一種基于局部放電空間定位系統(tǒng)的多路信號(hào)峰值采集裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種基于局部放電空間定位系統(tǒng)的多路信號(hào)峰值采集裝置。其包括：四個(gè)天線(xiàn)、信號(hào)采集裝置和數(shù)據(jù)處理裝置；其中：信號(hào)采集裝置包括四個(gè)調(diào)理電路和數(shù)據(jù)采集器；四個(gè)天線(xiàn)分別通過(guò)四個(gè)調(diào)理電路與數(shù)據(jù)采集器相連接，數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)處理裝置相連接。本實(shí)用新型提供的基于局部放電空間定位系統(tǒng)的多路信號(hào)峰值采集裝置用于通過(guò)分布在變電站內(nèi)的四個(gè)特高頻全向傳感器接收局部放電激發(fā)的電磁波信號(hào)，并對(duì)所接受到的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、包絡(luò)檢波等處理，然后將四路信號(hào)的最大峰值輸出給數(shù)據(jù)處理裝置。本裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、簡(jiǎn)單。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于局部放電空間定位系統(tǒng)的多路信號(hào)峰值采集裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于高壓電力設(shè)備絕緣監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種基于局部放電 空間定位系統(tǒng)的多路信號(hào)峰值采集裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 絕緣故障是電力設(shè)備在運(yùn)行中最常見(jiàn)的故障之一。通常情況下，電力設(shè)備在發(fā)生 絕緣故障前，會(huì)有一個(gè)逐漸發(fā)展的局部放電過(guò)程，隨著放電的加劇，最終導(dǎo)致絕緣擊穿。如 果在局部放電過(guò)程中能夠?qū)\(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)局部放電信號(hào)，并對(duì)局部 放電源進(jìn)行定位，及早對(duì)缺陷進(jìn)行處理，就能有效避免絕緣擊穿故障的發(fā)生，并制定有針對(duì) 性的檢修處理方案，以減少停電時(shí)間，提高檢修效率。
[0003] 局部放電可通過(guò)超聲波、電氣參數(shù)常量和特高頻（UHF)電磁波等多種方法檢測(cè)， 這些方法都可用來(lái)做局放源定位。電磁波法是近年來(lái)局部放電檢測(cè)的一種新方法，電力設(shè) 備發(fā)生局部放電的過(guò)程中會(huì)輻射出寬頻帶電磁波信號(hào)，該方法利用特高頻傳感器接收特高 頻頻段內(nèi)（300M?1500MHz)的信號(hào)來(lái)檢測(cè)局部放電，由于電磁波在空氣中的傳播速度近似 光速，可以用來(lái)計(jì)算局部放電源的位置。
[0004] 特高頻電磁波具有抗干擾性強(qiáng)、靈敏度高和傳播速度穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用于局部 放電定位及故障診斷是當(dāng)前的熱點(diǎn)問(wèn)題。在變電站全站的空間內(nèi)安裝一組超寬帶全向天 線(xiàn)陣列接收局部放電輻射出的電磁波信號(hào)，通過(guò)對(duì)接收到的電磁波信號(hào)進(jìn)行分析處理，得 到局部放電源的位置?；趥鞲衅麝嚵械亩ㄎ环椒ㄍǔ７譃榛诰嚯x的定位方法和距離 無(wú)關(guān)的定位方法兩類(lèi)。距離無(wú)關(guān)的定位方法主要有質(zhì)心算法、向量-跳段（DV-Hop)算法、 Amorphous算法、近似三角形內(nèi)點(diǎn)測(cè)試法（ATIT)算法等，而質(zhì)心算法和ATIT算法的定位 精度跟天線(xiàn)傳感器的安裝密度與分布密切相關(guān)；DV-Hop算法利用跳段距離代替直線(xiàn)距離， 誤差較大；Amorphous算法需要經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，故距離無(wú)關(guān)的定位算法不適于變電站局部放電 源空間定位?；诰嚯x的定位算法中，測(cè)量局部放電源與各傳感器之間的距離或方位是算 法的關(guān)鍵，測(cè)量方法有基于到達(dá)時(shí)間（Τ0Α)、基于到達(dá)時(shí)間差（TD0S)、基于接收信號(hào)強(qiáng)度 (RSSI)和基于到達(dá)角度（Α0Α)等。
[0005] 電磁波在空氣中的傳播速度穩(wěn)定，近似光速，所以可利用時(shí)差法進(jìn)行變電站空間 局部放電源定位，即通過(guò)對(duì)傳感器陣列接收到的信號(hào)進(jìn)行分析處理，得到信號(hào)時(shí)延序列，求 解基于時(shí)延的定位方程組即可得到局放源的準(zhǔn)確位置。該方法在變電站局放定位系統(tǒng)和電 力設(shè)備的局放檢測(cè)中已得到不少應(yīng)用。這種方法具有較高的精度，得到準(zhǔn)確的時(shí)延序列是 該方法的基礎(chǔ)，故該方法要求傳感器及信號(hào)采集系統(tǒng)之間保持精確的時(shí)間同步，且信號(hào)采 集系統(tǒng)需要較高的采樣率。實(shí)際應(yīng)用中在信噪比較低的情況下，信號(hào)時(shí)延計(jì)算困難，將帶來(lái) 較大的定位誤差甚至無(wú)法定位；因此，非常需要一種用于變電站空間局部放電源定位的高 質(zhì)量的采集裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于局部放電空間定位系統(tǒng) 的多路信號(hào)峰值采集裝置。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的基于局部放電空間定位系統(tǒng)的多路信號(hào)峰 值采集裝置包括：四個(gè)天線(xiàn)、信號(hào)采集裝置和數(shù)據(jù)處理裝置；其中：信號(hào)采集裝置包括四個(gè) 調(diào)理電路和數(shù)據(jù)采集器；四個(gè)天線(xiàn)分別通過(guò)四個(gè)調(diào)理電路與數(shù)據(jù)采集器相連接，數(shù)據(jù)采集 器與數(shù)據(jù)處理裝置相連接。
[0008] 所述的調(diào)理電路由輸入保護(hù)、帶通濾波器、低噪放大器、包絡(luò)檢波電路組成；其中： 輸入保護(hù)電路的輸入端與天線(xiàn)相連接，其輸出端依次通過(guò)帶通濾波器、低噪放大器與包絡(luò) 檢波電路的輸入端相連接，包絡(luò)檢波電路的輸出端與數(shù)據(jù)采集器相連接。
[0009] 所述的四個(gè)天線(xiàn)均為帶寬300M-2GHZ的特高頻傳感天線(xiàn)。
[0010] 所述的數(shù)據(jù)采集器為四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于實(shí)現(xiàn)四路信號(hào)的同步采集和模數(shù)轉(zhuǎn) 換。
[0011] 所述的低噪放大器的最大放大倍數(shù)設(shè)計(jì)為50dB。
[0012] 本實(shí)用新型提供的基于局部放電空間定位系統(tǒng)的多路信號(hào)峰值采集裝置用于通 過(guò)分布在變電站內(nèi)的四個(gè)特高頻全向傳感器接收局部放電激發(fā)的電磁波信號(hào)，并對(duì)所接受 到的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、包絡(luò)檢波等處理，然后將四路信號(hào)的最大峰值輸出給數(shù)據(jù)處理裝 置。本裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、簡(jiǎn)單。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為變電站電力設(shè)備局部放電空間定位系統(tǒng)示意圖。
[0014] 圖2為本實(shí)用新型提供的基于局部放電空間定位系統(tǒng)的多路信號(hào)峰值采集裝置 的原理框圖。
[0015] 圖3為調(diào)理電路的組成框圖。
[0016] 圖4為低噪放大器級(jí)聯(lián)示意圖。
[0017] 圖5為帶通濾波器原理示意圖。
[0018] 圖6為帶通濾波器幅頻特性仿真結(jié)果波形圖。
[0019] 圖7為仿真用脈沖電流的波形及頻譜圖。
[0020] 圖8為天線(xiàn)陣列及模擬局放源位置示意圖。
[0021] 圖9為局部放電源信號(hào)波形圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型提供的基于局部放電空間定位系統(tǒng)的 多路信號(hào)峰值采集裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0023] 圖1為變電站局部放電空間定位系統(tǒng)示意圖。
[0024] 變電站局部放電空間定位系統(tǒng)為安裝在變電站內(nèi)部的局部放電定位裝置，對(duì)于變 電站中包括GIS出線(xiàn)套管、變壓器高壓套管、SF6斷路器、互感器、電容器、避雷器和絕緣子 等在內(nèi)的各類(lèi)輸變電一次設(shè)備，該系統(tǒng)通過(guò)四個(gè)特高頻傳感器接收其出現(xiàn)絕緣故障前發(fā)生 局部放電所激發(fā)的電磁波信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行帶電狀態(tài)下的檢測(cè)和研究分析，從而實(shí)現(xiàn)局部放 電源的定位和局部放電的診斷，幫助測(cè)試人員快速排查故障發(fā)生位置。
[0025] 局部放電空間定位系統(tǒng)由多路信號(hào)峰值采集裝置和數(shù)據(jù)處理裝置構(gòu)成，多路信號(hào) 峰值采集裝置用于通過(guò)分布在變電站內(nèi)的四個(gè)特高頻全向傳感器接收局部放電激發(fā)的電 磁波信號(hào)，并對(duì)所接受到的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、包絡(luò)檢波和峰值保持等處理，然后將四路 信號(hào)的最大峰值輸出給數(shù)據(jù)處理裝置，以便通過(guò)數(shù)據(jù)處理裝置計(jì)算出局部放電源的大致位 置。
[0026] 本實(shí)用新型提供的基于局部放電空間定位系統(tǒng)的多路信號(hào)峰值采集裝置的實(shí)現(xiàn) 原理：
[0027] 1局部放電輻射電磁場(chǎng)的分布特性
[0028] 局部放電最直接的現(xiàn)象即高電壓引起電極間電荷的移動(dòng)，故局部放電源可以用電 流元天線(xiàn)輻射模型來(lái)模擬。電流為I、長(zhǎng)度為1的電流元輻射電磁場(chǎng)圖如圖2所示。
[0029] 圖2為電流元的電磁場(chǎng)；
[0030] 由電磁場(chǎng)理論知，假設(shè)空間任意點(diǎn)A距電流元0的距離為R，夾角為θ，A點(diǎn)的磁 場(chǎng)強(qiáng)度沿φ方向?yàn)椋?br> [0031]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于局部放電空間定位系統(tǒng)的多路信號(hào)峰值采集裝置，其特征在于：其包括： 四個(gè)天線(xiàn)⑴、信號(hào)采集裝置⑵和數(shù)據(jù)處理裝置⑶；其中：信號(hào)采集裝置⑵包括四個(gè)調(diào) 理電路（21)和數(shù)據(jù)采集器（22);四個(gè)天線(xiàn)（1)分別通過(guò)四個(gè)調(diào)理電路（21)與數(shù)據(jù)采集器 (22)相連接，數(shù)據(jù)采集器（22)與數(shù)據(jù)處理裝置（3)相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于局部放電空間定位系統(tǒng)的多路信號(hào)峰值采集裝置，其特 征在于：所述的調(diào)理電路（21)由輸入保護(hù)（211)、帶通濾波器（212)、低噪放大器（213)、包 絡(luò)檢波電路（214)組成；其中：輸入保護(hù)電路（211)的輸入端與天線(xiàn)（1)相連接，其輸出端 依次通過(guò)帶通濾波器（212)、低噪放大器（213)與包絡(luò)檢波電路（214)的輸入端相連接，包 絡(luò)檢波電路（214)的輸出端與數(shù)據(jù)采集器（22)相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于局部放電空間定位系統(tǒng)的多路信號(hào)峰值采集裝置，其特 征在于：所述的四個(gè)天線(xiàn)（1)均為帶寬300M-2GHZ的特高頻傳感天線(xiàn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于局部放電空間定位系統(tǒng)的多路信號(hào)峰值采集裝置，其特 征在于：所述的數(shù)據(jù)采集器（22)為四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于實(shí)現(xiàn)四路信號(hào)的同步采集和模 數(shù)轉(zhuǎn)換。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于局部放電空間定位系統(tǒng)的多路信號(hào)峰值采集裝置，其特 征在于：所述的低噪放大器（213)的最大放大倍數(shù)設(shè)計(jì)為50dB。
【文檔編號(hào)】G01S5/06GK203838296SQ201420248358
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】殷軍, 郭浩, 劉玄 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)天津市電力公司