[發(fā)明專利]一種基于FPGA模塊的開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010029925.4
• 申請(qǐng)日: 2020-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN111190083A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 滕金玉;孫克梅;徐娜;張曉新;董靈斌;王國(guó)偉;馬群;楊明威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/12
• 分類號(hào): G01R31/12
• 代理公司: 沈陽(yáng)維特專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 21229
• 代理人: 甄玉荃

一種基于FPGA模塊的開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，屬于局部放電檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括局部放電檢測(cè)器、超聲波傳感器、平面等角螺旋天線、硬件電路、上位機(jī)、FPGA模塊及I/O串口。所述FPGA模塊分別與電源模塊、超聲波傳感器、平面等角螺旋天線、超高頻信號(hào)檢測(cè)及硬件電路連接并通過(guò)FPGA模塊的I/O串口與上位機(jī)連接，上述構(gòu)件放置在開關(guān)柜內(nèi)部，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)開關(guān)柜上面各個(gè)點(diǎn)的放電情況。該系統(tǒng)能夠通過(guò)超聲波檢測(cè)出放電的具體位置并根據(jù)不同的相位?幅值來(lái)判斷放電的強(qiáng)弱，及早做好防護(hù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及對(duì)電力開關(guān)柜局部放電檢測(cè)技術(shù)的改進(jìn)，尤其涉及一種基于FPGA模塊的開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，屬于局部放電檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)的電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電網(wǎng)的規(guī)模日益增大。其中，高壓開關(guān)柜作為電力系統(tǒng)的重要單元，已經(jīng)成為了使用數(shù)量最多、范圍最廣的開關(guān)設(shè)備，因此對(duì)高壓開關(guān)柜的維護(hù)和狀態(tài)檢測(cè)需要提出更高的要求。研究表明，高壓開關(guān)柜發(fā)生的內(nèi)部故障主要是絕緣故障，而局部放電是絕緣故障的先兆和主要的表現(xiàn)形式。局部放電即是絕緣劣化的原因，也是絕緣故障的先兆和主要的表現(xiàn)形式。局部放電是指在電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的作用下，使得絕緣系統(tǒng)只有一部分區(qū)域發(fā)生了放電而卻沒(méi)有形成貫穿性放電通道的一種放電現(xiàn)象。如果電力開關(guān)柜的局部放電長(zhǎng)期存在，那么放電量會(huì)越來(lái)越大，這將會(huì)加快絕緣件的損壞速度，導(dǎo)致電力開關(guān)柜中電氣設(shè)備的絕緣性能慢慢降低，甚至縮短電氣設(shè)備的使用時(shí)間，最終影響電力開關(guān)柜中電力系統(tǒng)的安全。實(shí)行局部放電在線監(jiān)測(cè)能夠準(zhǔn)確的掌握高壓開關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)，有效避免事故發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)不能對(duì)電力開關(guān)柜局部放電進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)而導(dǎo)致其絕緣性能降低，易引發(fā)事故及降低使用壽命的缺陷，而提供一種電力開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠通過(guò)超聲波檢測(cè)出放電的具體位置并根據(jù)不同的相位-幅值來(lái)判斷放電的強(qiáng)弱，及早做好防護(hù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：一種基于FPGA模塊的開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括局部放電檢測(cè)器、超聲波傳感器、平面等角螺旋天線、硬件電路、上位機(jī)、FPGA模塊及I/O串口。所述FPGA模塊分別與電源模塊、超聲波傳感器、平面等角螺旋天線、超高頻信號(hào)檢測(cè)及硬件電路連接并通過(guò)FPGA模塊的I/O串口與上位機(jī)連接。本發(fā)明放置在開關(guān)柜內(nèi)部，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)開關(guān)柜上面各個(gè)點(diǎn)的放電情況。

進(jìn)一步地，局部放電檢測(cè)器，包括平面等角螺旋天線，超高頻信號(hào)處理電路，放大、峰值采集，F(xiàn)PGA模塊及I/O串口。

所述平面等角螺旋天線接收局部放電信號(hào)，并且將局部放電信號(hào)傳給超高頻信號(hào)處理電路，傳送來(lái)的局部放電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大和峰值采集得到該信號(hào)的相位-幅值，將處理后的信號(hào)傳給FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別和定位，F(xiàn)PGA模塊通過(guò)I/O串口將處理后的信號(hào)傳給上位機(jī)，在上位機(jī)上顯示局部放電信號(hào)的強(qiáng)弱和位置，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

進(jìn)一步地，開關(guān)柜局部放電的電信號(hào)經(jīng)過(guò)超高頻信號(hào)檢測(cè)，可以檢測(cè)出該電信號(hào)的相位和幅值。FPGA模塊對(duì)局部放電信號(hào)的相位-幅值進(jìn)行分析，不同的電信號(hào)有不同的相位-幅值，根據(jù)不同的相位-幅值來(lái)判斷放電的強(qiáng)弱。最后將開關(guān)柜局部放電的強(qiáng)弱傳輸?shù)缴衔粰C(jī)上實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。超聲波傳感器用于測(cè)量局部放電信號(hào)的位置。超聲波傳感器將檢測(cè)到的模擬量傳送給超聲波信號(hào)檢測(cè)，超聲波信號(hào)檢測(cè)將檢測(cè)到的信號(hào)傳給FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊將信號(hào)處理后傳給上位機(jī)，結(jié)合放電的強(qiáng)弱可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)開關(guān)柜各個(gè)位置的放電強(qiáng)弱。

進(jìn)一步地，開關(guān)柜局部放電產(chǎn)生的超聲波和電磁波經(jīng)過(guò)超聲波傳感器轉(zhuǎn)為電信號(hào)，通過(guò)信號(hào)處理電路后進(jìn)行AD采集，轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)在FPGA模塊中處理和保存，進(jìn)行放電的識(shí)別和定位。最后將檢測(cè)數(shù)據(jù)和分析結(jié)果通過(guò)485總線傳到上位機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)在超聲波傳感器固定后，能夠獨(dú)立完成信號(hào)的接收處理和放電的定位，支持長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)在線監(jiān)測(cè)功能。