CN206057492U - 一种高压开关柜局部放电监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用性公开了一种高压开关柜局部放电监测装置，包括超高频天线拾取高压开关柜中的局部放电信号，超高频天线的输出端与放大单元的输入端连接，放大单元的输出处端与包络检波单元的输入端连接，包络检波单元的输出端同时与电压跟随器单元内两个电压跟随器的输入端连接，其中一个电压跟随器的输出端与滞回比较器连接，滞回比较器的输出端与FPGA数字处理器的一输入端连接，另一电压跟随器的输出端与A/D转换单元连接，A/D转换单元的输出端与FPGA数字处理器的另一输入端连接，FPGA数字处理器的输出端与STM32微处理器连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及开关柜局部放电监测用装置，尤其涉及一种适用于高压开关柜发生局部放电在线监测装置。
背景技术
近年来，随着我国电力系统规模的不断增加，对系统运行的安全性和可靠性要求日益提高。根据国家发改委《关于加快配电网建设改造的指导意见》的内容，至2020年，中心城市(区)用户年均停电时间不超过1小时，综合电压合格率达到99.97%；城镇地区用户年均停电时间不超过10小时，综合电压合格率达到98.79%；乡村地区用户年均停电时间不超过24小时，综合电压合格率达到97%。作为配电网中最为重要的设备—高压开关柜，它集高压断路器、互感器、避雷器、隔离开关、负荷开关、接地开关，以及相应的量测装置、控制装置、保护装置、监测诊断装置、信号装置、连锁装置及通信系统于一个金属外壳内，其安全稳定的运行直接关系着用户的用电质量和体验。根据电力系统内部统计，电气设备发生局部放电现象是导致其绝缘老化或劣化甚至损坏从而引发设备损毁及电力系统事故的重要原因之一，同时局部放电也是设备绝缘完整性退化的标志。对运行中的高压开关柜进行局部放电在线监测，能为开关柜状态检修提供重要参数和依据，提高开关柜试验检修效率，从而避免开关柜突发事故，提高供电质量。
发明内容
基于此，本实用新型研制了一种适用于高压开关柜局部放电监测装置，实现对高压开关柜局局部放电状态实时监测。
为了实现上述目的本实用新型采用如下技术方案：一种高压开关柜局部放电监测装置，包括超高频天线、放大单元、包络检波单元、电压跟随器单元、滞回比较器、A/D转换单元、FPGA数字处理器和STM32微处理器，其中所述超高频天线拾取高压开关柜中的局部放电信号，超高频天线的输出端与放大单元的输入端连接，放大单元的输出处端与包络检波单元的输入端连接，包络检波单元的输出端同时与电压跟随器单元内两个电压跟随器的输入端连接，其中一个电压跟随器的输出端与滞回比较器连接，滞回比较器的输出端与FPGA数字处理器的一输入端连接，另一电压跟随器的输出端与A/D转换单元连接，A/D转换单元的输出端与FPGA数字处理器的另一输入端连接，FPGA数字处理器的输出端与STM32微处理器连接。
在以上结构的基础上，还包括DDR2缓存单元和显示器，所述DDR2缓存单元与FPGA数字处理器的数据端口连接，所述显示器与STM32微处理器连接。
具体地，在本实用新型中，所述超高频天线的频带为500MHz～1500MHz。
超高频天线设置于高压开关柜内壁。
本实用新型中超高频天线能够覆盖监测开关柜局部放电超高频主频段，超高频天线连接的放大单元为低噪声放大电路，具有很高的信噪比。经放大后信号频率很高，无法满足实时数字量化要求，采用集成包络检波降频器件相比于传统分立元器件构成的检波电路，具有响应速度快特点，受干扰小，并且能够实时反映放电信号能量变化特点。所述的检波信号经跟随器后能够实现前后隔离，选用的A/D转换芯片具有转换速度快，同时输出信号双倍速率低压差分信号(DDR LVDS)，具有速度高，信号抗干扰能力强特点，信号经高速并行信号处理器FPGA实现对放电信号实时缓存，并通过STM32微处理器实现对放电信号量计算。本实用新型专利通过对放电信号进行包络检波降频处理，并采集计算放电信号波形特征，能够实时反映开关柜局部放电信号。
附图说明
本实用新型的装置可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。
图1为本实用新型的原理图；
图中：1-超高频天线，2-放大单元，3-包络检波单元，4-电压跟随器单元，5-滞回比较器，6-A/D转换单元，7-FPGA数字处理器，8-DDR2缓存单元，9-STM32微处理器，10-显示器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
一种高压开关柜局部放电监测装置，包括超高频天线1、放大单元2、包络检波单元3、电压跟随器单元4、滞回比较器5、A/D转换单元6、FPGA数字处理器7、DDR2缓存单元8、STM32微处理器9和显示器10，其中所述超高频天线1拾取高压开关柜中的局部放电信号，超高频天线1的输出端与放大单元2的输入端连接，放大单元2的输出处端与包络检波单元3的输入端连接，包络检波单元3的输出端同时与电压跟随器单元4内两个电压跟随器的输入端连接，其中一个电压跟随器的输出端与滞回比较器5连接，滞回比较器5的输出端与FPGA数字处理器7的一输入端连接，另一电压跟随器的输出端与A/D转换单元6连接，A/D转换单元6的输出端与FPGA数字处理器7的另一输入端连接，FPGA数字处理器7的输出端与STM32微处理器9连接，DDR2缓存单元8与所述FPGA数字处理器7的数据端口连接，所述显示器10与STM32微处理器9连接。
本实用新型的工作原理如下：内置于高压开关柜内壁上的超高频天线1监测到高压开关柜中的局部放电信号，随后信号进入放大单元2和包络检波单元3，然后信号经过电压跟随器单元4（包括两个电压跟随器），一路信号经电压跟随器后进入滞回比较器5中，将信号量化为0和3.3V的数字信号，并进入FPGA中实现对是否发生放电信号的判断，另一路信号经电压跟随器后进入A/D转换单元6，信号经FPGA处理器7后进入DDR2缓存单元8中实现对信号的快速缓存，FPGA处理器7发出传输信号给STM32处理器9开始进行信号传输，实现对放电信号读取和对信号的快速计算，并通过显示器10实时显示开关柜中放电信号的大小，实时反映开关柜中绝缘状态，实现对高压开关柜局部放电的在线监测。
在上述装置中，所述的放大单元2是实现对信号的放大，该放大器选型PMA-545+，该单元设计为单电源供电，信号限定幅值在0～3.3V。实现对放电信号的放大。
在上述装置中，还设计有滤波单元电路，其为无源带通滤波电路，电路由无源器件电容、电阻组成，所设计的滤波电路为通带为500MHz～1.5GHz；实现对信号中杂波的滤波滤除。
在上述装置中，所述的包络检波单元3选用为ADL5511器件，ADL5511作为专用的检波降频器件在响应速度比分立二极管和电容组成检波器器相比，具有响应速度快和受干扰小特点，可以实现对放电信号的检波降频作用。
在上述装置中，所述的滞回比较器5作用是实现对放电信号数字量化，发生放电时，信号幅值高，经滞回比较器中比较输出电压值为高电平，并设置电压为3.3V,当放电信号消失以及未发生放电时，信号为0V低电平。
在上述装置中，所述的A/D转换单元6的作用是实现对放电信号的数值量化，选用芯片AD9634,实现对放电信号转化为双倍速率低压差分信号(DDR LVDS)输出具有输出数据快速受干扰小的特点。
在上述装置中，所述的FPGA处理器7为EP4CE22F17C7，该数字处理器实现对放电信号判断并实现快速缓放电信号至DDR2缓存单元8中，并与STM32微处理器9进行通信。
在上述装置中，所述的STM32微处理器9为STM32F429IGT6，通过SPI通信协议实现对放电信号读取和计算放电量大小。FPGA向STM32微处理器发出信号传输标志信号，通过SPI通信协议实现对放电信号的读取和计算，并将计算结果在显示器中进行显示，实现对高压开关柜局部放电的在线监测。
Claims (6)
1.一种高压开关柜局部放电监测装置，其特征在于：包括超高频天线（1）、放大单元（2）、包络检波单元（3）、电压跟随器单元（4）、滞回比较器（5）、A/D转换单元（6）、FPGA数字处理器（7）和STM32微处理器（9），其中所述超高频天线（1）拾取高压开关柜中的局部放电信号，超高频天线（1）的输出端与放大单元（2）的输入端连接，放大单元（2）的输出处端与包络检波单元（3）的输入端连接，包络检波单元（3）的输出端同时与电压跟随器单元（4）内两个电压跟随器的输入端连接，其中一个电压跟随器的输出端与滞回比较器（5）连接，滞回比较器（5）的输出端与FPGA数字处理器（7）的一输入端连接，另一电压跟随器的输出端与A/D转换单元（6）连接，A/D转换单元（6）的输出端与FPGA数字处理器（7）的另一输入端连接，FPGA数字处理器（7）的输出端与STM32微处理器（9）连接。
2.根据权利要求1所述一种高压开关柜局部放电监测装置，其特征在于：还包括DDR2缓存单元（8），DDR2缓存单元（8）与所述FPGA数字处理器（7）的数据端口连接。
3.根据权利要求2所述一种高压开关柜局部放电监测装置，其特征在于：还包括显示器（10），所述显示器（10）与STM32微处理器（9）连接。
4.根据权利要求1或2或3所述一种高压开关柜局部放电监测装置，其特征在于：所述超高频天线（1）的频带为500MHz～1500MHz。
5.根据权利要求4所述一种高压开关柜局部放电监测装置，其特征在于：所述超高频天线（1）设置于高压开关柜内壁。
6.根据权利要求5所述一种高压开关柜局部放电监测装置，其特征在于：所述FPGA数字处理器（7）选用EP4CE22F17C7，所述STM32微处理器（9）选用STM32F429IGT6。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201621043624.2U CN206057492U (zh) | 2016-09-08 | 2016-09-08 | 一种高压开关柜局部放电监测装置 |
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| CN201621043624.2U CN206057492U (zh) | 2016-09-08 | 2016-09-08 | 一种高压开关柜局部放电监测装置 |
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ID=58370066
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| CN (1) | CN206057492U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107728025A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-02-23 | 无锡七百二十度科技有限公司 | 一种用于在线监测高压开关柜局部放电的系统 |
| CN108169637A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-15 | 重庆臻远电气有限公司 | 基于集成芯片的包络检波装置 |
| CN111273142A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-06-12 | 上海电力大学 | 一种变压器局部放电检测系统 |
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- 2016-09-08 CN CN201621043624.2U patent/CN206057492U/zh active Active
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