一种多路开关柜声电信号采集装置及方法制造方法及图纸

一种多路开关柜声电信号采集装置及方法，包括成对传感器模块、成对信号调理模块、主控采集分析电路模块、供电单元、后台、第一基板和第二基板；成对信号调理模块固定在第一基板上，主控采集分析电路模块、供电单元固定在第二基板上；传感器模块开关柜的局部放电信号送至成对信号调理模块，成对信号调理模块将接收到的信号进行滤波、放大、峰值检测处理后进行A/D转换，转换后的信号送到主控采集分析电路模快，由主控采集分析电路模快进行数据运算处理、提取局部放电特征数据，并将监测数据上传至后台，同时，结合主控采集分析电路模快通过扩展的方式实现LCD屏就地显示；解决开关设备放电检测不方便、工作量大、监测数据无法实现远程查看的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种多路开关柜声电信号采集装置及方法
本专利技术涉及信号检测设备及方法，特别是涉及开关设备的信号检测装置及方法。
技术介绍
根据两组相关统计，一组统计结果显示，在1989～1997年期间和2004年，40.5kV以下电压等级开关设备的故障类型中，绝缘性故障与载流性故障(含障碍)约占30％～53％；而另一组统计结果显示，在1992～2002年期间，开关设备故障类型中，绝缘性故障与载流性故障的比例已高达66％。上述两组相关统计结果中的绝缘性故障与载流性故障，均与放电现象密切相关。目前在开关设备的所有故障中，有高达44％的故障都可以通过局部放电检测技术检测出来，其中，85％的破坏性故障都是与局部放电现象有关，因此，对中压开关设备实施放电检测或监测可显著减少配电设备的故障概率。目前用以对中压开关设备实施放电检测或监测的手段主要有手持式仪器和便携式仪器巡检测试，但这些方式在实际应用中却逐渐出现了柜体外部噪声大、超声波无法灵敏检测密封性好的开关柜、且受开关柜位置限制(如背面无法检测等)、人员工作量大大增加等问题；此外，虽然目前已有将TEV传感器和超声波传感器内嵌在开关柜母线舱室、断路器舱室、电缆舱室内，但其监测的结果和数据也只是在柜体上的显示装置进行显示，仍需到现场进行查看，由于无法进行数据上传，因此不方便运行人员直接在中控室或远程查看数据。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多路开关柜声电信号采集装置及方法，解决目前对开关设备放电检测不方便、工作量大、监测数据无法实现远程查看的问题。为解决上述问题，本专利技术提供的一种多路开关柜声电信号采集装置，包括传感器模块、主控采集分析电路模块、供电单元、后台；传感器模块由TEV传感器和超声波传感器组成；传感器模块内嵌在开关柜中；供电单元用于提供电源；后台用于将监测数据进行放电幅值、历史数据曲线展示；此外，还包括成对信号调理模块；成对信号调理模块由TEV信号调理电路模块、超声波信号调理电路模块、两个AD转换模块组成；TEV传感器的信号输出端与TEV信号调理电路模块信号输入端电连接，TEV信号调理电路模块信号输出端与一个AD转换模块信号输入端电连接；超声波传感器的信号输出端与超声波信号调理电路模块的信号输入端电连接，超声波信号调理电路模块信号输出端与另一个AD转换模块信号输入端电连接；两个AD转换模块均与主控采集分析电路模块的信号输入端电连接；主控采集分析电路模块的通讯接口与后台连接。TEV信号调理电路模块包括TEV信号多阶滤波电路、TEV信号对数放大电路、TEV信号峰值检波电路；其中，TEV信号多阶滤波电路用于滤除3-100MHz以外的信号；TEV信号多阶滤波电路对TEV传感器馈入的模拟信号进行处理，限制其带宽，降低外部环境的电磁干扰和提高局部放电检测的灵敏度；TEV信号对数放大电路用于对暂态地电压信号进行非线性放大，对剧烈的放电现象的信号进行自动限制幅值；TEV信号峰值检波电路用于对持续时间短至ps级的局部放电信号进行处理，提取对局部放电检测最为重要的幅值信号；TEV信号峰值检波电路采样率的设定不低于1MHz。超声波信号调理电路模块包括超声波信号前置放大电路、超声波信号带通滤波电路、超声波信号对数放大电、超声波信号峰值检波电路；其中超声波信号前置放大电路负责用于将超声波传感器输出的微弱信号进行放大，提高信号的抗干扰能力；超声波信号带通滤波电路的带宽为20kHz至100kHz；超声波信号带通滤波电路负责对输入超声波信号进一步选频，以抑制杂散的背景音频信号干扰；带通滤波器选频后的输出用于对数放大、检波和模数转换；超声波信号对数放大电路用于对超声波信号进行非线性放大，对剧烈的放电现象的信号进行自动限制幅值；超声波信号峰值检波电路用于对持续时间短至ps级的局部放电信号进行处理，提取对局部放电检测最为重要的幅值信号；超声波信号峰值检波电路采样率的设定不低于1MHz。TEV信号调理电路模块由屏蔽罩罩住；TEV信号调理电路模块的信号输入端经BNC接口连接TEV传感器的信号输出端；超声波信号调理电路模块由屏蔽罩罩住；超声波信号调理电路模块的信号输入端经另一个BNC接口连接超声波传感器的信号输出端；两个AD转换模块的信号输出端均与FPC座电连接，FPC座经排线与主控采集分析电路模块的信号输入端电连接。成对信号调理模块经第一插针连接器固定在第一基板上；主控采集分析电路模块、供电单元均固定在第二基板上；主控采集分析电路模块包括主板、扩展接口、485接口和最小系统板；主板设置在第二基板上；扩展接口和485接口由主板引出；最小系统板设置在主板上，且经插针连接器与主板连接；最小系统板的信号输入端经排线与FPC座连接。最小系统板收到来自成对信号调理模块处理后的开关柜放电信号后，对其中的暂态地电压信号和超声波信号提取局部放电特征数据，并最终通过主板引出的RS485接口以Modbus协议将监测数据上传支持该协议的后台。LCD显示屏与扩展接口连接，实现LCD屏就地显示。供电单元由屏蔽罩保护；供电单元的输出端引出第二插针连接器，第二插针连接器经焊点与主控采集分析电路模块的电源输入端引线连接；供电单元的电源输入端引出另一组第二插针连接器，该组第二插针连接器经另一组焊点与电源接口连接。TEV信号多阶滤波电路为：TEV信号多阶滤波电路的输入端到输出端之间依次串联接入电容C5、电阻R8、电感L1和电感L2；在TEV信号多阶滤波电路输入端和电容C5之间选一结点，该结点分别与二极管D1的正极、二极管D2的负极连接；二极管D1的负极和+5V电压之间接入电阻R1；二极管D1和电阻R1之间选一结点，在该结点和接地端之间接入电阻R3，电阻R2和电容C2串联后与电阻R3并联；电阻R1和+5V电压之间选一结点，该结点与接地端之间接入电容C1；二极管D2的正极和-5V电压之间接入电阻R4；二极管D2和电阻R4之间选一结点，在该结点和接地端之间接入电阻R6，电阻R5和电容C4串联后与电阻R6并联；电阻R4和-5V电压之间选一结点，该结点与接地端之间接入电容C3；在电容C5和电阻R8之间选一结点，该结点与接地端之间接入电阻R7；在电阻R8和电感L1之间选一结点，该结点和接地端之间并联接入电阻R9、电容C6、电容C7；在电感L1和电感L2之间选一结点，该结点和接地端之间并联接入电容C8、电容C9；在电感L2和TEV信号多阶滤波电路的输出端之间选一结点，该结点和接地端之间并联接入电容C10、电容C11、电阻R10；TEV信号对数放大电路为：TEV信号对数放大电路输入端和对数放大器AD8310的INHI管脚之间接入电容C12，电容C12与INHI管脚之间选一结点，在该结点和接地端之间接入电阻R11；对数放大器AD8310的INLO管脚与接地端之间接入电容C15；对数放大器AD8310的INHI管脚和INLO管脚之间接入电阻R13；对数放大器AD8310的COMM管脚接地；对数放大器AD8310的BFIN管脚和接地端之间接入电容C14；+5V电压和接地端之间依次串联接入电阻R12、电容C13；电阻R12和电容C13之间选一结点同时连接对数放大器AD8310的ENBL管脚、Vpos管脚；对数放大器AD8310的OFLT管脚与接地端之间接入电容C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多路开关柜声电信号采集装置，包括成传感器模块(1)、主控采集分析电路模块(3)、供电单元(4)、后台(5)；传感器模块(1)由TEV传感器(11)和超声波传感器(12)组成；传感器模块(1)内嵌在开关柜中；供电单元(4)用于提供电源；后台(5)用于将监测数据进行放电幅值、历史数据曲线展示；其特征在于，还包括成对信号调理模块(2)；成对信号调理模块(2)由TEV信号调理电路模块(21)、超声波信号调理电路模块(22)、两个AD转换模块(23)组成；TEV传感器(11)的信号输出端与TEV信号调理电路模块(21)信号输入端电连接，TEV信号调理电路模块(21)信号输出端与一个AD转换模块(23)信号输入端电连接；超声波传感器(12)的信号输出端与超声波信号调理电路模块(22)的信号输入端电连接，超声波信号调理电路模块(22)信号输出端与另一个AD转换模块(23)信号输入端电连接；两个AD转换模块(23)均与主控采集分析电路模块(3)的信号输入端电连接；主控采集分析电路模块(3)的通讯接口与后台(5)连接。

【技术特征摘要】
1.一种多路开关柜声电信号采集装置，包括传感器模块(1)、主控采集分析电路模块(3)、供电单元(4)、后台(5)；传感器模块(1)由TEV传感器(11)和超声波传感器(12)组成；传感器模块(1)内嵌在开关柜中；供电单元(4)用于提供电源；后台(5)用于将监测数据进行放电幅值、历史数据曲线展示；其特征在于，还包括成对信号调理模块(2)；成对信号调理模块(2)由TEV信号调理电路模块(21)、超声波信号调理电路模块(22)、两个AD转换模块(23)组成；TEV传感器(11)的信号输出端与TEV信号调理电路模块(21)信号输入端电连接，TEV信号调理电路模块(21)信号输出端与一个AD转换模块(23)信号输入端电连接；超声波传感器(12)的信号输出端与超声波信号调理电路模块(22)的信号输入端电连接，超声波信号调理电路模块(22)信号输出端与另一个AD转换模块(23)信号输入端电连接；两个AD转换模块(23)均与主控采集分析电路模块(3)的信号输入端电连接；主控采集分析电路模块(3)的通讯接口与后台(5)连接；所述超声波信号调理电路模块(22)包括超声波信号前置放大电路(221)、超声波信号带通滤波电路(222)、超声波信号对数放大电路(223)、超声波信号峰值检波电路(224)；其中超声波信号前置放大电路(221)负责用于将超声波传感器(12)输出的微弱信号进行放大，提高信号的抗干扰能力；超声波信号带通滤波电路(222)的带宽为20kHz至100kHz；超声波信号带通滤波电路(222)负责对输入超声波信号进一步选频，以抑制杂散的背景音频信号干扰；带通滤波器选频后的输出用于对数放大、检波和模数转换；超声波信号对数放大电路(223)用于对超声波信号进行非线性放大，对剧烈的放电现象的信号进行自动限制幅值；超声波信号峰值检波电路(224)用于对持续时间短至ps级的局部放电信号进行处理，提取对局部放电检测最为重要的幅值信号；超声波信号峰值检波电路(224)采样率的设定不低于1MHz；所述超声波信号前置放大电路(221)为：超声波信号前置放大电路(221)的信号输入端与第一仪表放大器INA128的管脚3之间接入电容C21；第一仪表放大器INA128的管脚2与接地点之间依次串联接入电容C20、R18；第一仪表放大器INA128的管脚2和管脚3之间依次串联接入电阻R19、电阻R20；在电阻R19和电阻R20之间选一结点接地；第一仪表放大器INA128的管脚1和管脚8之间接入电阻R21；+5V电压和接地端之间依次串联接入电阻R22、电容C22；在电阻R22和电容C22之间选一结点与第一仪表放大器INA128的管脚7连接；-5V电压和接地端之间依次串联接入电阻R23、电容C23；电阻R23和电容C23之间选一结点和第一仪表放大器INA128的管脚4连接；第一仪表放大器INA128的管脚6和第二仪表放大器INA128的管脚3之间接入电容C24；在第二仪表放大器INA128的管脚3和电容C24之间选一结点，该结点和接地端之间接入电阻R24；第二仪表放大器INA128的管脚2依次和第一仪表放大器INA128的管脚7、第一仪表放大器INA128的管脚5、第二仪表放大器INA128的管脚5连接后接地；第二仪表放大器INA128的管脚1和管脚8之间接入电阻R26；+5V电压和接地端之间依次串联接入电阻R25、电容C25；在电阻R25和电容C25之间选一结点与第二仪表放大器INA128的管脚7连接；-5V电压和接地端之间依次串联接入电阻R27、电容C26；电阻R27和电容C26之间选一结点和第二仪表放大器INA128的管脚4连接；第二仪表放大器INA128的管脚6和电压反馈双放大器AD8058的管脚2之间依次串联接入电容C27、电阻R28、电容C30；在电阻R28和电容C30之间选一结点，该结点与接地端之间接入电阻R29，同时该结点与电压反馈双放大器AD8058的管脚2之间依次串联接入电容C29、电阻R31；电容C29和电阻R31之间选一结点，该结点与电压反馈双放大器AD8058的管脚1连接；电压反馈双放大器AD8058的管脚3与接地端之间接入电阻R30；+5V电压和接地端之间依次串联接入电阻R32、电容C31；在电阻R32和电容C31之间选一结点与电压反馈双放大器AD8058的管脚8连接；-5V电压和接地端之间依次串联接入电阻R33、电容C28；在电阻R33和电容C28之间选一结点与电压反馈双放大器AD8058的管脚4连接；电压反馈双放大器AD8058的管脚1引出一导线作为超声波信号前置放大电路(221)的信号输出端；超声波信号带通滤波电路(222)为：超声波信号带通滤波电路(222)的信号输入端与输出端依次串联接入电容C32、电感L3；在电容C32和电感L3之间选一结点，该结点和接地端之间接入电阻R34；在电感L3和输出端之间选一结点，该结点和接地端之间接入电阻R35；超声波信号对数放大电路(223)为：超声波信号对数放大电路(223)输入端与对数放大器AD8310的INHI管脚之间依次串联接入电阻R36、电容C33；在电阻R36和电容C33之间选一结点，在该结点和接地端之间接入电容C34；对数放大器AD8310的INHI管脚和INLO管脚之间接入电阻R38；对数放大器AD8310的INLO管脚与接地端之间接入电容C38；对数放大器AD8310的COMM管脚接地；对数放大器AD8310的BFIN管脚和接地端之间接入电容C36；+5V电压和接地端之间依次串联接入电阻R37、电容C35；电阻R37和电容C35之间选一结点同时连接对数放大器AD8310的ENBL管脚、Vpos管脚；对数放大器AD8310的OFLT管脚与接地端之间接入电容C37；对数放大器AD8310的Vout管脚和信号输出端依次串联接入电阻R39、电容C40；在电阻R39和电容C40之间选一结点，该结点和接地端之间接入电容C39；在电容C40和信号输出端之间选一结点，该结点与接地端接入电阻R40；超声波信号峰值检波电路(224)为：第一电压反馈双放大器AD8058的管脚3作为信号输入端；第一电压反馈双放大器AD8058的管脚8与+5V电压之间接入电阻R41；在第一电压反馈双放大器AD8058的管脚8和电阻R41之间选一结点，该结点与接地端之间接入电容C41；第一电压反馈双放大器AD8058的管脚4与-5V电压之间接入电阻R43；第一电压反馈双放大器AD8058的管脚4与接地端之间接入电容C42；第一电压反馈双放大器AD8058的管脚2分别接电阻R42的一端、二极管D6的负极，电阻R42的另一端接-5V电压，二极管D6的正极接第一电压反馈双放大器AD8058的管脚1；第一电压反馈双放大器AD8058的管脚1接二极管D5的正极，二极管D5的负极接第二电压反馈双放大器AD8058的管脚5；电阻R44并联在二极管D5的两端；在二极管D5的负极与第二电压反馈双放大器AD8058的管脚5之间选一结点，该结点与接地端之间并联接入电容C43和电阻R46，且在该结点和-5V电压之间接入电阻R45；第二电压反馈双放大器AD8058的管脚4和管脚8均处于高阻态；第二电压反馈双放大器AD8058的管脚6接管脚7；第二电压反馈双放大器AD8058的管脚7引出导线，作为超声波信号峰值检波电路(224)的信号输出端。2.根据权利要求1所述的多路开关柜声电信号采集装置，其特征在于，所述TEV信号调理电路模块(21)包括TEV信号多阶滤波电路(211)、TEV信号对数放大电路(212)、TEV信号峰值检波电路(213)；其中，TEV信号多阶滤波电路(211)用于滤除3-100MHz以外的信号；TEV信号多阶滤波电路(211)对TEV传感器馈入的模拟信号进行处理，限制其带宽，降低外部环境的电磁干扰和提高局部放电检测的灵敏度；TEV信号对数放大电路(213)用于对暂态地电压信号进行非线性放大，对剧烈的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱胜龙，刘财明，郁书好，王庆军，叶剑涛，郑浩，杨为，李宾宾，葛乃成，贲树俊，段玉卿，李文斐，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网安徽省电力公司电力科学研究院，厦门红相电力设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11