專利名稱：局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種信號(hào)檢測(cè)裝置，尤其涉及一種局部放電信號(hào)的檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
絕緣故障是電力設(shè)備在運(yùn)行中的主要故障之一，電力設(shè)備發(fā)生絕緣故障前，一般都會(huì)有一個(gè)逐漸發(fā)展的局部放電過(guò)程，并最終導(dǎo)致絕緣擊穿。如果在這個(gè)過(guò)程能夠?qū)\(yùn)行設(shè)備進(jìn)行局部放電監(jiān)測(cè)和診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)局部放電信號(hào)，提前對(duì)缺陷進(jìn)行處理，就能有效避免絕緣擊穿故障的發(fā)生。此外，對(duì)局部放電位置的定位，也有助于制定更有針對(duì)性的檢修處理方案，減少停電時(shí)間，提高檢修效率。GIS(Gas Insulated Switchgear)，即氣體絕緣組合電器設(shè)備，其全部或者部分采用氣體而不采用處于大氣壓下的空氣作為絕緣介質(zhì)的金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備。它由斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、互感器、避雷器、母線、連接件和出線終端等組成，這些設(shè)備或部件全部封閉在金屬接地的外殼中，在其內(nèi)部充有絕緣性能和滅弧性能優(yōu)異的SF6 (六氟化硫)氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)，故也稱SF6全封閉組合電器。GIS設(shè)備自20世紀(jì)60年代實(shí)用化以來(lái)，已廣泛運(yùn)行于世界各地。氣體絕緣組合電器設(shè)備不僅在高壓、超高壓領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用， 而且在特高壓領(lǐng)域也被使用。與常規(guī)敞開(kāi)式變電站相比，GIS的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、可靠性高、配置靈活、安裝方便、安全性強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，維護(hù)工作量很小，其主要部件的維修間隔不小于20年。因此，作為常用的電力設(shè)備，為了保證氣體絕緣組合電器設(shè)備的正常工作，往往需要對(duì)氣體絕緣組合電器設(shè)備的局部放電超高頻信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置，其應(yīng)當(dāng)能夠?qū)植糠烹姵哳l信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確、有效的捕捉，并對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)出局部放電超高頻信號(hào)的電力設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確高效的判斷。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置，其用于檢測(cè)電氣設(shè)備發(fā)出的局部放電超高頻信號(hào)，例如氣體絕緣組合電器設(shè)備(GIQ發(fā)出的局部放電超高頻信號(hào)。所述局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置包括一特高頻(UHF，Ultra High Frequency)傳感器(特高頻的頻率范圍是指 300-3000MHZ)，其實(shí)時(shí)檢測(cè)局部放電超高頻信號(hào)；—特高頻(UHF)放大器，其與所述特高頻傳感器連接，將所述特高頻傳感器傳輸?shù)木植糠烹姵哳l信號(hào)放大并提取出包絡(luò)信號(hào)后輸出；一 DSP (Digital Signal Processing，數(shù)字信號(hào)處理)數(shù)據(jù)采集裝置，其與所述特高頻放大器連接，采集所述特高頻放大器輸出的數(shù)據(jù)；一數(shù)據(jù)服務(wù)器，其與所述DSP數(shù)據(jù)采集裝置連接，對(duì)所述DSP數(shù)據(jù)采集裝置輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和顯示。本實(shí)用新型所述的局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置采用UHF傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)氣體絕緣組合電器設(shè)備發(fā)出的局部放電超高頻信號(hào)，然后經(jīng)UHF放大器獲取GIS局部放電超高頻信號(hào)的包絡(luò)，然后DSP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用相對(duì)低速的采樣率將包絡(luò)信號(hào)數(shù)字化后將其傳輸至數(shù)據(jù)服務(wù)器，由于不同的氣體絕緣組合電器設(shè)備(或稱為GIQ缺陷產(chǎn)生的局部放電電磁波信號(hào)波形特征和持續(xù)時(shí)間均不同，故包絡(luò)信號(hào)特征也不同，這就使得數(shù)據(jù)服務(wù)器可以對(duì)數(shù)字化后的包絡(luò)信號(hào)進(jìn)行特征提取和模式識(shí)別，從而得到絕緣缺陷的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)缺陷的判別。在局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置中，所述DSP數(shù)據(jù)采集裝置與所述數(shù)據(jù)服務(wù)器通過(guò)光纜遠(yuǎn)距離連接，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。在上述局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置中，所述特高頻傳感器為圓盤形，采用圓盤形可以保證局部放電測(cè)量過(guò)程中的安全。在上述局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置中，所述特高頻放大器包括一帶通濾波器，其輸入端與所述特高頻放大器的輸入端連接，濾除所述局部放電超高頻信號(hào)中的帶外噪聲和通訊頻率信號(hào)；一信號(hào)放大器，其輸入端與所述帶通濾波器的輸出端連接，將接收到的局部放電超高頻信號(hào)放大；一包絡(luò)檢波電路，其輸入端與信號(hào)放大器的輸出端連接，所述包絡(luò)檢波電路提取經(jīng)過(guò)放大的局部放電超高頻信號(hào)中的包絡(luò)信號(hào)，所述包絡(luò)檢波電路的輸出端與所述DSP數(shù)據(jù)采集裝置連接。在上述局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置中，所述特高頻放大器的輸入端并聯(lián)連接有一保護(hù)電阻，所述保護(hù)電阻的電阻值最小為IOOkQ。由于當(dāng)UHF傳感器空載或后端電路的輸入阻抗較大時(shí)，其輸出端的工頻電壓高達(dá)幾千伏，如此的高電壓可能導(dǎo)致后端的特高頻放大器的損壞，甚至危害人身安全，因此根據(jù)本技術(shù)方案的特點(diǎn)，設(shè)置一個(gè)具有適當(dāng)電阻值的保護(hù)電阻。在上述局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置中，所述帶通濾波器設(shè)置為七階帶通濾波器，其濾除300MHz 1500MHz以外的所述帶外噪聲和900MHz的所述通訊頻率信號(hào)。在上述局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置中，所述信號(hào)放大器為三級(jí)級(jí)聯(lián)放大器，所述三級(jí)級(jí)聯(lián)放大器的第一級(jí)為一低噪聲放大器。其中，所述低噪聲放大器的噪聲因數(shù)為0. 8，增益為20dB ；所述三級(jí)級(jí)聯(lián)放大器的第二級(jí)和第三級(jí)放大器的噪聲因數(shù)均為3. 5， 增益均為15dB。在本技術(shù)方案中，由于UHF傳感器接收到的局部放電信號(hào)功率約為-85dBm -15dBm，包絡(luò)檢波電路的靈敏度不高于_40dBm，因此在包絡(luò)檢波之前必須先使用信號(hào)放大器將UHF信號(hào)放大。此外，信號(hào)檢測(cè)的目的是從被噪聲污染的信號(hào)中恢復(fù)有用信號(hào)，為了將幅值較小的傳感器輸出信號(hào)放大到信號(hào)處理電路可以處理的水平，必須使用信號(hào)放大器。但是，放大器在放大有用信號(hào)的同時(shí)也放大了噪聲，而且放大器本身還會(huì)引入新的噪聲，包括不合理的電路結(jié)構(gòu)引起的外界干擾噪聲、電路中電阻、電容和電感的電阻分量產(chǎn)生的熱噪聲，放大器內(nèi)部半導(dǎo)體的散彈噪聲和爆裂噪聲等。因此需要對(duì)信號(hào)放大器進(jìn)行合理的設(shè)置。本實(shí)用新型所述的技術(shù)方案通過(guò)上述設(shè)置方式，使得本技術(shù)方案中的信號(hào)放大器的輸出信號(hào)的信噪比只有輸入信號(hào)信噪比的80 %。本實(shí)用新型的所述的局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置由于采用了上述技術(shù)方案，使得其具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本實(shí)用新型的所述的局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置通過(guò)從局部放電超高頻信號(hào)中提取包絡(luò)信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于局部放電信號(hào)的檢測(cè)，從而克服了超高頻信號(hào)難以檢測(cè)的問(wèn)題；(2)采用本實(shí)用新型的所述的局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置檢測(cè)超高頻信號(hào)時(shí)，檢測(cè)方法簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確率高，檢波電路幅頻特性好，檢波誤差?。?3)在本實(shí)用新型的所述的局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置的一種實(shí)施方案中，由于采用了述三級(jí)級(jí)聯(lián)放大器，使得信號(hào)放大器輸出信號(hào)的信噪比只有輸入信號(hào)信噪比的80%，從而提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

圖1是本實(shí)用新型所述的局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實(shí)用新型所述的局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置在一種實(shí)施方式中信號(hào)放大器的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面將結(jié)合具體實(shí)施例及其附圖對(duì)本實(shí)用新型所述的局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置進(jìn)行進(jìn)一步地詳細(xì)描述。如圖1所示，本實(shí)施例中的局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置包括圓盤狀的UHF 傳感器2，其內(nèi)置的設(shè)于GIS(氣體絕緣組合電器設(shè)備)1的外殼內(nèi)，實(shí)時(shí)檢測(cè)GIS的局部放電超高頻信號(hào)；UHF放大器與傳感器連接，將接收到的局部放電超高頻信號(hào)放大并提取出包絡(luò)信號(hào)后輸出；DSP數(shù)據(jù)采集裝置與UHF放大器連接，采集UHF放大器輸出的數(shù)據(jù)，并對(duì)包絡(luò)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理；數(shù)據(jù)服務(wù)器與DSP數(shù)據(jù)采集裝置通過(guò)光纜連接，數(shù)字化的包絡(luò)信號(hào)傳輸至數(shù)據(jù)服務(wù)器后，由數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行特征提取和模式識(shí)別，從而得到GIS絕緣缺陷的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)缺陷的判別。繼續(xù)參閱圖1，在本實(shí)施例中，UHF放大器的輸入端并聯(lián)連接有IOOkQ的輸入保護(hù)電阻，從而防止當(dāng)UHF傳感器空載或后端電路的輸入阻抗較大時(shí)，其輸出端的工頻電壓導(dǎo)致后端的特高頻放大器的損壞。此外，UHF放大器包括七階帶通濾波器，其輸入端與UHF放大器的輸入端連接，將局部放電超高頻信號(hào)中300MHz 1500MHz以外的帶外噪聲和900MHz 的通訊頻率信號(hào)濾除；信號(hào)放大器，其輸入端與帶通濾波器的輸出端連接，將接收到的局部放電超高頻信號(hào)放大；包絡(luò)檢波電路，其輸入端與信號(hào)放大器的輸出端連接，其輸出端與 DSP數(shù)據(jù)采集裝置連接，該包絡(luò)檢波電路提取經(jīng)過(guò)放大的局部放電超高頻信號(hào)中的包絡(luò)信號(hào)，然后將包絡(luò)信號(hào)傳輸至DSP數(shù)據(jù)采集裝置中進(jìn)行數(shù)字化處理。在本實(shí)施例所述的技術(shù)方案中，為了保證UHF傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)到的局部放電超高頻信號(hào)能夠獲得較好的放大效果，將信號(hào)放大器設(shè)置為三級(jí)級(jí)聯(lián)放大器，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。在本實(shí)施例中，三級(jí)級(jí)聯(lián)放大器的第一級(jí)為低噪聲放大器(LNA)，該低噪聲放大器的噪聲因數(shù)NF為0. 8，增益kin為20dB ；三級(jí)級(jí)聯(lián)放大器的第二級(jí)放大器RF AMPl和第三級(jí)放大器RF AMP2的噪聲因數(shù)NF均為3.5，增益(^^1均為15(^。這樣設(shè)置信號(hào)放大器，可以使得信號(hào)放大器輸出信號(hào)的信噪比只有輸入信號(hào)信噪比的80 %。[0031] 要注意的是，以上列舉的僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，顯然本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例，隨之有著許多的類似變化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員如果從本實(shí)用新型公開(kāi)的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置，其特征在于，包括一特高頻傳感器，其實(shí)時(shí)檢測(cè)局部放電超高頻信號(hào)；一特高頻放大器，其與所述特高頻傳感器連接，將所述特高頻傳感器傳輸?shù)木植糠烹姵哳l信號(hào)放大并提取出包絡(luò)信號(hào)后輸出；一 DSP數(shù)據(jù)采集裝置，其與所述特高頻放大器連接，采集所述特高頻放大器輸出的數(shù)據(jù)；一數(shù)據(jù)服務(wù)器，其與所述DSP數(shù)據(jù)采集裝置連接，對(duì)所述DSP數(shù)據(jù)采集裝置輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和顯示。
2.如權(quán)利要求1所述的局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述DSP數(shù)據(jù)采集裝置與所述數(shù)據(jù)服務(wù)器通過(guò)光纜遠(yuǎn)距離連接。
3.如權(quán)利要求1所述的局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置，其特征在于，特高頻傳感器為圓盤形。
4.如權(quán)利要求1或2所述的局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述特高頻放大器包括一帶通濾波器，其輸入端與所述特高頻放大器的輸入端連接，濾除所述局部放電超高頻信號(hào)中的帶外噪聲和通訊頻率信號(hào)；一信號(hào)放大器，其輸入端與所述帶通濾波器的輸出端連接，將接收到的局部放電超高頻信號(hào)放大；一包絡(luò)檢波電路，其輸入端與信號(hào)放大器的輸出端連接，所述包絡(luò)檢波電路提取經(jīng)過(guò)放大的局部放電超高頻信號(hào)中的包絡(luò)信號(hào)，所述包絡(luò)檢波電路的輸出端與所述DSP數(shù)據(jù)采集裝置連接。
5.如權(quán)利要求4所述的局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述特高頻放大器的輸入端并聯(lián)連接有一保護(hù)電阻，所述保護(hù)電阻的電阻值最小為IOOkQ。
6.如權(quán)利要求4所述的局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述帶通濾波器設(shè)置為七階帶通濾波器，其濾除300MHz 1500MHz以外的所述帶外噪聲和900MHz的所述通訊頻率信號(hào)。
7.如權(quán)利要求4所述的局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述信號(hào)放大器為三級(jí)級(jí)聯(lián)放大器，所述三級(jí)級(jí)聯(lián)放大器的第一級(jí)為一低噪聲放大器。
8.如權(quán)利要求7所述的局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述低噪聲放大器的噪聲因數(shù)為0. 8，增益為20dB ；所述三級(jí)級(jí)聯(lián)放大器的第二級(jí)和第三級(jí)放大器的噪聲因數(shù)均為3. 5，增益均為15dB。
9.如權(quán)利要求1所述的局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置，所述特高頻傳感器內(nèi)置于發(fā)出所述局部放電超高頻信號(hào)的電氣設(shè)備內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置，其包括一特高頻傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)局部放電超高頻信號(hào)；一特高頻放大器，其與所述特高頻傳感器連接，將所述特高頻傳感器傳輸?shù)木植糠烹姵哳l信號(hào)放大并提取出包絡(luò)信號(hào)后輸出；一數(shù)據(jù)采集裝置，其與所述特高頻放大器連接，采集所述特高頻放大器輸出的數(shù)據(jù)；一數(shù)據(jù)服務(wù)器，其與所述DSP數(shù)據(jù)采集裝置連接，對(duì)所述DSP數(shù)據(jù)采集裝置輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和顯示。該局部放電超高頻信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)裝置能夠?qū)植糠烹姵哳l信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確、有效的捕捉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)出局部放電超高頻信號(hào)的電力設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確高效的判斷。
文檔編號(hào)G01R31/12GK202256581SQ201120301810
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者姚金霞, 慕世友, 李秀衛(wèi), 苗培青, 鄭建 申請(qǐng)人:山東電力研究院