[發明專利]基于CPLD的變壓器局部放電電-聲信號同步監測裝置

無效

• 申請號: 201310192661.4
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN103308828A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 韋善革;李雪;吳杰康
• 申請（專利權）人: 廣西大學;柳州承特變壓器有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01H17/00
• 代理公司: 廣西南寧匯博專利代理有限公司 45114
• 代理人: 鄧曉安

技術領域

本發明屬于對變壓器局部放電產生的電-聲信號進行同步采樣的監測設備，具體涉及了一種基于CPLD對變壓器局部放電的電-聲信號進行同步采樣的監測裝置。

背景技術

對變壓器的局部放電信號進行實時在線監測，能夠及時發現變壓器的絕緣老化情況和預測故障發展趨勢，從而預防惡性事故的發生；因此，人們開發出了一些在線監測裝置，如中國專利申請號為201210279848.3公開了一種干式變壓器局部放電在線監測及其定位方法，第一超聲波傳感器、第二超聲波傳感器、第三超聲波傳感器、第四超聲波傳感器分別采集局部放電信號中的超聲波信號，并傳輸至信號處理單元；超高頻傳感器采集局部放電信號中的超高頻信號，并傳輸至信號處理單元；信號處理單元分別對四路超聲波信號和一路超高頻信號進行放大和濾波處理，將處理后的四路超聲波信號和一路超高頻信號分別轉換為四路超聲波數字信號和一路超高頻數字信號并存儲，達到觸發要求時，四路超聲波數字信號或四路超聲波數字信號與一路超高頻信號傳輸至計算機，計算機進行計算實現對局部放電位置的定位。上述的技術方案雖然在一定程度上實現了對變壓器局部放電信號的監測，但是其對局部放電的寬頻電-聲信號進行同步實時信號監測仍存在一定的難度。這主要是因為變壓器的局部放電信號的脈沖電流信號和超聲信號的頻率范圍很寬（10kHz～10MHz左右），而且易受工作現場的電磁干擾、機械振動噪聲的影響，對A/D變換的采樣速率和處理器的數據傳輸、信號處理和抗干擾的要求很高，使用單片機或DSP作為主控制器的局部放電監測裝置，受控制器自身的硬件資源限制，很難實現對局部放電產生的電-聲信號進行同步高速A/D采樣和復雜的信號運算，影響了監測的精度和可靠性，而采用高性能的數據采集卡和專用的局放分析定位軟件對局放信號進行采集和處理又提高了系統的成本，難以在中、小型變壓器上得到推廣應用。因此，目前市場上的變壓器局部放電信號在線監測設備還需要進一步改進、開發。

CPLD(Complex?Programmable?Logic?Device)復雜可編程邏輯器件，屬于大規模集成電路范圍，具有超高速并行邏輯運算及控制功能，是一種用戶根據各自需要而自行構造邏輯功能的數字集成電路。它具有設計制造成本低、保密性強、抗干擾能力強、運行穩定等特點，可實現較大規模的電路設計，因此被廣泛應用于產品的原型設計和產品生產(一般在10,000件以下)之中。然而，據發明人查閱文獻，還未見有將CPLD應用于變壓器局部放電信號在線監測設備中的相關文獻報道。因此，發明人覺得研發一種如何將CPLD應用于變壓器局部放電信號在線監測設備中，從而解決現有設備存在精確度不高、可靠性不強的問題的裝置是目前市場上所急需的。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供了一種基于CPLD的變壓器局部放電電-聲信號同步監測裝置，該裝置利用具有超高速并行邏輯運算功能的CPLD控制多通道高速A/D轉換器對變壓器局部放電產生的寬頻（10kHz～10MHz左右）脈沖電流信號和超聲波信號進行同步高速采樣，然后通過PCI總線接口將采樣數據上傳到上位計算機，在上位計算機中采用FFT、小波變換、相關分析、數字濾波等信號處理算法實時分析出變壓器局部放電的信號特征，從而準確判斷出變壓器的故障類型、故障程度和故障位置，而且還能實現對變壓器的智能化、網絡化監測。

為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種基于CPLD的變壓器局部放電電-聲信號同步監測裝置，包括傳感器模塊、信號調理模塊、四通道同步采樣ADC和上位計算機；其中，該裝置還包括CPLD控制模塊、解串器模塊、FIFO存儲器和PCI總線接口電路；根據信號的傳輸流向，所述的傳感器模塊、信號調理模塊、四通道同步采樣ADC、解串器模塊、FIFO存儲器、PCI總線接口電路和上位計算機依次連接，具體為：

所述傳感器模塊設有四個傳感器，分別為羅果夫斯基線圈傳感器A、羅果夫斯基線圈傳感器B、超聲波傳感器A和超聲波傳感器B，其中，羅果夫斯基線圈傳感器A和羅果夫斯基線圈傳感器B分別安裝在變壓器高、低壓側的中性點處；超聲波傳感器A和超聲波傳感器B分別通過凝膠耦合劑粘貼在變壓器的高、低壓側油箱壁上；這四個傳感器的輸出端通過同軸電纜與信號調理模塊的信號輸入端相連接，信號調理模塊的信號輸出端與四通道同步采樣ADC的信號輸入端連接；

所述解串器模塊由解串器A、解串器B、解串器C和解串器D共四個解串器組成，這四個解串器的串行數據輸入端分別與四通道同步采樣ADC的四個LVDS串行數據輸出端；