局部放電信號檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種局部放電信號檢測系統(tǒng)，包括外置傳感器、濾波電路、線性放大電路和包絡檢測電路，外置傳感器用于采集電力系統(tǒng)的局部放電信號，并將采集的局部放電信號傳送到濾波電路，濾波電路用于抑制局部放電信號中的電暈干擾、噪聲和電話干擾信號，并將抑制后的局部放電信號傳送到線性放大電路，線性放大電路用于對所述局部放電信號進行線性放大，并將線性放大后的局部放電信號發(fā)送到包絡檢測電路，包絡檢測電路用于對局部放電信號進行包絡檢測，并輸出局部放電信號的局部峰值電壓。實施本發(fā)明，可對手機信號進行有效抑制，提高抗干擾性，還可保留大量重要的局部放電信息，降低后端數(shù)據(jù)采集的采樣頻率，有效釋放總線帶寬，降低系統(tǒng)功耗。
【專利說明】局部放電信號檢測系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及信號處理【技術領域】，特別是涉及一種局部放電信號檢測系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]電力系統(tǒng)局部放電檢測中廣泛應用超高頻法，主要是利用特制天線接收局部放電產(chǎn)生的頻段在300MHz?1.5GHZ的電磁波，通過低噪聲放大器對信號放大再經(jīng)高速模數(shù)轉(zhuǎn)換后進行后續(xù)處理。
[0003]但是，上述超高頻法采用帶通濾波器對局放放電信號進行處理，未抑制電話干擾信號，導致局部放電信號的檢測精度降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要針對上述局部放電檢測中的高頻法，未抑制電話干擾信號，易導致局部放電信號的檢測精度降低的問題，提供一種局部放電信號檢測系統(tǒng)。
[0005]一種局部放電信號檢測系統(tǒng)，包括依次連接的外置傳感器、濾波電路、線性放大電路和包絡檢測電路，所述外置傳感器用于采集電力系統(tǒng)的局部放電信號，并將采集的局部放電信號傳送到所述濾波電路，所述濾波電路用于抑制所述局部放電信號中的電暈干擾、噪聲和電話干擾信號，并將抑制后的局部放電信號傳送到所述線性放大電路，所述線性放大電路用于對所述局部放電信號進行線性放大，并將線性放大后的局部放電信號發(fā)送到所述包絡檢測電路，所述包絡檢測電路用于對所述局部放電信號進行包絡檢測，并輸出所述局部放電信號的局部峰值電壓。
[0006]上述局部放電信號檢測系統(tǒng)，包括依次連接的外置傳感器、濾波電路、線性放大電路和包絡檢測電路，通過濾波電路可對手機信號進行有效抑制，提高抗干擾性，通過包絡檢測電路可保留局部放電信號中大量重要的局部放電信息，又可降低后端數(shù)據(jù)采集的采樣頻率，有效釋放總線帶寬，降低系統(tǒng)功耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明局部放電信號檢測系統(tǒng)第一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2是本發(fā)明局部放電信號檢測系統(tǒng)第二實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖3是本發(fā)明局部放電信號檢測系統(tǒng)第三實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖4是本發(fā)明局部放電信號檢測系統(tǒng)第四實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖5是本發(fā)明局部放電信號檢測系統(tǒng)第五實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖6是本發(fā)明局部放電信號檢測系統(tǒng)第六實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖7是本發(fā)明局部放電信號檢測系統(tǒng)第七實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖8是本發(fā)明局部放電信號檢測系統(tǒng)第八實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0015]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0016]請參閱圖1，圖1是本發(fā)明的局部放電信號檢測系統(tǒng)第一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]本實施方式的所述局部放電信號檢測系統(tǒng)可包括依次連接的外置傳感器100、濾波電路200、線性放大電路300和包絡檢測電路400，外置傳感器100用于采集電力系統(tǒng)的局部放電信號，并將采集的局部放電信號傳送到濾波電路200，濾波電路200用于抑制所述局部放電信號中的電暈干擾、噪聲和電話干擾信號，并將抑制后的局部放電信號傳送到線性放大電路300，線性放大電路300用于對所述局部放電信號進行線性放大，并將線性放大后的局部放電信號發(fā)送到包絡檢測電路400，包絡檢測電路400用于對所述局部放電信號進行包絡檢測，并輸出所述局部放電信號的局部峰值電壓。
[0018]本實施方式，包括依次連接的外置傳感器、濾波電路、線性放大電路和包絡檢測電路，通過濾波電路可對手機信號進行有效抑制，提高抗干擾性，通過包絡檢測電路可保留局部放電信號中大量重要的局部放電信息，又可降低后端數(shù)據(jù)采集的采樣頻率，有效釋放總線帶寬，降低系統(tǒng)功耗。
[0019]其中，對于外置傳感器100,傳輸?shù)木植糠烹娦盘柕念l率可為300MHz-l.5GHz。
[0020]優(yōu)選地，外置傳感器100可包括圓盤形超高頻法傳感器。
[0021]進一步地，圓盤形超高頻法傳感器可包括微帶天線模型。在低頻時其等效為電容。在工頻條件下，天線圓盤面分別與高壓導體和金屬底座形成電容C1和C2，構(gòu)成電容分壓器。當超高頻傳感器空載或后端電路的輸入阻抗較大時，其輸出端的工頻電壓高達幾千伏，如此的高電壓可能導致后端放大器等電路的損壞甚至危害人身安全。
[0022]對于濾波電路200，可包括串聯(lián)的高通濾波器和900MHz信號的陷波器。所述高通濾波器的輸入端與所述外置傳感器的輸出端連接，所述900MHz信號的陷波器的輸出端與所述線性放大電路的輸入端連接。所述高通濾波器的截止頻率可為300MHz。所述高通濾波器用于抑制噪聲和電暈干擾，所述900MHz信號的陷波器用于抑制電話干擾信號。
[0023]對于線性放大電路300，可將局部放電信號進行20dB的線性放大增益。
[0024]對于包絡檢測電路400，可將頻率為300MHZ-1.5GHz的局部放電信號降低至頻率為30MHz以內(nèi)的脈沖波形。
[0025]在一個實施例中，本發(fā)明的局部放電信號檢測系統(tǒng)還可包括輸入過壓保護電路500。輸入過壓保護電路500連接在外置傳感器100與濾波電路200之間。
[0026]請參閱圖2，圖2是本發(fā)明的局部放電信號檢測系統(tǒng)第二實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]本實施方式的所述局部放電信號檢測系統(tǒng)與第一實施方式的區(qū)別在于:輸入過壓保護電路500可包括保護電阻R1、第一保護電容Cl和第二保護電容C2，保護電阻Rl與外置傳感器100的信號輸出端并聯(lián)，第一保護電容Cl與保護電阻Rl并聯(lián)，第二保護電容C2串聯(lián)在第一保護電容Cl與濾波電路200之間。
[0028]本實施方式，可有效防止高電壓的局部放電信號對后端電路的損耗。
[0029]優(yōu)選地，根據(jù)電容分壓的原理，工頻電壓將在外置傳感器100上產(chǎn)生很高的分壓，為防止外置傳感器100輸出端產(chǎn)生過高的電壓，在外置傳感器100的信號引出端并聯(lián)保護電阻R1，即讓保護電阻Rl和第一保護電容Cl并聯(lián)以降低外置傳感器100信號引出端對信號參考地的阻抗，使得第一保護電容Cl端分壓減小。并聯(lián)保護電阻Rl后的外置傳感器100輸出端的等效示意圖如圖2所示。
[0030]請參閱圖3，圖3是本發(fā)明的局部放電信號檢測系統(tǒng)第三實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]本實施方式的所述局部放電信號檢測系統(tǒng)與第一實施方式的區(qū)別在于:所述高通濾波器包括五級切比雪夫濾波器。所述五級切比雪夫濾波器可包括第二電阻R2、第三電阻R3、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5、第一電感LI和第二電感L2。其中，第二電阻R2的輸出端連接第三電容C3，第三電容C3的輸出端分別連接第四電容C4和第一電感LI，第四電容C4的輸出端分別連接第五電容C5和第二電感L3，第五電容C5的輸出端連接第三電阻R3。
[0032]本實施方式，五級切比雪夫濾波器的選頻特性更為明顯，可對局部放電信號進行更好的過濾。
[0033]優(yōu)選地，第二電阻R2和第三電阻R3的電阻分別為50歐姆，第三電容C3為14pF，第四電容C4為7pF，第五電容C5為14pF、第一電感LI和第二電感L2分別為20nH。
[0034]請參閱圖4，圖4是本發(fā)明的局部放電信號檢測系統(tǒng)第四實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]本實施方式的所述局部放電信號檢測系統(tǒng)與第一實施方式的區(qū)別在于:所述900MHz信號的陷波器包括五級切比雪夫陷波器。所述五級切比雪夫陷波器包括第四電阻R4、第五電阻R5、并聯(lián)的第五電感L5和第六電容C6、并聯(lián)的第三電感L3和第九電容C9、并聯(lián)的第八電容C8和第七電感L7、并聯(lián)的第四電感L4和第十電容C10、并聯(lián)的第七電容C7和第六電感L6,第四電阻R4的輸出端連接并聯(lián)的第五電感L5和第六電容C6的輸入端,并聯(lián)的第五電感L5和第六電容C6的輸出端連接并聯(lián)的第八電容C8和第七電感L7的輸入端、以及并聯(lián)的第三電感L3和第九電容C9的輸入端，并聯(lián)的第八電容C8和第七電感L7的輸出端連接并聯(lián)的第四電感L4和第十電容ClO的輸入端、以及并聯(lián)的第七電容C7和第六電感L6的輸入端，并聯(lián)的第七電容C7和第六電感L6的輸出端連接第五電阻R5。第五電阻R5的輸出端接地，并聯(lián)的第三電感L3和第九電容C9的輸出端接地，并聯(lián)的第四電感L4和第十電容ClO的輸出端接地。
[0036]本實施方式，可有效防止手機信號的干擾。
[0037]優(yōu)選地，第四電阻R4的電阻為50歐姆、第五電阻R5的電阻為50歐姆、第五電感L5的電感為3nH、第六電容C6的電容為10pF、第三電感L3的電感為12nH、第九電容C9的電容為2pF、第八電容C8的電容為5pF、第七電感L7的電感為6nH、第四電感L4的電感為12nH、第十電容ClO的電容為2pF、第七電容C7的電容為10pF、第六電感L6的電感為3nH。
[0038]請參閱圖5，圖5是本發(fā)明的局部放電信號檢測系統(tǒng)第五實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]本實施方式的所述局部放電信號檢測系統(tǒng)與第一實施方式的區(qū)別在于:線性放大電路300可包括兩個級聯(lián)的放大芯片。放大芯片可為ADL5320芯片。
[0040]本實施方式，可對局部放電信號進行級聯(lián)放大增益。
[0041]如圖5所示，線性放大電路300包括兩個級聯(lián)的ADL5320芯片。ADL5320芯片具有寬頻帶、高增益、低噪聲的特性。兩個ADL5320級聯(lián)可以實現(xiàn)40dB的放大倍數(shù)。該ADL5320芯片的主要參數(shù)為:放大增益20dB，頻率范圍lOOMHz-2.7GHz，噪聲系數(shù)5.3dB@900MHz，供電電壓5V。
[0042]優(yōu)選地，在放大芯片的前后級包括耦合電容C12、耦合電容Cll和耦合電容C13，可隔離線性放大電路300中直流信號。耦合電容C12、耦合電容Cll和耦合電容C13的電容可分別為1000pF。
[0043]請參閱圖6，圖6是本發(fā)明的局部放電信號檢測系統(tǒng)第六實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]本實施方式的所述局部放電信號檢測系統(tǒng)與第一實施方式的區(qū)別在于:線性放大電路300還包括并聯(lián)的旁路電容C14和電解電容El，并聯(lián)的旁路電容Cll和電解電容El連接在放大芯片的電源線與地級之間。
[0045]本實施方式，可使電路電壓穩(wěn)定，消除高頻信號對電源的影響。
[0046]優(yōu)選地，耦合電容C14的電容為10pF和電解電容El的電容為10uF。
[0047]請參閱圖7，圖7是本發(fā)明的局部放電信號檢測系統(tǒng)第七實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0048]本實施方式的所述局部放電信號檢測系統(tǒng)與第一實施方式的區(qū)別在于:包絡檢測電路400可包括檢波二極管，檢波二極管可等效為電阻Rs、非線性電阻Rj和積分電容(^。
[0049]本實施方式，可有效對局部放電信號進行包絡檢波。
[0050]優(yōu)選地，檢波二極管為非線性器件，等效為非線性電阻和積分電容一起構(gòu)成低通濾波器，去除輸入信號中的高頻載波分量，得到信號的低頻分量。
[0051]進一步地，檢波二級管可為高頻檢波二極管HSMS-2825，其物理模型如圖7所示。
[0052]更進一步地，高頻檢波二極管的參數(shù):Rs為20 Ω，Is為5X 10-6A，Cj為0.14pF，極限電流為If為50mA。
[0053]請參閱圖8，圖8是本發(fā)明的局部放電信號檢測系統(tǒng)第八實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0054]本實施方式的所述局部放電信號檢測系統(tǒng)與第一實施方式的區(qū)別在于:包絡檢測電路400還可包括檢波二極管D和RC并聯(lián)電路，所述檢波二級管的輸入端連接線性放大電路300，所述檢波二級管的輸出端連接所述RC并聯(lián)電路，所述RC并聯(lián)電路包括并聯(lián)的負載電容C15和負載電阻R6。
[0055]本實施方式，可是輸出信號包絡波形。
[0056]優(yōu)選地，負載電阻R6的數(shù)值較大，負載電容C15的值選取在高頻時，其阻抗Zh遠小于負載電阻R6的電阻，可視為短路，而調(diào)制頻率(低頻)時，其阻抗Z1遠大于負載電阻R6的電阻，可視為開路。Rd為檢波二極管D的正向?qū)娮?，正弦波信號Ui輸入時，在其正半周，檢波二極管D導通，負載電容C15開始充電，充電時間常數(shù)RdC很小，使負載電容C15的電壓Um很快達到Ui的第I個正相峰值Vp，之后Ui開始下降，Um>Ui時截止，負載電容C15開始通過R放電，因放電時間常數(shù)RC遠大于輸入信號的周期，故放電很慢，Uffl下降不多時Ui達到第2個正相峰值Vp，檢波二極管D又將導通，繼續(xù)對負載電容C15充電。這樣不斷循環(huán)，便得到信號包絡波形。
[0057]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。
【權(quán)利要求】
1.一種局部放電信號檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的外置傳感器、濾波電路、線性放大電路和包絡檢測電路，所述外置傳感器用于采集電力系統(tǒng)的局部放電信號，并將采集的局部放電信號傳送到所述濾波電路，所述濾波電路用于抑制所述局部放電信號中的電暈干擾、噪聲和電話干擾信號，并將抑制后的局部放電信號傳送到所述線性放大電路，所述線性放大電路用于對所述局部放電信號進行線性放大，并將線性放大后的局部放電信號發(fā)送到所述包絡檢測電路，所述包絡檢測電路用于對所述局部放電信號進行包絡檢測，并輸出所述局部放電信號的局部峰值電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的局部放電信號檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述外置傳感器包括圓盤形超高頻法傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的局部放電信號檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述圓盤形超高頻法傳感器包括微帶天線模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的局部放電信號檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波電路包括串聯(lián)的高通濾波器和900MHz信號的陷波器，所述高通濾波器的輸入端與所述外置傳感器的輸出端連接，所述900MHz信號的陷波器的輸出端與所述線性放大電路的輸入端連接，所述高通濾波器用于抑制噪聲和電暈干擾，所述900MHz信號的陷波器用于抑制電話干擾信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的局部放電信號檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述高通濾波器包括五級切比雪夫濾波器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的局部放電信號檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述900MHz信號的陷波器包括五級切比雪夫陷波器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的局部放電信號檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述線性放大電路包括兩個級聯(lián)的放大芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的局部放電信號檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述包絡檢測電路包括檢波二極管和RC并聯(lián)電路，所述檢波二級管的輸入端連接所述線性放大電路，所述檢波二級管的輸出端連接所述RC并聯(lián)電路，所述RC并聯(lián)電路包括并聯(lián)的負載電容和負載電阻。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項所述的局部放電信號檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括輸入過壓保護電路，所述輸入過壓保護電路連接在所述外置傳感器與所述濾波電路之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的局部放電信號檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入過壓保護電路包括保護電阻、第一保護電容和第二保護電容，所述保護電阻與所述外置傳感器的信號輸出端并聯(lián)，所述第一保護電容與所述保護電阻并聯(lián)，所述第二保護電容串聯(lián)在所述第一保護電容與所述濾波電路之間。
【文檔編號】G01R31/12GK104267326SQ201410573010
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】陸國俊, 熊俊, 李光茂, 楊森, 楊玨, 鐘少泉, 劉宇, 羅祖為, 敖昌民, 吳杰, 黃炎光, 盛戈皞, 羅林根 申請人:廣州供電局有限公司, 上海交通大學