CN202013403U - 电力设备局部放电特高频检测诊断系统 - Google Patents

电力设备局部放电特高频检测诊断系统 Download PDF

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袁鹏
刘永飘
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Abstract

本实用新型公开了一种电力设备局部放电特高频检测诊断系统，包括依次连接的特高频传感器、信号预处理模块、A/D转换模块、FPGA数字处理模块和CPU模块，还包括电源管理模块，FPGA数字处理模块的输入端接工频相位输入接口电路模块，CPU模块的输出端接RS485接口电路模块和RS232接口电路模块，RS485接口电路模块接信号预处理模块，CPU模块通过光纤通信系统与服务器连接并进行双向通信，光纤通信系统包括光纤通信模块一、光纤通信模块二和光纤，服务器与上位机监控系统相接并进行双向通信。本实用新型集成度高，灵敏度高，可靠性高，抗干扰能力强，使用寿命长，稳定性高，故障率低，维护成本低，使用安装方便。

Description

电力设备局部放电特高频检测诊断系统
技术领域
本实用新型属于电力设备的局部放电监测技术领域，尤其是涉及一种电力设备局部放电特高频检测诊断系统。
背景技术
电力设备的局部放电在线监测技术是及时发现事故隐患、提高供电可靠性的重要手段，因此研究电力设备局部放电在线监测技术具有重要的意义。现有技术中的局部放电特高频在线监测系统，通常是通过特高频传感器接收局部放电产生的特高频信号，再由信号接收机对特高频传感器所输出的信号进行滤波、放大、提取放电信号峰值和相位等处理，并通过高速数据采集卡将数据传送至工业控制计算机，最终利用局域网络和无线网络数据传输技术在用户终端实现对局部放电的在线监测。现有技术所存在的缺陷和不足是：
1、单CPU处理多通道数据，数据采集传输和处理时间要比实际信号有效时间长的多，实时性差，处理时间长，处理一秒的放电信号要用数十秒到数分钟时间，突发性放电易被漏掉，监测的可靠性差。
2、采用工控机和数据采集卡构成系统，系统实现的成本高，稳定性差，故障率高，维护成本高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电力设备局部放电特高频检测诊断系统，其集成度高，灵敏度高，可靠性高，抗干扰能力强，功耗低，使用寿命长，稳定性高，故障率低，维护成本低，使用安装方便。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种电力设备局部放电特高频检测诊断系统，其特征在于：包括依次连接的用于采集电力设备局部放电所产生的电磁信号的特高频传感器、用于对特高频传感器所输出的信号进行放大和滤波预处理的信号预处理模块、用于将信号预处理模块所输出的模拟信号转换成数字信号的A/D转换模块、用于对A/D转换模块所输出的信号进行分析筛选并按一定格式组帧的FPGA数字处理模块和用于对FPGA数字处理模块所输出的信号进行处理及传输的CPU模块，还包括为系统中各用电单元供电的电源管理模块，所述FPGA数字处理模块的输入端接用于对系统进行外部触发的工频相位输入接口电路模块，所述CPU模块的输出端接用于输出控制信号给信号预处理模块的RS485接口电路模块和用于下载程序的RS232接口电路模块，所述RS485接口电路模块接信号预处理模块，所述CPU模块通过光纤通信系统与服务器连接并进行双向通信，所述光纤通信系统包括与CPU模块相接的光纤通信模块一、与服务器相接的光纤通信模块二和用于实现光纤通信模块一与光纤通信模块二间数据传输的光纤，所述服务器与上位机监控系统相接并进行双向通信。
上述的电力设备局部放电特高频检测诊断系统，其特征在于：所述特高频传感器的带宽为300MHz～1500MHz。
上述的电力设备局部放电特高频检测诊断系统，其特征在于：所述A/D转换模块包括两块高速ADC芯片ADS62C15。
上述的电力设备局部放电特高频检测诊断系统，其特征在于：所述FPGA数字处理模块为Altera公司生产的CycloneIII系列芯片EP3C55F484C8。
上述的电力设备局部放电特高频检测诊断系统，其特征在于：所述CPU模块为基于ARM9的微处理器芯片AT91RM9200。
上述的电力设备局部放电特高频检测诊断系统，其特征在于：所述服务器与上位机监控系统通过以太网相接并进行双向通信。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1.本实用新型采用超宽频带的特高频传感了器，设计了独特的信号预处理模块和相应的FPGA数字处理模块和CPU模块，集混频技术和数字处理技术为一体，集成度高，能有效地避开电晕等干扰信号的影响，克服传统局部放电在线监测系统抗干扰能力差的缺点，大大提高了系统的灵敏度、可靠性和抗干扰能力。
2.本实用新型中所采用的特高频传感器能够带电安装，安装方便，耐高温，使用寿命长。
3.本实用新型中采用两块高速ADC芯片、FPGA数字处理模块和CPU模块构成高增益宽频带大动态范围的信号接收机，带宽在300MHz～1500MHz，对局放特高频信号的处理能力绰绰有余；对经过预处理后的高频信号进行采集和处理，采集处理过程能做到实时无缝，任意时间即使只发生一次的的放电也会被捕捉记录下来，通过光纤通信系统将数据保存到数据服务器上，可靠性高。
5.本实用新型能够通过数据积累，智能判断发生放电的故障类型，实时报警，对变压器、电抗器等电力设备绝缘状况进行连续在线监测。
6.本实用新型的功耗低，使用寿命能够达到10年以上，使用寿命长，稳定性高，故障率低，维护成本低。
综上所述，本实用新型集成度高，灵敏度高，可靠性高，抗干扰能力强，功耗低，使用寿命长，稳定性高，故障率低，维护成本低，使用安装方便，解决了现有技术所存在的实时性差、可靠性差、成本高、稳定性差、故障率高、维护成本高等缺陷和不足。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的电路框图。
附图标记说明：
1-特高频传感器；    2-信号预处理模块；   3-A/D转换模块；
4-FPGA数字处理模块；5-CPU模块；          6-电源管理模块；
7-工频相位输入接口电路模块；  8-RS485接口电路模块；    9-RS232接口电路模块；
10-光纤通信系统；   10-1-光纤通信模块一；    10-2-光纤；
10-3-光纤通信模块二；   11-服务器；          12-上位机监控系统。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括依次连接的用于采集电力设备局部放电所产生的电磁信号的特高频传感器1、用于对特高频传感器1所输出的信号进行放大和滤波预处理的信号预处理模块2、用于将信号预处理模块2所输出的模拟信号转换成数字信号的A/D转换模块3、用于对A/D转换模块3所输出的信号进行分析筛选并按一定格式组帧的FPGA数字处理模块4和用于对FPGA数字处理模块4所输出的信号进行处理及传输的CPU模块5，还包括为系统中各用电单元供电的电源管理模块6，所述FPGA数字处理模块4的输入端接用于对系统进行外部触发的工频相位输入接口电路模块7，所述CPU模块的输出端接用于输出控制信号给信号预处理模块2的RS485接口电路模块8和用于下载程序的RS232接口电路模块9，所述RS485接口电路模块8接信号预处理模块2，所述CPU模块5通过光纤通信系统10与服务器11连接并进行双向通信，所述光纤通信系统10包括与CPU模块5相接的光纤通信模块一10-1、与服务器11相接的光纤通信模块二10-3和用于实现光纤通信模块一10-1与光纤通信模块二10-3间数据传输的光纤10-2，所述服务器11与上位机监控系统12相接并进行双向通信。
如图1所示，本实施例中，所述特高频传感器1的带宽为300MHz～ 1500MHz，超宽频带，能够带电安装，安装方便，耐高温，使用寿命长。所述A/D转换模块3包括两块高速ADC芯片ADS62C15，为双通道11位的高速模数转换器，最高采样频率高达125MSPS。所述FPGA数字处理模块4为Altera公司生产的CycloneIII系列芯片EP3C55F484C8。所述CPU模块5为基于ARM9的微处理器芯片AT91RM9200。所述服务器11与上位机监控系统12通过以太网相接并进行双向通信。
本实用新型的工作原理及工作过程是：特高频传感器1接收电力设备局部放电所产生的特高频信号，再由信号预处理模块2对特高频传感器1所输出的信号进行滤波和放大预处理，A/D转换模块3接收信号预处理模块2所输出的模拟信号并将之转换成数字信号后输出给FPGA数字处理模块4，FPGA数字处理模块4接收A/D转换模块3所输出的信号、进行分析筛选并按一定格式组帧后输出给CPU模块5，CPU模块5接收FPGA数字处理模块4所输出的信号并进行处理后通过光纤通信系统10传输给服务器11进行保存，利用上位机监控系统12能够实时地与服务器10通信并监测电力设备的局部放电，通过数据积累能判断发生放电的故障类型，实现实时报警等功能。其中，RS485接口电路模块8用于实现CPU模块5与信号预处理模块2之间的通信，由CPU模块5控制信号预处理模块2的工作参数和状态；RS232接口电路模块9用于调试或下载CPU模块5中的程序；通过工频相位输入接口电路模块7能够对系统进行外部触发，同时，系统还具有内部触发的功能，使用操作方便。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电力设备局部放电特高频检测诊断系统，其特征在于：包括依次连接的用于采集电力设备局部放电所产生的电磁信号的特高频传感器(1)、用于对特高频传感器(1)所输出的信号进行放大和滤波预处理的信号预处理模块(2)、用于将信号预处理模块(2)所输出的模拟信号转换成数字信号的A/D转换模块(3)、用于对A/D转换模块(3)所输出的信号进行分析筛选并按一定格式组帧的FPGA数字处理模块(4)和用于对FPGA数字处理模块(4)所输出的信号进行处理及传输的CPU模块(5)，还包括为系统中各用电单元供电的电源管理模块(6)，所述FPGA数字处理模块(4)的输入端接用于对系统进行外部触发的工频相位输入接口电路模块(7)，所述CPU模块的输出端接用于输出控制信号给信号预处理模块(2)的RS485接口电路模块(8)和用于下载程序的RS232接口电路模块(9)，所述RS485接口电路模块(8)接信号预处理模块(2)，所述CPU模块(5)通过光纤通信系统(10)与服务器(11)连接并进行双向通信，所述光纤通信系统(10)包括与CPU模块(5)相接的光纤通信模块一(10-1)、与服务器(11)相接的光纤通信模块二(10-3)和用于实现光纤通信模块一(10-1)与光纤通信模块二(10-3)间数据传输的光纤(10-2)，所述服务器(11)与上位机监控系统(12)相接并进行双向通信。
2.按照权利要求1所述的电力设备局部放电特高频检测诊断系统，其特征在于：所述特高频传感器(1)的带宽为300MHz～1500MHz。
3.按照权利要求1所述的电力设备局部放电特高频检测诊断系统，其特征在于：所述A/D转换模块(3)包括两块高速ADC芯片ADS62C15。
4.按照权利要求1所述的电力设备局部放电特高频检测诊断系统，其特征在于：所述FPGA数字处理模块(4)为Altera公司生产的CycloneIII系列芯片EP3C55F484C8。
5.按照权利要求1所述的电力设备局部放电特高频检测诊断系统，其特征在于：所述CPU模块(5)为基于ARM9的微处理器芯片AT91RM9200。
6.按照权利要求1所述的电力设备局部放电特高频检测诊断系统，其特征在于：所述服务器(11)与上位机监控系统(12)通过以太网相接并进行双向通信。
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