CN219016489U - 一种基于Arm和FPGA的高压旋转设备局部放电在线监测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及局部放电监测技术领域，具体地说，涉及一种基于Arm和FPGA的高压旋转设备局部放电在线监测设备，由传感器采集模块、以太网通讯模块、USB通讯模块、RS232串口通讯模块、ARM处理器及FPGA处理器组成，传感器采集模块主要用来获取高压旋转设备的局部放电信息；RS232串口通讯模块主要用来完成ARM处理器和上位机之间的指令数据传输；FPGA处理器主要用于采集、计算和处理放电信号；ARM处理器用于负责设备与上位机的命令接收和数据上传等相关通讯功能。本实用新型具有接口多样化、低成本、高性能等优点，能够完整捕捉放电信号，精确诊断设备的放电情况，加强高压设备放电监测过程的安全性和准确性，完善高压旋转设备局部放电信号的监测能力。

Description

一种基于Arm和FPGA的高压旋转设备局部放电在线监测设备

技术领域

本实用新型涉及局部放电监测技术领域，具体地说，涉及一种基于Arm和FPGA的高压旋转设备局部放电在线监测设备。

背景技术

局部放电，是绝缘介质中的一种电气放电，这种放电仅限制在被测介质中一部分且只使导体间的绝缘局部桥接，这种放电可能发生或可能不发生于导体的邻近。电力设备绝缘中的某些薄弱部位在强电场的作用下发生局部放电是高压绝缘中普遍存在的问题。虽然局部放电一般不会引起绝缘的穿透性击穿，但可以导致电介质(特别是有机电介质)的局部损坏。若局部放电长期存在，在一定条件下会导致绝缘劣化甚至击穿。对电力设备进行局部放电监测，不但能够了解设备的绝缘状况，还能及时发现许多有关制造与安装方面的问题，确定绝缘故障的原因及其严重程度。因此，对电力设备进行局部放电监测是电力设备制造和运行中的一项重要预防性试验。我国国家标准和国际电工委员会都对此提出了相应规范。局部放电监测技术即是在这个背景下快速发展起来。

局部放电监测技术的主要目标是实现感知微弱的高频放电信号，对放电信号进行采集处理，同时将放电谱图进行计算等功能。在常规的局部放电监测系统中，虽然能够监测放电信号的大小，但是囿于系统的基本设计框架，无法得到完整的放电波形数据，从而导致对设备的故障原因和故障严重性等没有准确的判断。为了完善局部放电监测技术，实现对放电大小以及放电情况的准确性进行判断，我们提出了一种基于Arm和FPGA的高压旋转设备局部放电在线监测设备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于Arm和FPGA的高压旋转设备局部放电在线监测设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于Arm和FPGA的高压旋转设备局部放电在线监测设备，该设备采用以ARM处理器作为低速CPU和以FPGA处理器作为高速CPU的双核控制核心；其中：

所述ARM处理器用于负责设备与上位机的命令接收和数据上传等相关通讯功能；

所述FPGA处理器主要用于采集、计算和处理放电信号；

该设备还包括一种采集板卡控制器，所述控制器主要由传感器采集模块、以太网通讯模块、USB通讯模块、RS232串口通讯模块、所述ARM处理器及所述FPGA处理器组成。

作为优选，所述ARM处理器具备USB接口、232接口、Ethernet接口及EXMC接口；其中：

所述USB接口用于连接U盘、鼠标、键盘等外接设备；

所述232接口用于与PC机通讯；

所述Ethernet接口用于连接数据显示端，用于快速上传数据。

作为优选，所述FPGA处理器具备SPI接口和LVDS接口；所述SPI接口作为AD模块主芯片的配置接口，用于配置AD模块的采集模式和属性；所述LVDS接口作为FPGA的数据采集接口，用于连接AD采集模块，进行数据采集作业。

作为优选，所述ARM处理器、所述FPGA处理器均具备EXMC接口，所述EXMC接口用于实现ARM处理器和FPGA处理器进行通讯。

作为优选，该设备的PCB尺寸为155mm×100mm和90mm×55mm，且PCB对外具备一个DB9形式的控制接口、一个RJ45以太网口以及两个所述USB接口。

作为优选，所述采集板卡控制器中：

所述传感器采集模块主要用来获取高压旋转设备的局部放电信息；并通过所述FPGA处理器对采集到的数据进行精确快速的分析和处理；

所述RS232串口通讯模块主要用来完成ARM处理器和上位机之间的指令数据传输；此时所述ARM处理器可以进行数据的上传、PC端命令的接收和处理。

作为优选，所述在线监测设备还具备所述Ethernet接口、所述USB接口等，所述在线监测设备通过这些接口与PC机进行通讯。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.该基于Arm和FPGA的高压旋转设备局部放电在线监测设备，是根据高压旋转设备局部放电信号的特点提出的，是一种基于Arm和FPGA为核心的在线监测设备，具有接口多样化、低成本、高性能等诸多优点，采集数据可以快速上传到显示端进行观测，具备较好的人机交互性；

2.该基于Arm和FPGA的高压旋转设备局部放电在线监测设备，加强了系统的合理性，能够完整地捕捉放电信号，精确诊断设备的放电情况，提高了局部放电信号的采集精度和采集频率，提高了信号的上传速率，可以进一步加强高压设备放电监测过程的安全性和准确性，完善了高压旋转设备局部放电信号的监测能力。

附图说明

图1为实用新型中示例性的整体控制系统结构框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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做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。

请参阅图1，本实施例提供一种技术方案：

一种基于Arm和FPGA的高压旋转设备局部放电在线监测设备，如图1所示，该设备采用以ARM处理器作为低速CPU和以FPGA处理器作为高速CPU的双核控制核心；其中：

ARM处理器用于负责设备与上位机的命令接收和数据上传等相关通讯功能；

具体地，ARM处理器具备USB接口、232接口、Ethernet接口及EXMC接口；其中：

USB接口用于连接U盘、鼠标、键盘等外接设备；

232接口用于与PC机通讯；

Ethernet接口用于连接数据显示端，用于快速上传数据。

同时，FPGA处理器主要用于采集、计算和处理放电信号；

具体地，FPGA处理器具备SPI接口和LVDS接口；SPI接口作为AD模块主芯片的配置接口，用于配置AD模块的采集模式和属性；LVDS接口作为FPGA的数据采集接口，用于连接AD采集模块，进行数据采集作业。

其中，该设备的PCB尺寸为155mm×100mm和90mm×55mm；

同时，PCB对外具备一个DB9形式的控制接口、一个RJ45以太网口以及两个USB接口，用于分别与FPGA处理器、PC机等进行通讯。

进一步地，ARM处理器、FPGA处理器均具备EXMC接口，EXMC接口用于实现ARM处理器和FPGA处理器进行通讯。

本实施例中，该设备还包括一种采集板卡控制器，控制器主要由传感器采集模块、以太网通讯模块、USB通讯模块、RS232串口通讯模块、ARM处理器及FPGA处理器组成。

具体地，采集板卡控制器中：

传感器采集模块主要用来获取高压旋转设备的局部放电信息；并通过FPGA处理器对采集到的数据进行精确快速的分析和处理；

RS232串口通讯模块主要用来完成ARM处理器和上位机之间的指令数据传输；此时ARM处理器可以进行数据的上传、PC端命令的接收和处理。

其中，该在线监测设备还具备Ethernet接口、USB接口等，在线监测设备通过这些接口与PC机进行通讯。

本实用新型的基于Arm和FPGA的高压旋转设备局部放电在线监测设备在使用时，首先整个系统以FPGA处理器和ARM处理器为核心，FPGA处理器和ARM处理器之间通过EXMC接口进行通信；AD采集模块将采集到的放电信号传递给FPGA处理器；FPGA处理器将数据处理后发送给ARM处理器进行数据上传；ARM处理器具备232接口能够与PC机软件进行通讯。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种基于Arm和FPGA的高压旋转设备局部放电在线监测设备，其特征在于，该设备采用以ARM处理器作为低速CPU和以FPGA处理器作为高速CPU的双核控制核心；其中：

所述ARM处理器用于负责设备与上位机的命令接收和数据上传相关通讯功能；

所述FPGA处理器主要用于采集、计算和处理放电信号；

该设备还包括一种采集板卡控制器，所述控制器主要由传感器采集模块、以太网通讯模块、USB通讯模块、RS232串口通讯模块、所述ARM处理器及所述FPGA处理器组成。

2.根据权利要求1所述的基于Arm和FPGA的高压旋转设备局部放电在线监测设备，其特征在于，所述ARM处理器具备USB接口、232接口、Ethernet接口及EXMC接口；其中：

所述USB接口用于连接U盘、鼠标、键盘外接设备；

所述232接口用于与PC机通讯；

所述Ethernet接口用于连接数据显示端，用于快速上传数据。

3.根据权利要求1所述的基于Arm和FPGA的高压旋转设备局部放电在线监测设备，其特征在于，所述FPGA处理器具备SPI接口和LVDS接口；所述SPI接口作为AD模块主芯片的配置接口，用于配置AD模块的采集模式和属性；所述LVDS接口作为FPGA的数据采集接口，用于连接AD采集模块，进行数据采集作业。

4.根据权利要求1所述的基于Arm和FPGA的高压旋转设备局部放电在线监测设备，其特征在于，所述ARM处理器、所述FPGA处理器均具备EXMC接口，所述EXMC接口用于实现ARM处理器和FPGA处理器进行通讯。

5.根据权利要求2所述的基于Arm和FPGA的高压旋转设备局部放电在线监测设备，其特征在于，该设备的PCB尺寸为155mm×100mm和90mm×55mm，且PCB对外具备一个DB9形式的控制接口、一个RJ45以太网口以及两个所述USB接口。

6.根据权利要求2所述的基于Arm和FPGA的高压旋转设备局部放电在线监测设备，其特征在于，所述采集板卡控制器中：

所述传感器采集模块主要用来获取高压旋转设备的局部放电信息；并通过所述FPGA处理器对采集到的数据进行精确快速的分析和处理；

所述RS232串口通讯模块主要用来完成ARM处理器和上位机之间的指令数据传输；此时所述ARM处理器可以进行数据的上传、PC端命令的接收和处理。

7.根据权利要求6所述的基于Arm和FPGA的高压旋转设备局部放电在线监测设备，其特征在于，所述在线监测设备还具备所述Ethernet接口、所述USB接口，所述在线监测设备通过这些接口与PC机进行通讯。

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