CN201060250Y

CN201060250Y - 数字式交直流局部放电检测装置

Info

Publication number: CN201060250Y
Application number: CNU2007200850745U
Authority: CN
Inventors: 伍志荣; 聂德鑫; 罗先中; 邓建钢; 关庆华
Original assignee: GUOWANG WUHAN HIGH VOLTAGE INST
Current assignee: GUOWANG WUHAN HIGH VOLTAGE INST
Priority date: 2007-06-04
Filing date: 2007-06-04
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2017-06-04

Abstract

本实用新型涉及数字式交直流局部放电检测装置。由检测阻抗、程控放大滤波电路、两个A/D转换电路、CPLD电路、FIFO电路、工控机及显示存储打印设备组成。检测阻抗接程控放大滤波电路的输入端；程控放大滤波电路的输出接A/D转换电路的输入端；A/D转换电路的输出接至CPLD电路输入端；CPLD电路的一个输出接A/D转换电路的输入控制端；CPLD电路的一个输出接A/D转换电路；CPLD电路的另一个输出接程控放大滤波电路的输入控制端；A/D转换电路的数据总线输出接CPLD电路的数据总线输入端；CPLD电路的数据总线输出接FIFO电路的输入端；FIFO电路的输出接工控机；工控机输出至显示存储打印设备。

Description

数字式交直流局部放电检测装置

技术领域

本实用新型属于高压电器绝缘监测领域，涉及特/超高压电器设备局部放电检测技术与装置，具体地说涉及一种能有效检测交直流特/超高压输变电设备局部放电的数字式交直流局部放电检测装置。

背景技术

局部放电量是监测高压电器设备绝缘状况的最为灵敏的参数，因此，局部放电量的测量在电力系统运行的高压电器设备交接试验(预防性试验和绝缘诊断试验)中所起的作用越来越大，应用也越来越广泛。目前，随着国内电力行业的高速发展，加上我国的能源分布极其不均衡，形成了西电东送的格局；高压输电现在主要采用交流输电和直流输电两种模式。随着高压输电方式的多样化，对这些高压电器设备的绝缘状况的监测尤为重要，因此对局部放电测量装置的要求就越来越高。据申请人所知，目前对于交流高压电器设备的局部放电测量，已有许多成熟的测量仪器，但对于直流高压电器设备的局部放电，国内还没有相关的测量装置，不能满足实际生产实践的需要。

国家知识产权局公开的(专利号为CN95245461.0)实用新型专利“多功能局部放电检测分析仪”，以及目前广泛生产、使用的JF8601、JFD3A模拟局放仪、JFD-2B数字局放仪，虽能有效应用于交流电器设备的局部放电测量，但其存在的共同的缺点是，不能长时间连续不间断地存储分析局部放电数据。而直流高压电器设备的局部放电特点决定了必须长时间连续不间断地存储分析局部放电数据，因为只有这样，才能有效客观地评价直流高压电器设备的局部放电水平。申请人在研究中发现，现有的模拟技术无法存储大量数据，因此，无法将其应用到直流高压电器设备局放测量上，必须采用先进的数字技术。

发明内容

本实用新型的目的是，针对上述现有技术存在的不足进行改进，提出并设计一种能有效检测交直流特/超高压输变电设备局部放电的数字式交直流局部放电检测装置。

本实用新型技术解决方案是，采用工控机、显示存储打印设备，其特征在于，由检测阻抗、程控放大滤波电路、两个A/D转换电路、CPLD(可编程逻辑阵列)电路、FIFO(先进先出存储器)电路、工控机及显示存储打印设备组成，检测阻抗接程控放大滤波电路的输入端；程控放大滤波电路的输出接一个A/D转换电路的输入端，该A/D转换电路的数据总线输出接CPLD电路的数据总线输入端，CPLD电路的一个输出采样控制线接该A/D转换电路的输入控制端；CPLD电路的另一个输出控制线接另一A/D转换电路；CPLD电路的另一个输出控制线接程控放大滤波电路的输入控制端；A/D转换电路的数据总线输出接CPLD电路的数据总线输入端；CPLD电路的数据总线输出接FIFO电路的输入端；FIFO电路的数据总线输出接工控机7的数据输入端；工控机输出接显示存储打印设备。

程控放大滤波电路由一个放大滤波集成电路TLC1068及一个放大滤波集成电路TLC1569组成，

一个A/D转换电路是由一个模数转换集成电路TLC5510A芯片、电压基准集成电路REF198ES芯片、总线收发器74ACT245T芯片、40MHz有源晶振JZ1组成。

另一A/D转换电路是由一个集成放大电路LF355N8芯片、一个模数转换集成电路ADC0820BCDW芯片组成。

CPLD电路是由一个大规模可编程逻辑门阵列EPM570QC144芯片及其JTAG编程接口J5组成。

FIFO电路是由一个大容量先进先出存储器电路CY7C42X1芯片组成。

本实用新型的有益效果是，根据直流放电的特性，主要应用大容量CPLD技术提高系统集成度，既增加装置可靠性又可有效降低成本、装置同时采用表面安装工艺(SMD)生产，进一步装置可靠性；采用通用PC总线接口进一步降低成本；采用先进的数字信号处理技术，可以有效地对交直流特/超高压输变电设备局部放电的特性进行准确、充分的分析和统计，抗干扰能力强。

附图说明

图1，本实用新型的系统原理框图；

图2，本实用新型的程控放大滤波电路2的电路原理图；

图3，本实用新型的A/D转换电路3及4的电路原理图；

图4，本实用新型的CPLD(可编程逻辑阵列)5的电路原理图；

图5，本实用新型的工控机的电路原理图；

图6，本实用新型的FIFO电路(先进先出存储器)6的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本实用新型由检测阻抗1、程控放大滤波电路2、A/D转换电路3及4、CPLD(可编程逻辑阵列)电路5、FIFO(先进先出存储器)电路6、工控机7及显示存储打印设备8组成，检测阻抗1接至程控放大滤波电路2的输入端IN1；程控放大滤波电路2的输出LFOUT2接至A/D转换电路3的输入端19脚Vin；A/D转换电路3的数据总线输出RD1-RD8接至CPLD电路5的数据总线输入端RD1-RD8；CPLD电路5的一个输出采样控制线53脚SMCLK接至A/D转换电路3的输入控制端12脚和1脚SMCLK；CPLD电路5的另一个输出控制线13脚WPDV接至A/D转换电路4的6脚WPDV；CPLD电路5的另一个输出控制线11脚CLKQ接至程控放大滤波电路2的输入控制端CLKQ；A/D转换电路4的数据总线输出RD1-RD8接至CPLD电路5的数据总线输入端RD1-RD8；CPLD电路5的数据总线输出WD1-WD8接至FIFO电路6的输入端WD1-WD8；FIFO电路6的数据总线输出SD0-SD7接至工控机7的数据输入端SD0-SD7；工控机7输出至显示存储打印设备8。本实用新型采用了硬件流水线和大缓存软件数据处理两大技术，其中，硬件流水线由CPLD+FIFO组成，局部信号通过检测阻抗单元电路1、程控放大滤波单元电略2输入A/D转换器3(图3中TLC5510)，CPLD(图4中EPM570QC144)还分别与程控放大滤波单元电路2配连，试验电压通过另一个A/D转换器4(图3中ADC0820BCDW)输入CPLD；CPLD和FIFO(图5中CY7C42X1)都使用同一个时钟，CPLD控制A/D转换器高速采样，根据同步的零标信号对数据进行同步预处理，然后不间断地写入FIFO，同时与FIFO配连的工控主机实时不间断地读取FIFO的数据。图2中TLC1068和TCL1569组成放大滤波电路，对信号进行选择性滤波。程控放大滤波电路2由一个放大滤波集成电路TLC1068及一个放大滤波集成电路TLC1569组成，A/D转换电路3是由一个模数转换集成电路TLC5510A芯片、电压基准集成电路REF198ES芯片、总线收发器74ACT245T芯片、40MHz有源晶振JZ1组成。A/D转换电路4是由一个集成放大电路LF355N8芯片、一个模数转换集成电路ADC0820BCDW芯片组成。CPLD电路5是由一个大规模可编程逻辑门阵列EPM570QC144芯片及其JTAG编程接口J5组成。FIFO电路6是由一个大容量先进先出存储器电路CY7C42X1芯片组成。

本实用新型的工作原理、信号处理流程如下：如图1所示，局放信号由检测阻抗耦合、传输至主机，先对其进行程控放大、滤波，将其调整到合适水平，再进行A/D转换。经CPLD处理后送至FIFO，工控主机实时读取FIFO的数据后，对数据进行分析和统计等处理后再显示出来或存储下来以后再用，必要时打印相关波形数据等。零标信号用于局放信号采样同步。本装置同时采集试验电压信号，方便局放分析和统计。

为达到长时间连续不间断存储分析局部放电数据的目的，本装置采用了两大核心技术：硬件流水线和大缓存软件数据处理。硬件流水线由CPLD+FIFO组成，CPLD和FIFO都使用同一个时钟，CPLD控制A/D高速采样，根据同步的零标信号对数据进行同步预处理，然后不间断地写入FIFO，同时工控主机实时不间断地读取FIFO的数据，这样一条流水线保证了边高速采样边读数，从而最大限度提高传输速度，为实现长时间连续不间断存储分析局部放电数据打下硬件基础。同时这条硬件流水线不仅保证了能够不间断传输局部放电数据，而且因为流水线是以A/D采样的速度同步高速运行的，从而最大限度地保留了局部放电的主要波形数据，有利于后续的局放分析和统计。大缓存软件数据处理技术主要是软件处理技术，是利用windows平台大容量存储器来缓存从FIFO中读进来的局部放电数据，从而满足后续处理的需要。具体叙述如下：软件为驱动、专用DLL(动态链接库)、主程序三层结构，驱动负责从FIFO取数，再传给DLL、同时发送命令给硬件；DLL从系统申请大容量缓存，将驱动传来的数据以数据块的形式编组存入缓存中，同时响应主程序的取数请求，将先进入缓存的一个数据块传给主程序，如此形成一个软件FIFO，先进先出顺序传数，数据都是以数据块的方式在系统内传输处理，加快处理速度；主程序对数据进行分析和统计等处理后显示出来或存储、打印，同时负责人机接口界面。软件是运行在windows平台下，因此充分运用操作系统多任务分时处理特性，创建多个进程完成大流量的取数、传数、处理、显示等数据处理流程，从而达到长时间连续不间断存储分析局部放电数据的目的。

本实用新型的总体性能指标如下：

全程控放大，程控滤波，增益范围＞120dB；

线性度误差≤±5％；

脉冲重复率的测量误差≤±2％；

测量带宽：10kHz～500kHz；

具有1小时以上的长时间记录局放信号的能力；

具有电压测量功能，其精度≤±5％；

能记录t_i时刻的q_i及试验电压u_i；

数字显示时刻≤1s；

具有抑制背景噪声的双极性阀值显示及设定功能；

具有RV抗干扰功能测量装置；

本实用新型数字式交直流局部放电检测装置根据直流放电的特性，设计了如上所述的A/D采样等硬件电路，编写了数据分析和统计等处理的软件，实现了相应的抗干扰处理功能。能有效应用于交直流高压电器的局部放电测量。

Claims

1.一种数字式交直流局部放电检测装置，采用工控机、显示存储打印设备，其特征在于，由检测阻抗(1)、程控放大滤波电路(2)、两个A/D转换电路(3)、(4)、CPLD电路(5)、FIFO电路(6)、工控机(7)及显示存储打印设备(8)组成，检测阻抗(1)接至程控放大滤波电路(2)的输入端；程控放大滤波电路(2)的输出接至A/D转换电路(3)的输入端；A/D转换电路(3)的数据总线输出接至CPLD电路(5)的数据总线输入端；CPLD电路(5)的一个输出采样控制线接至A/D转换电路(3)的输入控制端；CPLD电路(5)的另一个输出控制线接至A/D转换电路(4)；CPLD电路(5)的另一个输出控制线接至程控放大滤波电路(2)的输入控制端；A/D转换电路(4)的数据总线输出接至CPLD电路(5)的数据总线输入端；CPLD电路(5)的数据总线输出接至FIFO电路(6)的输入端；FIFO电路(6)的数据总线输出接至工控机(7)的数据输入端；工控机(7)输出至显示存储打印设备(8)。

2.根据权利要求1所述的数字式交直流局部放电检测装置，其特征在于，程控放大滤波电路(2)由一个放大滤波集成电路TLC1068及一个放大滤波集成电路TLC1569组成。

3.根据权利要求1所述的数字式交直流局部放电检测装置，其特征在于，A/D转换电路(3)是由一个模数转换集成电路TLC5510A芯片、电压基准集成电路REF198ES芯片、总线收发器74ACT245T芯片、40MHz有源晶振JZ1组成。

4.根据权利要求1所述的数字式交直流局部放电检测装置，其特征在于，A/D转换电路(4)是由一个集成放大电路LF355N8芯片、一个模数转换集成电路ADC0820BCDW芯片组成。

5.根据权利要求1所述的数字式交直流局部放电检测装置，其特征在于，CPLD电路(5)是由一个大规模可编程逻辑门阵列EPM570QC144芯片及其JTAG编程接口J5组成。

6.根据权利要求1所述的数字式交直流局部放电检测装置，其特征在于，FIFO电路(6)是由一个大容量先进先出存储器电路CY7C42X1芯片组成。