[發明專利]一種用于變電站GIS局部放電特高頻信號檢測的超高速采集裝置

在審

• 申請號: 202310154627.1
• 申請日: 2023-02-23
• 公開（公告）號: CN116027189A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 黃正;張一平;孫衛衛;王會強
• 申請（專利權）人: 上海歐秒電力監測設備有限公司
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327;G01R31/12
• 代理公司: 北京城大專利代理事務所(普通合伙) 16147
• 代理人: 袁恬

本發明公開了一種用于變電站GIS局部放電特高頻信號檢測的超高速采集裝置，由UHF信號接收模塊、前置放大模塊、4個高速ADC(模數轉換器）和高速FPGA組成；其中FPGA內部由數字時鐘管理DCM、4個采集模塊、數據拼接模塊和數據處理模塊組成。其特征在于：所述UHF信號接收模塊輸出端連接前置放大模塊輸入端；前置放大模塊的4個輸出端分別與4個ADC的輸入端連接；每個ADC的數據總線分別與對應的FPGA內部的采集模塊連接，每個ADC的時鐘端分別與對應的FPGA內部DCM的輸出時鐘連接；FPGA內部的4個采集模塊的時鐘輸入端分別和對應的DCM的輸出時鐘連接，而數據輸出端分別連接數據拼接模塊的輸入端；數據拼接模塊輸出端連接數據處理模塊。本發明的優點是：通過時鐘相位偏移的方式，多路高速ADC對同一GIS局放特高頻信號進行同步采集，再進行數據拼接，在時鐘頻率不變的情況下，采集裝置等效采樣率提升了4倍，達到400Msps及以上，有利于對局放信號進行精細化的分析，提升系統診斷的置信度，并提高故障定位精度。

技術領域

本發明涉及在變電站GIS局放信號特高頻檢測領域，具體是一種用于變電站GIS局部放電特高頻信號檢測的超高速采集裝置。

背景技術

電力系統中氣體絕緣組合電器（gas?insulated?switchgear,?GIS）設備在工作的過程中會產生不同程度和形式的局部放電（partial?discharge,?PD）,而局部放電產生的電磁脈沖會損壞系統內部絕緣材料，導致絕緣擊穿損壞，引起用電事故，因此電力系統內部要對局部放電信號進行檢測，避免后續的損害擴大。在局部放電監測中一種有效的技術就是特高頻局部放電檢測，其特高頻信號在300MHz～1500MHz頻段。然而這么高的信號頻率很難直接進行采集和處理，常規的檢測手段是將接收到的特高頻信號進行檢波，然后對信號包絡進行分析。常見的檢波后數據采集裝置，其采樣率為100Msps左右。但實際應用中，為了更精細化的分析包絡、并進行故障地位，采集裝置的采樣率需要進一步提高；但直接提高采集裝置的采集頻率，難度較大，且成本很高，不便于采集裝置的實用化推廣。為了解決這個問題，本發明提供一種用于變電站GIS局部放電特高頻信號檢測的超高速采集裝置，通過時鐘相位偏移的方式，多路高速ADC對同一GIS局放特高頻信號進行同步采集，再進行數據拼接，在時鐘頻率不變的情況下，采集裝置等效采樣率提升了4倍，達到400Msps及以上，有利于對局放信號進行精細化的分析，提升系統診斷的置信度，并提高故障定位精度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于變電站GIS局部放電特高頻信號檢測的超高速采集裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種用于變電站GIS局部放電特高頻信號檢測的超高速采集裝置，由UHF信號接收模塊、前置放大模塊、4個高速ADC(模數轉換器）和高速FPGA組成；其中FPGA內部由數字時鐘管理DCM、4個采集模塊、數據拼接模塊和數據處理模塊組成。其特征在于：所述UHF信號接收模塊輸出端連接前置放大模塊輸入端；前置放大模塊的4個輸出端分別與4個ADC的輸入端連接；每個ADC的數據總線分別與對應的FPGA內部的采集模塊連接，每個ADC的時鐘端分別與對應的FPGA內部DCM的輸出時鐘連接；FPGA內部的4個采集模塊的時鐘輸入端分別和對應的DCM的輸出時鐘連接，而數據輸出端分別連接數據拼接模塊的輸入端；數據拼接模塊輸出端連接數據處理模塊。

作為本發明的進一步技術方案：所述UHF信號接收模塊接收到特高頻信號后輸出到所述前置放大模塊；前置放大模塊將信號進行前置放大后，分成4路，再分別與4個ADC的輸入端連接。ADC在時鐘的驅動下，對輸入的模擬信號進行采集，其輸出送至所述FPGA內部對應的采集模塊。

所述ADC其轉換速率為100Msps及以上。

作為本發明的進一步技術方案：所述的FPGA，其內部由數字時鐘管理DCM、4個采集模塊、數據拼接模塊和數據處理模塊組成。