CN2326965Y - 发电机故障放电在线监测的滤波器 - Google Patents
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Abstract
一种用于发电机故障放电在线监测的滤波器,采用了一个程控制的组合带通模拟滤波器,滤波器的输出端与一个高速数据采集器的输入端相连,高速数据采集器输出的数字信号,送入计算机中的软件自适应数字滤波器进行噪声消除,不仅可抑制中频无线电干扰、电力系统载波通信等窄等干扰,而且可以抑制现场的随机脉冲干扰,具有结构简单、响应速度快、易于调整等优点。
Description
本实用新型涉及一种可用于大型汽轮发电机、大型水轮发电机、大型电动机、以及大型电力变压器故障放电在线监测噪声消除的滤波器。
故障放电是指大型汽轮发电机、大型水轮发电机、大型电动机、以及大型电力变压器中的局部放电以及大型发电机中的断股电弧放电。
现有的大型发电机故障放电在线监测系统，消除干扰的方法一般采用以下两种：一是采用模拟带通滤波器的方法，这对于消除工频及谐波、载波通信、无线电广播等窄带干扰比较有效。但是，对于某些与故障放电信号相似的随机脉冲干扰，采用这种方法则难以奏效。另外，由于滤波器未程控化，操作的复杂性限制了其在现场推广应用。第二种消除干扰的方法是采用数字滤波器的方法，这种方法主要是应用快速傅立叶变换(FFT)将信号变换到频域，再根据观察或通过一定的算法，将信号幅度频谱中特别突出的宽带频率分量置零，最后经过快速傅立叶反变换求出原始放电信号。由于原始放电信号的某些频率分量被强制置零，这种方法会引起信号的畸变。而且，这种方法需要对原始输入信号进行分段FFT和IFFT，其速度较难提高，难以用于现场在线监测：此外，确定频率分量置零的阈值也存在困难。
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，实现模拟滤波器的程控化，在干扰十分强烈时，先采用程控的组合带通模拟滤波器滤除大部分干扰信号的能量，然后再经过高速数据采集，将原始的模拟信号转变为数字信号，之后应用采用FIR结构、RLS算法的自适应数字滤波器对数字信号中的随机脉冲干扰进行进一步的抑制，以取得最佳滤波效果，满足现场在线监测的需要。
本实用新型包括一个程控的组合带通模拟滤波器，滤波器的输出端与一个高速数据采集器的输入端相连，高速数据采集器输出的数字信号送入计算机中的软件自适应数字滤波器进行进一步的处理。
图1是本实用新型的结构原理图。
图2是本实用新型程控组合带通模拟滤波器部分的电路原理图，
图3是本实用新型自适应数字滤波器部分的结构原理图。
下面，结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作一个详细的说明。
参照图1，滤波器的结构原理为：故障放电信号由输入端1引入，输入端1与程控组合带通模拟滤波器2的输入端相连，程控组合带通模拟滤波器2的输出端与数据采集预处理器3的输入端20相连，数据采集预处理器3的信号输出端与AD转换器4的输入端相连，AD转换器4的输出端与高速AD缓存10的输入端相连，AD转换4的控制信号输入端与外同步控制信号输入端22相连。高速AD缓存10输出端与数据存储电路7的输入端相连。接口及逻辑控制电路5的输出端23与驱动电路12的输入端相连，驱动电路12的输出端与控制电路11的输入端相连，控制电路11的输出端21与组合带通模拟滤波器2的控制信号输入端相连。接口及逻辑控制电路5的输出端25与AD转换4的采样允许输入端相连。接口及逻辑控制电路5的输出端24与地址分配电路13的输入端相连，地址分配电路13的输出端与数据存储电路7的地址信号输入端相连。主控计算机6的输出接结果显示8。自适应数字滤波器9是软件滤波器，通过主控计算机6的操作可对监测结果进行自适应滤波处理。
该滤波系统的工作原理为：传感器所采集到的故障放电信号，首先经过程控组合带通滤波器2滤波，滤波后的数据经数据采集预处理器3处理及AD转换4进行AD转换后，再经高速AD缓存送入数据存储器中。高速AD采集由外同步信号触发。主控计算机6通过接口及逻辑控制电路5控制程控组合带通滤波器2的通断及频带选择，通过数据总线及数据存储器7对数据进行存取操作，并将数据采集结果送入自适应数字滤波器9进行软件数字滤波。软件滤波后，主控计算机6将监测结果送至结果显示8显示输出。
参照图2，对程控组合带通模拟滤波器部分结构的进一步描述为：故障放电信号由输入端1引入，输入端1与一个二阶压控电压源高通滤波器14的输入端相连，高通滤波器14的输出端接至多路电子开关15的输入端，多路电子开关15的输出端分别与三个二阶压控电压源低通滤波器16、低通滤波器17、低通滤波器18的输入端相连，滤波器16、17、18的输出端分别与多路电子开关19的输入端相连，多路电子开关19的输出端与信号输出端20相连。多路电子开关15、19的控制信号输入端与输入端21相连。
程控组合带通模拟滤波器的工作原理为：从1端引入的故障放电信号首先送入高通滤波器14，高通滤波器的3dB截止频率是10kHz，经过多路选择开关15后，信号进入指定的低通滤波器，低通滤波器的3dB截止频率分别为100kHz、2MHz、10MHz，与高通滤波器14组合在一起构成三个通带(即10kHz～100kHz、10kHz-2MHz、10kHz-10MHz)的三个组合带通滤波器，模拟带通滤波器工作频带的控制信号由控制信号端21引入。
参照图3，对滤波系统的自适应数字滤波器部分结构的进一步描述为：信号由输入端37引入，输入端37与FIR(有限冲击响应)结构的可编程滤波器26输入端相连，FIR结构可编程滤波器26的输出端与信号滤波输出端29相连，并与加法器28的输入端31相连接，加法器28的另一输入端32与参考信号输入端38相连接，加法器28的输出端33与信号误差输出端30相连接，并与RLS(最小二乘)自适应算法27的输入端34相连接，自适应算法27的另一输入端35与信号输入端37相连接，自适应算法27的输出端与FIR可编程滤波器26的控制信号输入端36相连接。
滤波系统的自适应数字滤波器部分的工作原理为：输入信号x(n)从输入端37引入，在FIR可编程滤波器26中被滤波(或被加权)，由输出端29得到一个输出信号
(n)，它与所要求由输入端38得到的参考信号d(n)比较，产生误差信号e(n)，根据误差信号采用RLS(最小二乘算法)来修正滤波器26的权系数，从而改变输出值直到接近参考信号。上述过程反复进行直到误差减到最小，达到自适应处理的目的。
将本滤波系统应用于大型发电机故障放电在线监测，不仅可抑制中频无线电干扰、电力系统载波通信等窄带干扰，而且可以抑制现场的随机脉冲干扰。本滤波系统实现了程控化、操作简便。本滤波系统的自适应数字滤波器采用了FIR结构、RLS算法，具有结构简单、响应速度快、易于调整等优点。因此，本滤波系统可用来消除较强的噪声干扰，有效地实现大型发电机故障放电在线监测。
Claims (4)
1．发电机故障放电在线监测的滤波器，包括一个程控的组合带通模拟滤波器，滤波器的输出端与一个高速数据采集器的输入端相连，高速数据采集器输出的数字信号，送入计算机中的软件自适应数字滤波器进行噪声消除，本实用新型的特征是，所说的程控组合带通模拟滤波器2，是由一个二阶压控电压源高通滤波器及三个二阶压控电压源低通滤波器组成，其输出接高速数据采集器，高速数据采集器输出的数字信号送入一个FIR结构、RLS算法的自适应数字滤波器9。
2．根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所说的程控组合带通模拟滤波器2的输入端1与一个二阶压控电压源高通滤波器14的输入端相连，高通滤波器14的输出端接至多路电子开关15的输入端，多路电子开关15的输出端分别与三个二阶压控电压源低通滤波器16、低通滤波器17、低通滤波器18的输入端相连，滤波器16、17、18的输出端分别与多路电子开关19的输入端相连，多路电子开关19的输出端与信号输出端20相连，多路电子开关15、19的控制信号输入端与输入端21相连。
3．根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所说的高速数据采集器的输入端与数据采集预处理器3的输入端20相连，数据采集预处理器3的信号输出端与AD转换器4的输入端相连，AD转换器4的输出端与高速AD缓存10的输入端相连，AD转换4的控制信号输入端与外同步控制信号输入端22相连，高速AD缓存10输出端与数据存储电路7的输入端相连，接口及逻辑控制电路5的输出端23与驱动电路12的输入端相连，驱动电路12的输出端与控制电路11的输入端相连，控制电路11的输出端21与组合带通模拟滤波器2的控制信号输入端相连，接口及逻辑控制电路5的输出端25与AD转换4的采样允许输入端相连。接口及逻辑控制电路5的输出端24与地址分配电路13的输入端相连，地址分配电路13的输出端与数据存储电路7的地址号输入端相连，主控计算机6的输出接结果显示8，自适应数字滤波器9是软件滤波器，通过主控计算机6的操作可对监测结果进行自适应滤波处理。
4．根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所说的自适应数字滤波器9的信号由输入端37引入，输入端37与FIR(有限冲击响应)结构的可编程滤波器26输入端相连，FIR结构可编程滤波器26的输出端与信号滤波输出端29相连，并与加法器28的输入端31相连接，加法器28的另一输入端32与参考信号输入端38相连接，加法器28的输出端33与信号误差输出端30相连接，并与RLS(最小二乘)自适应算法27的输入端34相连接，自适应算法27的另一输入端35与信号输入端37相连接，自适应算法27的输出端与FIR可编程滤波器26的控制信号输入端36相连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN109525214A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-03-26 | 上海辛格林纳新时达电机有限公司 | Fir滤波器的滤波方法、fir滤波器及伺服驱动器 |
| CN113074914A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-07-06 | 深圳市沛城智能控制技术有限公司 | 发光二极管检测装置和方法 |
| CN114966400A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-08-30 | 安徽高谐智能科技有限公司 | 一种基于谐波诊断技术的电机健康状况智能诊断系统 |
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1997
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