高压开关柜局部放电在线监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种高压开关柜局部放电在线监测装置，包括传感器单元、开关切换单元、网络变压器单元、信号调理单元、高速模数转换单元、FPGA单元、微处理器单元、通信接口单元、电源单元、外部SRAM、按键单元、TF卡存储单元和显示单元，所述传感器单元、开关切换单元、网络变压器单元、信号调理单元连接、高速模数转换单元和FPGA单元依次连接；FPGA单元、按键单元、显示单元、通信接口单元、开关切换单元分别与微处理器单元连接，外部SRAM连接FPGA单元。本实用新型专利技术的高压开关柜局部放电在线监测装置，利用电容耦合原理获得开关柜端口、绝缘子放电信息，进而实现开关柜局部放电在线监测。

On-line Partial Discharge Monitoring Device for High Voltage Switchgear

【技术实现步骤摘要】
高压开关柜局部放电在线监测装置
本技术涉及电力
，具体涉及高压开关柜局部放电监测装置。
技术介绍
近年来，电力系统中开关柜应用越来越广，开关柜现场试验方法的不足和投运的开关柜绝缘特性劣化导致的电力事故数量逐年攀升，严重威胁着电力系统的安全运行，最终影响供电质量和供电可靠性。据统计，引起开关柜绝缘特性劣化的因素中，由局部放电引起的劣化占85％。因此，如何有效发现开关柜的局部放电，及时检测出潜在绝缘故障已成为电力监管部门日益关心并亟待解决的问题，也是当前相关机构和科技人员研究的热点。
技术实现思路
本技术解决的技术问题在于提供一种高压开关柜局部放电在线监测装置，利用电容耦合原理获得开关柜端口、绝缘子放电信息，进而实现开关柜局部放电在线监测。为了解决上述问题，本技术采用了如下技术方案：一种高压开关柜局部放电在线监测装置，包括传感器单元、开关切换单元、网络变压器单元、信号调理单元、高速模数转换单元、FPGA单元、微处理器单元、通信接口单元、电源单元、外部SRAM、按键单元、TF卡存储单元和显示单元；所述传感器单元包括A相传感器单元、B相传感器单元和C相传感器单元，分别与开关切换单元的对应输入端连接；所述网络变压器单元的输入端与开关切换单元的输出端连接，输出端与信号调理单元的输入端连接；所述高速模数转换单元的输入端与信号调理单元的输出端连接，输出端与FPGA单元的输入端口连接；所述FPGA单元的输出端与微处理器单元的对应输入端口连接；所述外部SRAM的输入端与FPGA单元的对应端口连接；所述按键单元的输出端与微处理器单元的对应输入端I/O口连接；所述显示单元的输入端与微处理器单元的对应输出端I/O口连接；所述通信接口单元的输入端与微处理器单元的对应通信接口连接；所述电源单元的输出端与FPGA单元和微处理器单元的对应电源端口连接，用于提供工作电源；所述微处理器单元的输出端口与开关切换单元的控制端口连接；所述传感器单元用于利用电容耦合原理采集开关柜端口或绝缘子放电引起的高频脉冲信号，所述网络变压器单元用于滤除低频的工频电压，所述信号调理单元和高速模数转换单元用于调理转换过滤后的高频脉冲信号，所述FPGA单元用于接收高速模数转换单元转换后的数据，进行高速采样并将采样数据发送至所述外部SRAM存储，所述微处理器单元用于在采样完成后从外部SRAM调取所述采样数据并进行预处理，基于预处理结果判断是否发生局部放电，以及如果判断发生了局部放电，则对采样数据采用汉宁窗函数进行时域变换，获得局部放电频谱，并将波形图或者频谱图在所述显示单元上显示。进一步的，所述FPGA单元采用EP4CE10E22C8N，采样速率为50MSPS。进一步的，所述FPGA单元采样时以数据峰值中心为基准从其两侧对称抽样各取2048个点。进一步的，所述微处理器单元采用STM32F407ZGT6芯片，于采样完成后基于FSMC通信方式将采样数据从外部SRAM中传输到自身处理数组中进行预处理。进一步的，所述网络变压器单元采用HR601680集成网络变压器芯片，所述信号调理单元采用高速运放跟随，所述高速模数转换单元采用AD9226芯片。进一步的，所述部SRAM采用IS61WV20488BLL-10TI进行数据存储，所述显示单元采用TJC3224K024_011R进行波形及频谱显示。进一步的，所述开关切换单元采用3个固态继电器进行传感器单元的切换。本技术的有益效果：1)利用电场耦合技术从高压开关柜带电显示器上直接获得高压开关柜内部端口、绝缘子高频放电信号，从而实现局部放电的在线监测，且大大降低监测电路的成本，便于推广应用。2)利用FPGA技术，采用采样频率50MHz，在10毫秒半个周期内采集100万个数据点，获得高压开关柜内部端口、绝缘子高频放电波形。3)将在10毫秒半个周期内采集到的100万个数据点，采用汉宁窗函数数据处理技术，再结合FFT技术，获得高压开关柜内部端口、绝缘子高频放电频谱。4)前端采用高频网络变压器进行了低频数据隔离，保证了高频数据采集的准确性。5)从高压开关柜的带电显示器传感器上耦合出电压信号后，由于高频局部放电脉冲电压微小，而工频交流电电压在50到200V之间，考虑到高速模数转换器输入电压范围限制，故采用网络变压器将低频的工频电压滤除掉，只保留高频的局部放电脉冲电压。而局部放电脉冲频率在几百千赫兹到几兆赫兹之间，根据奈奎斯特采样定理，选择50MSPS采集速率的高速模数转换电路足以满足要求，考虑到微处理器工作频率无法满足高速采集电路数据交换的需要，因此先使用FPGA与高速采集电路进行通信，再由FPGA将采集到的数据发送到微处理器中进行处理。附图说明图1为本技术的高压开关柜局部放电在线监测装置实施例的单元组成及连接关系示意图。图2为本技术中FPGA与STM32通信模型示意图。具体实施方式为了进一步理解本技术，下面结合实施例对本技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本技术的特征和优点，而不是对本技术权利要求的限制。如图1所示，本技术实施例提供了一种高压开关柜局部放电在线监测装置，包括传感器单元、开关切换单元、网络变压器单元、信号调理单元、高速模数转换单元、FPGA单元、微处理器单元、通信接口单元、电源单元、外部SRAM、按键单元、TF卡存储单元和显示单元。其中，传感器单元包括A相传感器单元、B相传感器单元和C相传感器单元，分别与开关切换单元的对应输入端连接；网络变压器单元的输入端与开关切换单元的输出端连接，输出端与信号调理单元的输入端连接；高速模数转换单元的输入端与信号调理单元的输出端连接，输出端与FPGA单元的输入端口连接；FPGA单元的输出端与微处理器单元的对应输入端口连接；外部SRAM的输入端与FPGA单元的对应端口连接；按键单元的输出端与微处理器单元的对应输入端I/O口连接；显示单元的输入端与微处理器单元的对应输出端I/O口连接；通信接口单元的输入端与微处理器单元的对应通信接口连接；电源单元的输出端与FPGA单元和微处理器单元的对应电源端口连接，用于提供工作电源；微处理器单元的输出端口与开关切换单元的控制端口连接；具体的，传感器单元用于利用电容耦合原理采集开关柜端口或绝缘子放电引起的高频脉冲信号，网络变压器单元用于滤除低频的工频电压，信号调理单元和高速模数转换单元用于调理转换过滤后的高频脉冲信号，FPGA单元用于接收高速模数转换单元转换后的数据，进行高速采样并将采样数据发送至外部SRAM存储，微处理器单元用于在采样完成后从外部SRAM调取所述采样数据并进行预处理，基于预处理结果判断是否发生局部放电，以及如果判断发生了局部放电，则对采样数据采用汉宁窗函数进行时域变换，获得局部放电频谱，并将波形图或者频谱图在显示单元上显示。作为优选实施方案，本实施例中，FPGA单元采用EP4CE10E22C8N，采样速率为50MSPS。作为优选实施方案，本实施例中，FPGA单元采样时以数据峰值中心为基准从其两侧对称抽样各取2048个点。作为优选实施方案，本实施例中，微处理器单元采用STM32F407ZGT6芯片，于采样完成后基于FSMC通信方式将采样数据从外部SRAM中传输到自身本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压开关柜局部放电在线监测装置，其特征在于：包括传感器单元、开关切换单元、网络变压器单元、信号调理单元、高速模数转换单元、FPGA单元、微处理器单元、通信接口单元、电源单元、外部SRAM、按键单元、TF卡存储单元和显示单元；所述传感器单元包括A相传感器单元、B相传感器单元和C相传感器单元，分别与开关切换单元的对应输入端连接；所述网络变压器单元的输入端与开关切换单元的输出端连接，输出端与信号调理单元的输入端连接；所述高速模数转换单元的输入端与信号调理单元的输出端连接，输出端与FPGA单元的输入端口连接；所述FPGA单元的输出端与微处理器单元的对应输入端口连接；所述外部SRAM的输入端与FPGA单元的对应端口连接；所述按键单元的输出端与微处理器单元的对应输入端I/O口连接；所述显示单元的输入端与微处理器单元的对应输出端I/O口连接；所述通信接口单元的输入端与微处理器单元的对应通信接口连接；所述电源单元的输出端与FPGA单元和微处理器单元的对应电源端口连接，用于提供工作电源；所述微处理器单元的输出端口与开关切换单元的控制端口连接；所述传感器单元用于利用电容耦合原理采集开关柜端口或绝缘子放电引起的高频脉冲信号，所述网络变压器单元用于滤除低频的工频电压，所述信号调理单元和高速模数转换单元用于调理转换过滤后的高频脉冲信号，所述FPGA单元用于接收高速模数转换单元转换后的数据，进行高速采样并将采样数据发送至所述外部SRAM存储，所述微处理器单元用于在采样完成后从外部SRAM调取所述采样数据并进行预处理，基于预处理结果判断是否发生局部放电，以及如果判断发生了局部放电，则对采样数据采用汉宁窗函数进行时域变换，获得局部放电频谱，并将波形图或者频谱图在所述显示单元上显示。...

【技术特征摘要】
1.一种高压开关柜局部放电在线监测装置，其特征在于：包括传感器单元、开关切换单元、网络变压器单元、信号调理单元、高速模数转换单元、FPGA单元、微处理器单元、通信接口单元、电源单元、外部SRAM、按键单元、TF卡存储单元和显示单元；所述传感器单元包括A相传感器单元、B相传感器单元和C相传感器单元，分别与开关切换单元的对应输入端连接；所述网络变压器单元的输入端与开关切换单元的输出端连接，输出端与信号调理单元的输入端连接；所述高速模数转换单元的输入端与信号调理单元的输出端连接，输出端与FPGA单元的输入端口连接；所述FPGA单元的输出端与微处理器单元的对应输入端口连接；所述外部SRAM的输入端与FPGA单元的对应端口连接；所述按键单元的输出端与微处理器单元的对应输入端I/O口连接；所述显示单元的输入端与微处理器单元的对应输出端I/O口连接；所述通信接口单元的输入端与微处理器单元的对应通信接口连接；所述电源单元的输出端与FPGA单元和微处理器单元的对应电源端口连接，用于提供工作电源；所述微处理器单元的输出端口与开关切换单元的控制端口连接；所述传感器单元用于利用电容耦合原理采集开关柜端口或绝缘子放电引起的高频脉冲信号，所述网络变压器单元用于滤除低频的工频电压，所述信号调理单元和高速模数转换单元用于调理转换过滤后的高频脉冲信号，所述FPGA单元用于接收高速模数转换单元转换后的数据，进行高速采样并将采样数据发送至所述外部SRAM存储，所述微处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐昱，王坚俊，刘伟浩，陈炜，张益军，许挺，尤敏，陈巧勇，江奕军，宋佳佳，张金波，
申请(专利权)人：杭州电力设备制造有限公司，河海大学常州校区，
类型：新型
国别省市：浙江,33