本實(shí)用新型涉及一種工控機(jī)板卡，具體涉及一種多通道局部放電高速采集卡。

背景技術(shù)：

局部放電檢測(cè)是檢驗(yàn)電力設(shè)備絕緣性能的主要方法。過(guò)去要檢驗(yàn)設(shè)備是否發(fā)生局部放電，大多采用停機(jī)放電試驗(yàn)的方法。這種方法不僅對(duì)設(shè)備性能有一定程度的破壞，而且會(huì)影響經(jīng)濟(jì)效益。更主要的是停機(jī)檢測(cè)不可能經(jīng)常進(jìn)行，時(shí)間跨度比較大，不能保證及時(shí)發(fā)出局部放電警報(bào)，嚴(yán)重的情況下會(huì)使電力設(shè)備報(bào)廢，給企業(yè)和國(guó)家造成巨大的損失。

GIS中發(fā)生局部放電是絕緣缺陷處的局部擊穿，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)前沿很陡的脈沖電流，并以電磁波的形式向周圍輻射傳播。局部放電的擊穿過(guò)程越快，脈沖電流的前沿陡度越大，則輻射電磁波的頻率越高。SF6氣體的絕緣強(qiáng)度遠(yuǎn)高于空氣，因此相同形狀的放電間隙，在SF6氣體中發(fā)生放電所產(chǎn)生的電磁波頻率要遠(yuǎn)高于普通的空氣中放電。GIS設(shè)備產(chǎn)生的局部放電信號(hào)的頻率范圍位于超高頻（UHF）段，約為300MHz~1500MHz。

由于導(dǎo)體支撐和氣室隔離的需要，GIS設(shè)備內(nèi)部有很多的盤式絕緣子安裝在連接法蘭之間。盤式絕緣子使金屬法蘭盤之間存在一個(gè)很小的絕緣縫隙，當(dāng)GIS內(nèi)部的UHF信號(hào)傳播到盤式絕緣子處時(shí)，部分信號(hào)會(huì)通過(guò)此絕緣縫隙輻射到GIS設(shè)備的體外。該信號(hào)不是簡(jiǎn)單的通過(guò)縫隙從GIS內(nèi)部傳播到外部，UHF信號(hào)流過(guò)GIS殼體時(shí)在縫隙處會(huì)產(chǎn)生二次輻射，且縫隙寬度不會(huì)對(duì)輻射強(qiáng)度產(chǎn)生決定性影響。因此，在GIS體外的盤式絕緣子處安放天線，則可以傳感到GIS設(shè)備內(nèi)部的UHF局部放電信號(hào)。當(dāng)UHF信號(hào)在空氣中傳播時(shí)，其強(qiáng)度衰減很快。即使GIS設(shè)備鄰近存在其它UHF干擾源，其影響范圍也較小，不會(huì)對(duì)遠(yuǎn)處的局部放電測(cè)量產(chǎn)生干擾。因此，在UHF頻段進(jìn)行局部放電信號(hào)的傳感檢測(cè)，能夠獲得較高的信噪比。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種多通道局部放電高速采集卡，本實(shí)用新型有效解決了現(xiàn)有停機(jī)放電試驗(yàn)方法時(shí)間跨度大、影響經(jīng)濟(jì)效益且可能損壞設(shè)備的技術(shù)問(wèn)題。

本實(shí)用新型的目的是以下述方式實(shí)現(xiàn)的：

一種多通道局部放電高速采集卡，包括依次連接的檢波調(diào)理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、FPGA芯片和ARM核心板，所述檢波調(diào)理模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片單向連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和FPGA芯片之間、所述FPGA芯片和ARM核心板之間為雙向連接，所述采集卡還包括一外觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路，所述外觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路和FPGA芯片之間單向連接，所述檢波調(diào)理模塊的輸入端和高頻傳感器相連接，所述ARM核心板通過(guò)網(wǎng)口或USB口和客戶端相連。

所述外觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路包括依次單向連接的接線端子、電壓互感器、放大電路和波形變換電路，所述接線端子輸入端與220V市電相連接。

所述檢波調(diào)理模塊外部采用金屬殼屏蔽包裹，通過(guò)螺栓固定于所述采集卡的前端。

所述檢波調(diào)理模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片分別設(shè)有4個(gè)通道。

所述采集卡上設(shè)置兩個(gè)檢波調(diào)理模塊和兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。

所述FPGA芯片通過(guò)SPI總線與ARM核心板上的ARM處理器相連。

所述ARM核心板上設(shè)置兩片32MB的SDRAM和一片512MB的FLASH存儲(chǔ)器。

所述高頻傳感器的檢測(cè)頻率為300MHz~1500MHz。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型能夠?qū)ψ儔浩鳌IS組合電器、開(kāi)關(guān)柜、電纜等高壓設(shè)備實(shí)現(xiàn)1至8通道的局部放電檢測(cè)，對(duì)放電信號(hào)采用高速AD進(jìn)行采樣，對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)處理，并在高速采集卡上建立服務(wù)器，通過(guò)TCP/IP協(xié)議對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，供后端可視化軟件分析使用。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的原理圖。

圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型的外觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：

1、采集卡；2、通道；3、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片；4、FPGA芯片；5、ARM核心板；6、外觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路、7、檢波調(diào)理模塊；8、螺栓；9、通道接口；10、機(jī)箱連接槽。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型的多通道局部放電高速采集卡，包括依次連接的檢波調(diào)理模塊7、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片3、FPGA芯片4和ARM核心板5，檢波調(diào)理模塊7和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片3單向連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片3和FPGA芯片4之間、FPGA芯片4和ARM核心板5之間為雙向連接，采集卡1還包括一外觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路6，外觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路6和FPGA芯片4之間單向連接，檢波調(diào)理模塊7的輸入端和高頻傳感器相連接，ARM核心板5通過(guò)網(wǎng)口或USB口和客戶端相連。檢波調(diào)理模塊7和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片3分別設(shè)有4個(gè)通道。采集卡1上設(shè)置兩個(gè)檢波調(diào)理模塊7和兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片3。FPGA芯片4通過(guò)SPI總線與ARM核心板5上的ARM處理器相連。高頻傳感器的檢測(cè)頻率為300MHz~1500MHz。

ARM核心板5采用插針的形式與采集卡1相連接，采集卡1提供了雙排插針用于其固定，同時(shí)通過(guò)雙排插針實(shí)現(xiàn)給ARM核心板5供電、數(shù)據(jù)交換等功能。ARM核心板5上存儲(chǔ)器包括SDRAM 和FLASH：系統(tǒng)配置了兩片32MB 的SDRAM，用作ARM處理器的內(nèi)存；一片512MB 的Nand Flash，用以存儲(chǔ)ARM處理器的程序及數(shù)據(jù)。ARM核心板內(nèi)嵌Linux操作系統(tǒng)，可通過(guò)采集卡上的網(wǎng)口進(jìn)行核心板應(yīng)用程序的下載與維護(hù)。

如圖3所示，外觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路6包括依次單向連接的接線端子、電壓互感器、放大電路和波形變換電路，接線端子輸入端與220V市電相連接。外觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路6用于采集卡采集開(kāi)始時(shí)間與采集時(shí)間長(zhǎng)度的控制。外觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路6采用接線端子的方式，將220VAC市電接入到采集卡中，再經(jīng)過(guò)電壓互感器獲得幾mv的頻率為50HZ的正弦波交流小信號(hào)，經(jīng)過(guò)一級(jí)信號(hào)放大器，得到電壓有效幅值約為3V的頻率為50HZ正弦波信號(hào)，經(jīng)波形變換電路輸出頻率為50Hz的矩形波信號(hào)，輸入至FPGA芯片中。FPGA芯片根據(jù)矩形波信號(hào)的上升沿或下降沿進(jìn)行AD芯片的采集與停止采集操作。

采集卡1主要完成模數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換、采樣數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸、采集卡基本功能設(shè)置、工頻信號(hào)外脈沖產(chǎn)生等功能，可插入工控機(jī)箱的板卡。前端檢波調(diào)理模塊7包含四通道調(diào)幅模塊電路，采用金屬殼屏蔽包裹，通過(guò)螺栓固定于采集卡1前端，最高可固定2層共8通道。高頻傳感器接入前端檢波調(diào)理模塊7，并將模擬信號(hào)調(diào)幅至模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片3采樣范圍內(nèi)，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片3完成模擬信號(hào)數(shù)字化處理，傳送至FPGA芯片4中。FPGA芯片4通過(guò)SPI總線與ARM處理器相連，F(xiàn)PGA芯片4對(duì)采樣的數(shù)據(jù)按要求進(jìn)行處理。ARM處理器內(nèi)部搭建一服務(wù)器，將客戶端請(qǐng)求的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)口傳送至客戶端。

采集卡1包括電壓轉(zhuǎn)換模塊、高速AD、FPGA、接口、調(diào)試口等，采用FPGA板4背負(fù)ARM核心板5的連接方式，通過(guò)網(wǎng)口和USB接口與上位機(jī)進(jìn)行通信。由客戶端首先向高速采集卡1中的服務(wù)器連接，向高速采集卡1發(fā)送設(shè)置參數(shù)命令，采集卡1根據(jù)設(shè)置命令進(jìn)行設(shè)置工作，設(shè)置完畢后向客戶端回復(fù)是否設(shè)置成功的消息?？蛻舳讼虿杉ǚ?wù)器發(fā)送讀取數(shù)據(jù)命令，采集卡1回復(fù)消息。

以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型整體構(gòu)思前提下，還可以作出若干改變和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。