CN104267326A - 局部放电信号检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种局部放电信号检测系统，包括外置传感器、滤波电路、线性放大电路和包络检测电路，外置传感器用于采集电力系统的局部放电信号，并将采集的局部放电信号传送到滤波电路，滤波电路用于抑制局部放电信号中的电晕干扰、噪声和电话干扰信号，并将抑制后的局部放电信号传送到线性放大电路，线性放大电路用于对所述局部放电信号进行线性放大，并将线性放大后的局部放电信号发送到包络检测电路，包络检测电路用于对局部放电信号进行包络检测，并输出局部放电信号的局部峰值电压。实施本发明，可对手机信号进行有效抑制，提高抗干扰性，还可保留大量重要的局部放电信息，降低后端数据采集的采样频率，有效释放总线带宽，降低系统功耗。
Description
技术领域
本发明涉及信号处理技术领域，特别是涉及一种局部放电信号检测系统。
背景技术
电力系统局部放电检测中广泛应用超高频法，主要是利用特制天线接收局部放电产生的频段在300MHz～1.5GHZ的电磁波，通过低噪声放大器对信号放大再经高速模数转换后进行后续处理。
但是，上述超高频法采用带通滤波器对局放放电信号进行处理，未抑制电话干扰信号，导致局部放电信号的检测精度降低。
发明内容
基于此，有必要针对上述局部放电检测中的高频法，未抑制电话干扰信号，易导致局部放电信号的检测精度降低的问题，提供一种局部放电信号检测系统。
一种局部放电信号检测系统，包括依次连接的外置传感器、滤波电路、线性放大电路和包络检测电路，所述外置传感器用于采集电力系统的局部放电信号，并将采集的局部放电信号传送到所述滤波电路，所述滤波电路用于抑制所述局部放电信号中的电晕干扰、噪声和电话干扰信号，并将抑制后的局部放电信号传送到所述线性放大电路，所述线性放大电路用于对所述局部放电信号进行线性放大，并将线性放大后的局部放电信号发送到所述包络检测电路，所述包络检测电路用于对所述局部放电信号进行包络检测，并输出所述局部放电信号的局部峰值电压。
上述局部放电信号检测系统，包括依次连接的外置传感器、滤波电路、线性放大电路和包络检测电路，通过滤波电路可对手机信号进行有效抑制，提高抗干扰性，通过包络检测电路可保留局部放电信号中大量重要的局部放电信息，又可降低后端数据采集的采样频率，有效释放总线带宽，降低系统功耗。
附图说明
图1是本发明局部放电信号检测系统第一实施方式的结构示意图；
图2是本发明局部放电信号检测系统第二实施方式的结构示意图；
图3是本发明局部放电信号检测系统第三实施方式的结构示意图；
图4是本发明局部放电信号检测系统第四实施方式的结构示意图；
图5是本发明局部放电信号检测系统第五实施方式的结构示意图；
图6是本发明局部放电信号检测系统第六实施方式的结构示意图；
图7是本发明局部放电信号检测系统第七实施方式的结构示意图；
图8是本发明局部放电信号检测系统第八实施方式的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1是本发明的局部放电信号检测系统第一实施方式的结构示意图。
本实施方式的所述局部放电信号检测系统可包括依次连接的外置传感器100、滤波电路200、线性放大电路300和包络检测电路400，外置传感器100用于采集电力系统的局部放电信号，并将采集的局部放电信号传送到滤波电路200，滤波电路200用于抑制所述局部放电信号中的电晕干扰、噪声和电话干扰信号，并将抑制后的局部放电信号传送到线性放大电路300，线性放大电路300用于对所述局部放电信号进行线性放大，并将线性放大后的局部放电信号发送到包络检测电路400，包络检测电路400用于对所述局部放电信号进行包络检测，并输出所述局部放电信号的局部峰值电压。
本实施方式，包括依次连接的外置传感器、滤波电路、线性放大电路和包络检测电路，通过滤波电路可对手机信号进行有效抑制，提高抗干扰性，通过包络检测电路可保留局部放电信号中大量重要的局部放电信息，又可降低后端数据采集的采样频率，有效释放总线带宽，降低系统功耗。
其中，对于外置传感器100，传输的局部放电信号的频率可为300MHz-1.5GHz。
优选地，外置传感器100可包括圆盘形超高频法传感器。
进一步地，圆盘形超高频法传感器可包括微带天线模型。在低频时其等效为电容。在工频条件下，天线圆盘面分别与高压导体和金属底座形成电容C1和C2，构成电容分压器。当超高频传感器空载或后端电路的输入阻抗较大时，其输出端的工频电压高达几千伏，如此的高电压可能导致后端放大器等电路的损坏甚至危害人身安全。
对于滤波电路200，可包括串联的高通滤波器和900MHz信号的陷波器。所述高通滤波器的输入端与所述外置传感器的输出端连接，所述900MHz信号的陷波器的输出端与所述线性放大电路的输入端连接。所述高通滤波器的截止频率可为300MHz。所述高通滤波器用于抑制噪声和电晕干扰，所述900MHz信号的陷波器用于抑制电话干扰信号。
对于线性放大电路300，可将局部放电信号进行20dB的线性放大增益。
对于包络检测电路400，可将频率为300MHz-1.5GHz的局部放电信号降低至频率为30MHz以内的脉冲波形。
在一个实施例中，本发明的局部放电信号检测系统还可包括输入过压保护电路500。输入过压保护电路500连接在外置传感器100与滤波电路200之间。
请参阅图2，图2是本发明的局部放电信号检测系统第二实施方式的结构示意图。
本实施方式的所述局部放电信号检测系统与第一实施方式的区别在于：输入过压保护电路500可包括保护电阻R1、第一保护电容C1和第二保护电容C2，保护电阻R1与外置传感器100的信号输出端并联，第一保护电容C1与保护电阻R1并联，第二保护电容C2串联在第一保护电容C1与滤波电路200之间。
本实施方式，可有效防止高电压的局部放电信号对后端电路的损耗。
优选地，根据电容分压的原理，工频电压将在外置传感器100上产生很高的分压，为防止外置传感器100输出端产生过高的电压，在外置传感器100的信号引出端并联保护电阻R1，即让保护电阻R1和第一保护电容C1并联以降低外置传感器100信号引出端对信号参考地的阻抗，使得第一保护电容C1端分压减小。并联保护电阻R1后的外置传感器100输出端的等效示意图如图2所示。
请参阅图3，图3是本发明的局部放电信号检测系统第三实施方式的结构示意图。
本实施方式的所述局部放电信号检测系统与第一实施方式的区别在于：所述高通滤波器包括五级切比雪夫滤波器。所述五级切比雪夫滤波器可包括第二电阻R2、第三电阻R3、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一电感L1和第二电感L2。其中，第二电阻R2的输出端连接第三电容C3，第三电容C3的输出端分别连接第四电容C4和第一电感L1，第四电容C4的输出端分别连接第五电容C5和第二电感L3，第五电容C5的输出端连接第三电阻R3。
本实施方式，五级切比雪夫滤波器的选频特性更为明显，可对局部放电信号进行更好的过滤。
优选地，第二电阻R2和第三电阻R3的电阻分别为50欧姆，第三电容C3为14pF，第四电容C4为7pF，第五电容C5为14pF、第一电感L1和第二电感L2分别为20nH。
请参阅图4，图4是本发明的局部放电信号检测系统第四实施方式的结构示意图。
本实施方式的所述局部放电信号检测系统与第一实施方式的区别在于：所述900MHz信号的陷波器包括五级切比雪夫陷波器。所述五级切比雪夫陷波器包括第四电阻R4、第五电阻R5、并联的第五电感L5和第六电容C6、并联的第三电感L3和第九电容C9、并联的第八电容C8和第七电感L7、并联的第四电感L4和第十电容C10、并联的第七电容C7和第六电感L6，第四电阻R4的输出端连接并联的第五电感L5和第六电容C6的输入端，并联的第五电感L5和第六电容C6的输出端连接并联的第八电容C8和第七电感L7的输入端、以及并联的第三电感L3和第九电容C9的输入端，并联的第八电容C8和第七电感L7的输出端连接并联的第四电感L4和第十电容C10的输入端、以及并联的第七电容C7和第六电感L6的输入端，并联的第七电容C7和第六电感L6的输出端连接第五电阻R5。第五电阻R5的输出端接地，并联的第三电感L3和第九电容C9的输出端接地，并联的第四电感L4和第十电容C10的输出端接地。
本实施方式，可有效防止手机信号的干扰。
优选地，第四电阻R4的电阻为50欧姆、第五电阻R5的电阻为50欧姆、第五电感L5的电感为3nH、第六电容C6的电容为10pF、第三电感L3的电感为12nH、第九电容C9的电容为2pF、第八电容C8的电容为5pF、第七电感L7的电感为6nH、第四电感L4的电感为12nH、第十电容C10的电容为2pF、第七电容C7的电容为10pF、第六电感L6的电感为3nH。
请参阅图5，图5是本发明的局部放电信号检测系统第五实施方式的结构示意图。
本实施方式的所述局部放电信号检测系统与第一实施方式的区别在于：线性放大电路300可包括两个级联的放大芯片。放大芯片可为ADL5320芯片。
本实施方式，可对局部放电信号进行级联放大增益。
如图5所示，线性放大电路300包括两个级联的ADL5320芯片。ADL5320芯片具有宽频带、高增益、低噪声的特性。两个ADL5320级联可以实现40dB的放大倍数。该ADL5320芯片的主要参数为：放大增益20dB，频率范围100MHz-2.7GHz，噪声系数5.3dB900MHz，供电电压5V。
优选地，在放大芯片的前后级包括耦合电容C12、耦合电容C11和耦合电容C13，可隔离线性放大电路300中直流信号。耦合电容C12、耦合电容C11和耦合电容C13的电容可分别为1000pF。
请参阅图6，图6是本发明的局部放电信号检测系统第六实施方式的结构示意图。
本实施方式的所述局部放电信号检测系统与第一实施方式的区别在于：线性放大电路300还包括并联的旁路电容C14和电解电容E1，并联的旁路电容C11和电解电容E1连接在放大芯片的电源线与地级之间。
本实施方式，可使电路电压稳定，消除高频信号对电源的影响。
优选地，耦合电容C14的电容为100pF和电解电容E1的电容为10uF。
请参阅图7，图7是本发明的局部放电信号检测系统第七实施方式的结构示意图。
本实施方式的所述局部放电信号检测系统与第一实施方式的区别在于：包络检测电路400可包括检波二极管，检波二极管可等效为电阻RS、非线性电阻Rj和积分电容Cj。
本实施方式，可有效对局部放电信号进行包络检波。
优选地，检波二极管为非线性器件，等效为非线性电阻和积分电容一起构成低通滤波器，去除输入信号中的高频载波分量，得到信号的低频分量。
进一步地，检波二级管可为高频检波二极管HSMS-2825，其物理模型如图7所示。
更进一步地，高频检波二极管的参数：Rs为20Ω，Is为5×10-6A，Cj为0.14pF，极限电流为IF为50mA。
请参阅图8，图8是本发明的局部放电信号检测系统第八实施方式的结构示意图。
本实施方式的所述局部放电信号检测系统与第一实施方式的区别在于：包络检测电路400还可包括检波二极管D和RC并联电路，所述检波二级管的输入端连接线性放大电路300，所述检波二级管的输出端连接所述RC并联电路，所述RC并联电路包括并联的负载电容C15和负载电阻R6。
本实施方式，可是输出信号包络波形。
优选地，负载电阻R6的数值较大，负载电容C15的值选取在高频时，其阻抗Zh远小于负载电阻R6的电阻，可视为短路，而调制频率(低频)时，其阻抗Zl远大于负载电阻R6的电阻，可视为开路。Rd为检波二极管D的正向导通电阻，正弦波信号Ui输入时，在其正半周，检波二极管D导通，负载电容C15开始充电，充电时间常数RdC很小，使负载电容C15的电压Um很快达到Ui的第1个正相峰值Vp，之后Ui开始下降，Um>Ui时截止，负载电容C15开始通过R放电，因放电时间常数RC远大于输入信号的周期，故放电很慢，Um下降不多时Ui达到第2个正相峰值Vp，检波二极管D又将导通，继续对负载电容C15充电。这样不断循环，便得到信号包络波形。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种局部放电信号检测系统，其特征在于，包括依次连接的外置传感器、滤波电路、线性放大电路和包络检测电路，所述外置传感器用于采集电力系统的局部放电信号，并将采集的局部放电信号传送到所述滤波电路，所述滤波电路用于抑制所述局部放电信号中的电晕干扰、噪声和电话干扰信号，并将抑制后的局部放电信号传送到所述线性放大电路，所述线性放大电路用于对所述局部放电信号进行线性放大，并将线性放大后的局部放电信号发送到所述包络检测电路，所述包络检测电路用于对所述局部放电信号进行包络检测，并输出所述局部放电信号的局部峰值电压。
2.根据权利要求1所述的局部放电信号检测系统，其特征在于，所述外置传感器包括圆盘形超高频法传感器。
3.根据权利要求2所述的局部放电信号检测系统，其特征在于，所述圆盘形超高频法传感器包括微带天线模型。
4.根据权利要求1所述的局部放电信号检测系统，其特征在于，所述滤波电路包括串联的高通滤波器和900MHz信号的陷波器，所述高通滤波器的输入端与所述外置传感器的输出端连接，所述900MHz信号的陷波器的输出端与所述线性放大电路的输入端连接，所述高通滤波器用于抑制噪声和电晕干扰，所述900MHz信号的陷波器用于抑制电话干扰信号。
5.根据权利要求4所述的局部放电信号检测系统，其特征在于，所述高通滤波器包括五级切比雪夫滤波器。
6.根据权利要求4所述的局部放电信号检测系统，其特征在于，所述900MHz信号的陷波器包括五级切比雪夫陷波器。
7.根据权利要求1所述的局部放电信号检测系统，其特征在于，所述线性放大电路包括两个级联的放大芯片。
8.根据权利要求1所述的局部放电信号检测系统，其特征在于，所述包络检测电路包括检波二极管和RC并联电路，所述检波二级管的输入端连接所述线性放大电路，所述检波二级管的输出端连接所述RC并联电路，所述RC并联电路包括并联的负载电容和负载电阻。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的局部放电信号检测系统，其特征在于，还包括输入过压保护电路，所述输入过压保护电路连接在所述外置传感器与所述滤波电路之间。
10.根据权利要求9所述的局部放电信号检测系统，其特征在于，所述输入过压保护电路包括保护电阻、第一保护电容和第二保护电容，所述保护电阻与所述外置传感器的信号输出端并联，所述第一保护电容与所述保护电阻并联，所述第二保护电容串联在所述第一保护电容与所述滤波电路之间。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150107 |