的散热能力，本发明采用倒装芯片封装方法，将SIP芯片的核心部件直接和基板压接，一方面能够减少引线电感，提升高频性能，另一方面可以提升SIP芯片的散热能力。

图5为本发明实施例提供的一种SIP芯片的封装连接示意图，如图5所示，本发明通过倒装封装芯片方法，将SIP芯片的核心部件直接和LTCC基板17压接。

优选地，本发明中使用的FPGA芯片15尺寸为18mm×12mm，器件底部有3618个倒装封装凸点16，均匀分布在芯片的底部，凸点直径为90μm，凸点的中心间距为200μm。

为了避免模拟信号和数字信号之间产生干扰，本发明采用数模分离封装方法，具体为：在封装SIP芯片时，采用三维分层结构设计，FPGA芯片、存储器等放置在上层，仪表放大器（PGA）和A/D数模转换器（ADC）则放置在下层，并通过LTCC基板掩埋接地屏蔽层，实现上下腔体隔离，减少模拟信号和数字信号的干扰。

在一个实施例中，FPGA可编程逻辑器件、温湿度微型传感器以及振动微型传感器等片内传感器均集成在SIP芯片的上层，高速采集通道以及低速采集通道集成在SIP芯片的下层。图6-7为本发明实施例提供的一种SIP芯片的上下层布局图，如图6-7所示，下层集成了SIP芯片的五个采集通道，上层集成了FPGA芯片、存储器、片内传感器、电源、通信模块等器件。SIP芯片的上层与下层之间通过低温共烧陶瓷LTCC基板进行隔离。

本发明选用LTCC基板，而没有采用常规的FR-4环氧基板，是因为LTCC基板的通孔设计和走线直径显著小于FR-4环氧基板，因此可以实现更高密度集成，降低器件的尺寸。此外，LTCC基板的导热系数要远高于FR-4环氧基板，可以提升芯片的散热能力，提升系统的可靠性。最后，LTCC基板的介电常数大于FR-4环氧基板的介电常数，LTCC基板的电源-地平面电容可以有更高的电容量，有利于电源的稳定和信号完整性。

由于本发明中的SIP芯片中的信号处理微系统包含了模拟和数字混合电路，因此还需要使用大量的电阻电容等无源器件。如果采用现有的封装好的器件，则会占用大量基板空间，无法实现SIP芯片的小型化。一种方法是利用LTCC基板内埋电阻电容，但内埋的电阻和电容精度无法满足本发明的设计要求。因此本发明提出一种新型的系统集成方案：在LTCC载片的表面进行电容和电阻的表贴，然后在LTCC载片的内部布线，将电阻、电容的电连接端引出到载片的边缘，最后将 LTCC 载片通过粘接的方式固定到LTCC 基板上，并通过金丝键合线18（图5）键合的方式将LTCC载片上电阻、电容与与SIP芯片中的各器件连接，实现电互联。该方法可以显著降低器件的尺寸和体积，提高系统的集成度。

通过上述方法设计并封装的SIP芯片的尺寸为50mm×50mm，具备125MHz高速采样率和50MHz带宽，核心FPGA芯片实现算法快速处理，为监测系统提供了功能强大的数字化处理芯片。本发明中的SIP芯片和传感器模块的一体化设计，以及传感器模块的多传感器集成设计，实现了局部放电信号和工频电流信号采集及处理硬件的小型化，避免了由于信号传输距离过长而造成的电磁干扰，提高了变压器套管监测的准确率。

通过本发明提供的一种变压器套管局部放电监测芯片装置进行变压器套管信号监测的完整流程为：采集单元110中的三个传感器模块分别采集变压器A相套管、B相套管、C相套管末屏的局部放电信号以及工频电流信号，然后通过导线将信号传输到SIP数字化单元120。局部放电信号传输到SIP芯片中的高速采集通道，经过仪表放大器放大后，通过高速A/D转换器转换为数字信号，然后输入到FPGA可编程逻辑器件中进行计算。工频电流信号传输到SIP芯片中的一路低速采集通道，经过仪表放大器放大后，通过低速A/D转换器转换为数字信号，同样输入到FPGA可编程逻辑器件中进行计算。FPGA可编程逻辑器件将计算结果通过芯片中的以太网口或无线通信接口发送到后台处理终端进行进一步处理，从而完成了变压器套管末屏的信号采集及数字化处理。FPGA可编程逻辑器件还可以将计算结果暂存在芯片内的大容量存储器中。

另外，本发明实施例还提供了一种变压器套管局部放电监测方法，该方法包括：采集单元采集变压器套管末屏的局部放电信号以及工频电流信号，并将采集的局部放电信号以及工频电流信号发送到SIP数字化单元进行数字化；SIP数字化单元对局部放电信号以及工频电流信号进行数字化处理，得到变压器的局部放电信息，并将局部放电信息通过无线通信单元发送到后台处理终端进行处理，以使后台处理终端根据局部放电信息确定变压器套管是否有局部放电。

本发明中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于装置实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

上述对本发明特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明的实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种变压器套管局部放电监测芯片装置，其特征在于，包括采集单元、SIP数字化单元和后台处理终端；所述SIP数字化单元包括无线通信单元和SIP芯片；所述SIP数字化单元包括无线通信单元和SIP芯片；

所述采集单元包括若干传感器模块，分别安装于变压器三相套管的末屏处，用于采集变压器套管末屏的局部放电信号以及工频电流信号；

所述采集单元中的每个传感器模块均通过导线与所述SIP数字化单元连接，以将采集的局部放电信号以及工频电流信号发送到所述SIP数字化单元进行数字化；

所述SIP数字化单元安装于变压器内部，所述导线的长度根据所述采集单元与所述SIP数字化单元之间的距离确定；

所述SIP数字化单元固定安装于所述采集单元的底座下方，用于对所述局部放电信号以及工频电流信号进行数字化处理，得到所述变压器套管的局部放电信息；

所述SIP数字化单元的输出端与所述后台处理终端的输入端连接，用于将所述局部放电信息通过所述无线通信单元发送到所述后台处理终端进行处理，以使后台处理终端根据所述局部放电信息确定变压器套管是否有局部放电。

2.根据权利要求1所述的一种变压器套管局部放电监测芯片装置，其特征在于，

每个传感器模块包括一个高频电流传感器以及一个工频电流传感器；

所述高频电流传感器用于采集所述变压器套管末屏的局部放电信号；

所述工频电流传感器用于采集所述变压器套管末屏的工频电流信号；

所述高频电流传感器与所述工频电流传感器套接在同一根接地杆上。

3.根据权利要求2所述的一种变压器套管局部放电监测芯片装置，其特征在于，

所述传感器模块通过触指与所述变压器套管末屏的引线紧密压接；

所述触指与所述接地杆相连，用于将所述传感器模块接地；

所述传感器模块的底部通过底座支撑；

所述SIP数字化单元固定安装于所述传感器模块的底座下方；

所述高频电流传感器以及所述工频电流传感器分别与所述SIP数字化单元连接，以便将采集到的局部放电信号以及工频电流信号发送到所述SIP数字化单元进行数字化处理，得到所述变压器的局部放电信息。

4.根据权利要求3所述的一种变压器套管局部放电监测芯片装置，其特征在于，所述SIP芯片包括一路高速采集通道以及四路低速采集通道；

所述高速采集通道的输入端与所述高频电流传感器连接；

所述高速采集通道包括仪表放大器以及125MHz高速A/D数模转换器；所述仪表放大器用于将所述局部放电信号放大，所述125MHz高速A/D数模转换器用于将所述局部放电信号转换为局部放电数字信号，以便后续对所述局部放电数字信号进行逻辑计算；

所述低速采集通道包括仪表放大器以及2MHz低速A/D数模转换器；其中一路低速采集通道的输入端与所述工频电流传感器连接，所述仪表放大器用于将所述工频电流信号放大，所述125MHz高速A/D数模转换器用于将所述工频电流信号转换为工频电流数字信号，以便后续对所述工频电流数字信号进行逻辑计算；

另外三路低速采集通道的输入端为预留接口，用于连接其他信号采集设备。

5.根据权利要求4所述的一种变压器套管局部放电监测芯片装置，其特征在于，所述SIP芯片还包括FPGA可编程逻辑器件；

所述FPGA可编程逻辑器件中包含预设运算逻辑；

所述FPGA可编程逻辑器件的输入端与所述高速采集通道以及所述低速采集通道连接，用于接收所述局部放电数字信号以及所述工频电流数字信号；以及，

根据所述预设运算逻辑，对所述局部放电数字信号以及所述工频电流数字信号进行逻辑计算，得到所述变压器的局部放电信息；以及，

将所述局部放电信息通过无线通信接口或以太网接口发送到所述后台处理终端。

6.根据权利要求5所述的一种变压器套管局部放电监测芯片装置，其特征在于，所述SIP芯片还包括温湿度微型传感器以及振动微型传感器；

所述温湿度微型传感器以及振动微型传感器集成于所述SIP芯片内部，分别与所述FPGA可编程逻辑器件连接，用于感知所述SIP芯片内部的温湿度以及振动频率，并传输到所述FPGA可编程逻辑器件进行逻辑计算，得到所述SIP芯片内部的温湿度信息以及振动频率信息，进而将所述温湿度信息以及振动频率信息发送到后台处理终端，对所述SIP芯片的工作状态进行监控。

7.根据权利要求6所述的一种变压器套管局部放电监测芯片装置，其特征在于，

所述FPGA可编程逻辑器件、所述温湿度微型传感器以及所述振动微型传感器集成在所述SIP芯片的上层；

所述高速采集通道以及所述低速采集通道集成在所述SIP芯片的下层；

所述SIP芯片的上层与SIP芯片的下层之间通过LTCC基板进行隔离，以避免模拟信号与数字信号之间相互干扰；

所述SIP芯片上层的器件与SIP芯片下层的器件通过倒装封装方式与所述LTCC基板连接，以减小引线电感，提升SIP芯片的散热能力。

8.根据权利要求7所述的一种变压器套管局部放电监测芯片装置，其特征在于，所述SIP芯片中还包括LTCC载片；

所述LTCC载片的表面表贴有若干电容以及若干电阻；

所述LTCC载片的内部布设所述若干电容以及所述若干电阻的连接线；

所述LTCC载片通过粘接的方式固定在所述LTCC基板上；

所述若干电容以及若干电阻的连接端在所述LTCC载片的边缘引出，并通过金丝键合的方式与所述SIP芯片中的各器件连接，以降低SIP芯片的尺寸和体积，提高SIP芯片的集成度。

9.根据权利要求8所述的一种变压器套管局部放电监测芯片装置，其特征在于，所述SIP芯片的尺寸为50mm×50mm，以满足变压器套管局部放电监测芯片装置的小型化需求。

10.一种变压器套管信号局部放电监测方法，其特征在于，包括：

采集单元采集变压器套管末屏的局部放电信号以及工频电流信号，并将采集的局部放电信号以及工频电流信号发送到SIP数字化单元进行数字化；所述SIP数字化单元包括无线通信单元和SIP芯片；

所述SIP芯片包括一路高速采集通道以及四路低速采集通道；所述高速采集通道的输入端与所述高频电流传感器连接；所述高速采集通道包括仪表放大器以及125MHz高速A/D数模转换器；所述仪表放大器用于将所述局部放电信号放大，所述125MHz高速A/D数模转换器用于将所述局部放电信号转换为局部放电数字信号，以便后续对所述局部放电数字信号进行逻辑计算；所述低速采集通道包括仪表放大器以及2MHz低速A/D数模转换器；其中一路低速采集通道的输入端与所述工频电流传感器连接，所述仪表放大器用于将所述工频电流信号放大，所述125MHz高速A/D数模转换器用于将所述工频电流信号转换为工频电流数字信号，以便后续对所述工频电流数字信号进行逻辑计算；另外三路低速采集通道的输入端为预留接口，用于连接其他信号采集设备；

所述SIP数字化单元对所述局部放电信号以及工频电流信号进行数字化处理，得到变压器的局部放电信息，并将所述局部放电信息通过所述无线通信单元发送到后台处理终端进行处理，以使后台处理终端根据所述局部放电信息确定变压器套管是否有局部放电。

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