一种贴片式变压器局放检测系统技术方案

本发明专利技术提出了一种贴片式变压器局放检测系统，包括特高频局放检测传感器模块、脉络检波模块、FPGA并行采集模块，所述特高频局放检测传感器模块采用贴片式结构，特高频局放检测传感器模块的输出端与脉络检波模块相连，所述脉络检波模块的输出端与FPGA并行采集模块相连，所述特高频局放检测传感器模块用以接收变压器局部放电产生的特高频局放信号，所述脉络检波模块用以降低信号频率，将特高频局放检测传感器模块接收的特高频局放信号转换为包络波，由FPGA并行采集模块进行多路并行采样，并将得到局放检测信号输送至数字信号处理器。该检测系统能够运用于正在运行的变压器，扩大了特高频的频率接收范围，能够更加广域的接收局部放电产生的特高频电磁波。

A patch type partial discharge detection system for transformer

【技术实现步骤摘要】
一种贴片式变压器局放检测系统
本专利技术涉及变压器局放故障检测的
，特别是一种贴片式变压器局放检测系统。
技术介绍
变压器为电力系统核心设备之一，重要性非常突出。因此，其运行的可靠程度对于电力系统的安全稳定非常之关键，而电力变压器的安全可靠性很大程度上依赖于其绝缘的可靠性。局放是绝缘性能的最重要表现形式之一，也是引起变压器重大事故的重要根源。由于电力变压器，尤其是大型、巨型的电力变压器，其计划停电检查、检修的时间相对比较少。为此，有效地在线检测变压器内部的放电，实时辨识其运行情况，是提前发现变压器的内部缺陷、预防重特大安全事故的重要方法与手段。然而，变压器现场的干扰有很多种，具体包括变频电子设备干扰、移动通信干扰、载波通信干扰、外部电晕等，根据试验研究，这些干扰所处的频段大多数在500MHz以下，变压器局放脉冲电流法主要采用高频电流传感器(罗柯夫斯基线圈)作为检测用传感器，检测频段上限大约为50MHz，超声法主要选择超声波检测元件作为传感器，其传感器的检测频率上限在10MHz附近，显然，以上两种方法与变压器现场干扰存在重叠部分，从而不能避开变压器现场的电磁干扰，容易引起误测量，因此传统的变压器局放监测装置由于监测频段低，面临噪声无法消除等问题。油色谱监测法主要通过测量变压器油受高热分解而生成的溶解于油的气体(局放是导致油分解为气体的重要因素)实现，本质上属于间接测量，实践证明其测量结果较准，是目前变压器监测的主流方法之一，但该方法实现局放的监测，需要经历气体的溶解、气体在变压器油箱内扩散、油气分离、气体传输、气体组分分离等一系列过程，从局放的发生至获得检测结果要经历较长的时间，对变压器内部剧烈放电反应的迅捷度不满足要求。因此，有必要研究变压器新的检测方法，使其在噪声抑制、监测的实时性及迅捷度方面满足要求。油侵式变压器在内部发生局部放电时，将衍射出大量的高频电磁波，这种高频电磁波的频段一般在300-1500MHz之间，通过有效检测变压器内部局部放电所衍射的电磁波，即可实现变压器内部放电的监测。虽然目前已经有特高频局放检测传感器，但其形状一般为椭圆形结构，实际使用时是通过阀门插入变压器内部，使得这种特高频传感器不仅不能适合正在运行的变压器，且插入变压器内部传感器距离还要算计好距离，以免同变压器铁芯内部高压绕组击穿或引起绝缘短路。为此，利用超高频法监测局部放电的首要任务便是研制出合适的天线传感器。以接收局放超高频电磁波。为适应小型集成化的需求，超宽带平面天线的研究与应用引人瞩目。一般来说，天线的尺寸越小，天线的效率和带宽性能就会呈反向变化的关系，因此需要在尺寸与效率和带宽之间找到平衡。超宽带印刷单极子天线具有重量轻、体积小、低剖面、方向图全向、易于共形和集成等优点，在短距离无线通信系统中获得了广泛的应用。共面波导馈电的印刷天线具有宽频带、阻抗匹配简单、辐射损耗小和易于集成等优点。
技术实现思路
本专利技术的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种贴片式变压器局放检测系统，能够运用于正在运行的变压器，扩大了特高频的频率接收范围，能够更加广域的接收局部放电产生的特高频电磁波。为实现上述目的，本专利技术提出了一种贴片式变压器局放检测系统，包括特高频局放检测传感器模块、脉络检波模块、FPGA并行采集模块，所述特高频局放检测传感器模块采用贴片式结构，所述特高频局放检测传感器模块的输出端与脉络检波模块相连，所述脉络检波模块的输出端与FPGA并行采集模块相连，所述特高频局放检测传感器模块用以接收变压器局部放电产生的特高频局放信号，所述脉络检波模块用以降低信号频率，将特高频局放检测传感器模块接收的特高频局放信号转换为包络波，由FPGA并行采集模块进行多路并行采样，并将得到局放检测信号输送至数字信号处理器。作为优选，所述特高频局放检测传感器模块的天线包括介质基片、以及印制于介质基片顶面的辐射贴片、共面波导馈线、第一共面波导接地面贴片、第二共面波导接地面贴片，所述辐射贴片、共面波导馈线自上至下依次设置，所述第一共面波导接地面贴片、第二共面波导接地面贴片对称设置于共面波导馈线的两侧，所述第一共面波导接地面贴片、第二共面波导接地面贴片与共面波导馈线之间具有间隙，第一共面波导接地面贴片、第二共面波导接地面贴片的结构相同。作为优选，所述介质基片采用相对介电常数εr＝4.4，介质损耗角正切tanδ＝0.030的环氧树脂材质，所述介质基片的厚度为0.8mm。作为优选，所述第一共面波导接地面贴片、第二共面波导接地面贴片为具有一弧形边缘的扇形结构，所述扇形结构的横截面所在圆半径R2为78mm。作为优选，所述第一共面波导接地面贴片、第二共面波导接地面贴片的阻抗为50Ω。作为优选，所述辐射贴片为圆形结构，所述辐射贴片的半径R1为90mm，所述辐射贴片的外周间隔开设有若干个扇环形槽。作为优选，所述FPGA并行采集模块采用Altera公司的EP1C6T144C8芯片，包括一个译码器、4个局放脉宽检测输出比较模块、一个中断请求或门、二十四路局放检测信号输出，所述FPGA并行采集模块生成的局放脉冲信号通过设定局放阈值不同，可产生不同局放脉宽编号，根据编号与阈值关系，能够得到局放的放电幅度及相位，并锁定在FPGA并行采集模块的数据锁存模块，供数字信号处理器进行局放信号的幅值与相位的评估与判别。作为优选，所述数字信号处理器的PB口与PE口作为十六位数据线，用于传送局放脉宽数值；所述数字信号处理器的PF口低四位作为地址线，用于区别不同局放传感器件的脉宽数据；所述数字信号处理器的WE为写使能选通引脚，低电平有效，当与FPGA并行采集模块的译码器的输出CSi同时为低电平时，把数据线上的数据送入FPGA并行采集模块对应的影子寄存器中，其中i＝0～11；所述数字信号处理器的EN1为基准计数器使能信号，用于初始化FPGA并行采集模块的四个基准计数器；所述数字信号处理器的EN2为FPGA并行采集模块的中断请求或门使能信号；所述数字信号处理器的EN3为二十四路局放检测信号输出三态门的使能封锁信号，保证局放数据脉冲的正确性，在局放数据检测故障时通过EN3封锁输出脉冲，保证局放检测的可靠运行；所述数字信号处理器的外部中断XINT1接收FPGA并行采集模块的基准计数器产生的中断信号，响应中断后，经过计算，然后发送新的局放检测请求数值给FPGA并行采集模块。本专利技术的有益效果：本专利技术中采用贴片式的共面波导馈电的单极子天线模型作为局放检测传感器，可直接贴在变压器外壁，不需要通过阀门孔插入变压器内部，适用于在运行变压器；并将天线的共面波导接地面边缘作了圆滑处理，对贴片的结构参数进行了仿真优化，使天线接收频带覆盖0.3～3GHz范围，能够更加广域的接收局部放电产生的特高频电磁波，抗干扰能力更好，局放检测效果更佳；采用脉络检波技术，把特高频局放信号形成包络波，降低其频率，使其频率在30M左右，以便FPGA电路有效采样。最后通过FPGA多路并行采样算法及硬件结构，能够快速得到局放检测信号，送往数字信号处理器。本专利技术的特征及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种贴片式变压器局放检测系统，其特征在于：包括特高频局放检测传感器模块(10)、脉络检波模块(20)、FPGA并行采集模块(30)，所述特高频局放检测传感器模块(10)采用贴片式结构，所述特高频局放检测传感器模块(10)的输出端与脉络检波模块(20)相连，所述脉络检波模块(20)的输出端与FPGA并行采集模块(30)相连，所述特高频局放检测传感器模块(10)用以接收变压器局部放电产生的特高频局放信号，所述脉络检波模块(20)用以降低信号频率，将特高频局放检测传感器模块(10)接收的特高频局放信号转换为包络波，由FPGA并行采集模块(30)进行多路并行采样，并将得到局放检测信号输送至数字信号处理器。/n

【技术特征摘要】
1.一种贴片式变压器局放检测系统，其特征在于：包括特高频局放检测传感器模块(10)、脉络检波模块(20)、FPGA并行采集模块(30)，所述特高频局放检测传感器模块(10)采用贴片式结构，所述特高频局放检测传感器模块(10)的输出端与脉络检波模块(20)相连，所述脉络检波模块(20)的输出端与FPGA并行采集模块(30)相连，所述特高频局放检测传感器模块(10)用以接收变压器局部放电产生的特高频局放信号，所述脉络检波模块(20)用以降低信号频率，将特高频局放检测传感器模块(10)接收的特高频局放信号转换为包络波，由FPGA并行采集模块(30)进行多路并行采样，并将得到局放检测信号输送至数字信号处理器。


2.如权利要求1所述的一种贴片式变压器局放检测系统，其特征在于：所述特高频局放检测传感器模块(10)的天线包括介质基片(1)、以及印制于介质基片(1)顶面的辐射贴片(2)、共面波导馈线(3)、第一共面波导接地面贴片(4)、第二共面波导接地面贴片(5)，所述辐射贴片(2)、共面波导馈线(3)自上至下依次设置，所述第一共面波导接地面贴片(4)、第二共面波导接地面贴片(5)对称设置于共面波导馈线(3)的两侧，所述第一共面波导接地面贴片(4)、第二共面波导接地面贴片(5)与共面波导馈线(3)之间具有间隙，第一共面波导接地面贴片(4)、第二共面波导接地面贴片(5)的结构相同。


3.如权利要求2所述的一种贴片式变压器局放检测系统，其特征在于：所述介质基片(1)采用相对介电常数εr＝4.4，介质损耗角正切tanδ＝0.030的环氧树脂材质，所述介质基片(1)的厚度为0.8mm。


4.如权利要求2所述的一种贴片式变压器局放检测系统，其特征在于：所述第一共面波导接地面贴片(4)、第二共面波导接地面贴片(5)为具有一弧形边缘的扇形结构，所述扇形结构的横截面所在圆半径R2为78mm。


5.如权利要求3所述的一种贴片式变压器局放检测系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾胜坚，江友华，帅禄玮，涂少博，
申请(专利权)人：顾胜坚，
类型：发明
国别省市：浙江;33