CN204681339U - 一种气体绝缘组合电器放电监测信号的模数转换电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种智能变电站内气体绝缘组合电器设备在线监测的研究与应用技术领域，特别涉及一种气体绝缘组合电器放电监测信号的模数转换电路，包括电源和气体绝缘组合电器在线监测系统，还包括接收天线，以及所述接收天线还依次通过差分输入电路、滤波器、隔离放大器、A/D转换器和数字信号处理器连接，所述数字信号处理器还分别与GSM无线通信模块和工控机进行连接，所述工控机还与GSM无线通信模块进行通信线连接。本实用新型结构简单，易于更，可有效抑制因电源和接地引入的噪声信号，大幅提升在线监测数据的准确性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种智能变电站内气体绝缘组合电器设备在线监测的研究与应用技术领域，特别涉及一种气体绝缘组合电器放电监测信号的模数转换电路。
背景技术
气体绝缘金属全封闭组合电器(GAS INSULATED SWITCHGEAR，GIS)因具有占地面积小、维护工作量少等优点而被广泛应用于电网企业。而随着设备规模的日益增大且设备供应商的良莠不齐,GIS设备的内部绝缘故障亦随之增多,因此需要有效检验GIS内部状态的方法。目前，电网企业主要通过监测GIS设备内部的放电程度，分析GIS设备内部绝缘劣化情况，并进一步判断是否存在会导致绝缘击穿或沿面闪络等的潜伏性故障。
近年来，基于外置式的特高频局部放电在线监测系统越来越受电力企业的欢迎，通过此类GIS在线监测系统可以探测到放电信号属于特高频电磁波信号)，进而判断、发现绝缘子表面固定金属颗粒、绝缘子表面自由金属颗粒、设备外壳内侧金属尖刺、高压电极毛刺和悬浮导体等放电故障。从而方便地实现实时检测GIS内部发电程度，并分析设备绝缘状况的目的，但因电磁兼容、系统地电位异常(接地环路或引入干扰)、空气中的电晕、数据链路受干扰等因素的影响，一方面，导致现有技术产品出现检测信号失真(甚至畸变)而导致误诊断和误告警放电故障；另一方面，由于信号丢失或不吻合既定的神经网络模型而导致漏判断和漏告警放电故障的情况；上述情况已严重阻碍了GIS监测系统在电网企业内的推广应用，所以，很有必要研制一种简单实用，且适用于变电站现场运行的监测信号模数转换电路，并保证其获得准确可靠的放电监测数据。
实用新型内容
本实用新型的目的为解决现有技术的上述问题，提供了一种气体绝缘组合电器放电监测信号的模数转换电路，能够抑制和过滤气体绝缘组合电器在线监 测系统现场应用时存在的干扰，并准确、可靠转换气体绝缘组合电器在线监测系统的放电监测数据，为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种气体绝缘组合电器放电监测信号的模数转换电路，包括电源和气体绝缘组合电器在线监测系统，其特征在于：还包括接收天线，以及所述接收天线还依次通过差分输入电路、滤波器、隔离放大器、A/D转换器和数字信号处理器连接，所述数字信号处理器还分别与GSM无线通信模块和工控机进行连接，所述工控机还与GSM无线通信模块进行通信线连接。
优选地，所述工控机与GSM无线通信模块通过USART串口通信线连接。
优选地，所述数字信号处理器采用DSP-TMS320C6000系列处理器。
优选地，所述接收天线为双臂阿基米德平面螺旋天线。
优选地，所述A/D转换器(5))型号采用基于V/F/V转换原理的AD650转换器件。
优选地，GSM无线通信模块采用M05-LTE无线通信模块。
综上所述，本实用新型具有以下优点：第一，模数转换电路采用模块化设计，可灵活配置，且易于更换，适应智能变电站现场运维的需要；第二，可将所检测的电磁波模拟信号，转换成与之对应的且可被计算机处理的放电程度信号，从而有效实现气体绝缘组合电器在线监测系统的实施监测数据转换；第三，采用具有差分输入电路的探测元件，可有效抑制因电源和接地引入的噪声信号，大幅提升在线监测数据的准确性；第四，还可以通过GSM实现远程监测预警。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显然，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型一种气体绝缘组合电器放电监测信号的模数转换电路的原理图。
附图中，1-接收天线，2-差分输入电路，3-滤波器，4-隔离放大器，5-A/D转换器，6-数字信号处理器，7-GSM无线通信模块，8-工控机。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的一种气体绝缘组合电器放电监测信号的模数转换电路将部署于气体绝缘组合电器在线监测系统本体中或者附近，通常为GIS室内，气体绝缘组合电器放电监测信号的模数转换电路可识别转换已检测到的电磁波信号，并在分析处理后提供表征放电程度的信号给设备运维人员进行分析。
如图1，一种气体绝缘组合电器放电监测信号的模数转换电路，包括电源和气体绝缘组合电器在线监测系统，还包括接收天线1(在实际应时采用两路以上的接收天线)，以及所述接收天线1还依次通过差分输入电路2、滤波器3、隔离放大器4、A/D转换器5和数字信号处理器6连接，所述数字信号处理器6还分别与GSM无线通信模块7和工控机8进行连接，所述工控机8与GSM无线通信模块7通过USART串口通信线连接，在本实用新型中，将接收天线1、差分输入电路2、滤波器3、隔离放大器4、A/D转换器5和数字信号处理器6部署在气体绝缘组合电器在线监测系统本体中，GSM无线通信模块7部署在表面，工控机8则部署在附近。
在本实施例中，从差分输入电路2到数字信号处理器6的回路中除了可以传输监测数据外，还可传输控制命令，所述的差分输入电路2可对所获取接收天线的1接收信号并进行差分放大作，并对其共模输入信号起抑制作用；在电路对称的条件下，差分输入电路2还具备抑制接收天线的1的原始电磁波信号零点漂移及抑制噪声的能力，所述接收天线1为双臂阿基米德平面螺旋天线，并探测到的真实局部放电电磁波信号频带介于300～3000MHz之间，此外，接收天线1可以是一只到九只，而差分输入电路2则轮流接入天线探测到的信号。
作为本实用新型的最佳实施例，所述滤波器2可以进行整流滤波接收天线1采用MRFC25/50滤波模块并采集的电磁波信号，滤除电磁波检测模拟信号回路中除指定中心频率以外的频率，以确保得到指定频率内的信号；所述隔离放大器4用于抵御整套模数转换电路在运行时遭遇监测系统工作电压突变而损坏，且可保证所收发的信号无任何衰减，信号源亦不必接地。
所述A/D转换器5是对电磁波信号进行采集、识别、编码等预处理，并将处理后的信息上传至数字信号处理器6，即是将所监测的电磁波模拟信号转换为数字信号的电路，所述A/D转换器5采用基于电压频率或频率电压(V/F/V)转换原理的AD650转换器件，具体是将一个模拟输入为mV级的电压信号转换为频率信号，进过频率运算则输出为二进制的数字信号；由于接收天线1探测到的原始模拟信号在时域上是连续的，因此所转换的数字信号在时间上时是一系列连续信号。
进一步的，所述数字信号处理器6的输出端与工控机8输入端通过双绞线电缆相互连接，其信号回路可传输检测值、谱图、趋势、时间及控制命令等，所述数字信号处理器6采用DSP-TMS320C6000系列处理器；所述的工控机8采用Intel Atom N2600/D2550 1.86GHz处理器，并承载视窗操作系统，可供变电站内的设备运维人员查询数据及下发控制命令。
在本实用新型中，所述工控机8与GSM无线通信模块7通过USART串口通信线连接时，其信号回路可传输告警值、时间及控制命令等，采用GSM无线通信模块7可提供标准的USART串行接口，并适用GSM07.05协议所定义的AT指令集和标准的3VSIM电话卡，并具备向监测预警中心技术人员发送SMS短信功能，用于实现预警提醒。
结合图1，本实用新型具体操作过程如下，
1)、将本实用新型的一种气体绝缘组合电器放电监测信号的模数转换电路成套组装于某110kV变电站中三相共体式的气体绝缘组合电器在线监测系统内，并接入电源；
2)、安装在气体绝缘组合电器旁的在线监测系统接收天线1探测GIS及其现场的电磁波信号，并传送至差分输入电路2；
3)、差分输入电路2将原始电磁波信号转换成电压信号，信号再由经过滤波器3、隔离放大器4和A/D转换器5的数据转换后输入到数字信号处理器6；
4)、数字信号处理器6将经模数转换后放电监测数据通过双绞线电缆传输至工控机8，工控机8再进进处理并显示表征放电程度的监测值、谱图等，并提供给在变电站内设备运维人员分析该110kV三相共体式气体绝缘组合电器的绝缘状况；
5)、工控机8将分析处理后且持续超出阈值的信息、天线号及模数转换电路的工作状态信息通过串口通信线传输给GSM无线通信模块7，进一步处理后 将上述异常信息发送至远方的监测预警中心技术人员的移动电话上，以及时掌握设备及系统的运行状况。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本使用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种气体绝缘组合电器放电监测信号的模数转换电路，包括电源和气体绝缘组合电器在线监测系统，其特征在于：还包括接收天线(1)，所述接收天线(1)还通过差分输入电路(2)、滤波器(3)、隔离放大器(4)、A/D转换器(5)和数字信号处理器(6)连接，所述数字信号处理器(6)还分别与GSM无线通信模块(7)和工控机(8)进行连接，所述工控机(8)还与GSM无线通信模块(7)进行通信线连接。
2.根据权利要求1所述一种气体绝缘组合电器放电监测信号的模数转换电路，其特征在于：所述工控机(8)与GSM无线通信模块(7)通过USART串口通信线连接。
3.根据权利要求1所述一种气体绝缘组合电器放电监测信号的模数转换电路，其特征在于：所述数字信号处理器(6)采用DSP-TMS320C6000系列处理器。
4.根据权利要求1所述的一种气体绝缘组合电器放电监测信号的模数转换电路，其特征在于：所述接收天线(1)为双臂阿基米德平面螺旋天线。
5.根据权利要求1所述的一种气体绝缘组合电器放电监测信号的模数转换电路，其特征在于：所述A/D转换器(5))型号采用基于V/F/V转换原理的AD650转换器件。
6.根据权利要求1所述的一种气体绝缘组合电器放电监测信号的模数转换电路，其特征在于：GSM无线通信模块(7)采用M05-LTE无线通信模块。
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| CN201520278330.7U CN204681339U (zh) | 2015-04-30 | 2015-04-30 | 一种气体绝缘组合电器放电监测信号的模数转换电路 |
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|---|---|---|---|---|
| CN108680843A (zh) * | 2018-08-21 | 2018-10-19 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于无线传输技术的开关柜局部放电检测方法 |
| CN108710074A (zh) * | 2018-08-21 | 2018-10-26 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于无线传输技术的开关柜局部放电检测系统 |
| CN113552498A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-10-26 | 襄阳华中科技大学先进制造工程研究院 | 高压直流电源闪络检测和参数计量系统及方法 |
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2015
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