一种基于MCU的PRPD/PRPS图谱数据处理方法及检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于MCU的PRPD/PRPS图谱数据处理方法及检测装置，处理方法的运算仅有加减算法，运算量小，可以在资源有限的MCU上实现，检测装置相较于传统局部放电检测设备，更加轻便，便于携带和操作；MCU对数字工频信号和数字放电信号进行处理，并将得到的脉冲信号的幅值和相位上传给上位机，上位机无需进行大量的数据运算，因此上位机可采用运算性能较低PDA或者智能手机等终端，进一步降低所用装置的复杂程度；检测装置用于实现处理方法，装置包括MCU，MCU包括RAM和串行口，RAM通过数据总线连接有AD模块，MCU通过串行口连接有上位机。MCU通过串行口连接有上位机。MCU通过串行口连接有上位机。

【技术实现步骤摘要】
一种基于MCU的PRPD/PRPS图谱数据处理方法及检测装置


[0001]本专利技术涉及高压电气设备绝缘检测
，具体为一种基于MCU的PRPD/PRPS图谱数据处理方法及检测装置。

技术介绍

[0002]高压电气设备发生局部放电故障时会产生高频、超声、暂态地电波、特高频等多种类型的信号，通过检测这些信号可有效的判断出局部放电发生与否。常用的局部放电检测设备主要有高频局部放电检测仪、超声波局部放电检测仪、暂态地电波局部放电检测仪和特高频局部放电检测仪。这些仪器基本结构具有相同的架构，主要包括局部放电传感器传感器模块、工频信号传感器模块、信号滤波和放大调理模块、信号采集模块、信号分析模块和结果呈现模块。当前主流的局部放电分析方法为将检测的信号进行处理，绘制于工频周期相关的PRPD(相位分辩的局部放电)/PRPS(相位分辩的脉冲序列)图谱，通过图谱的特征进行局部放电诊断的依据。绘制局部放电PRPD/PRPS图谱需要以下两类关键参数，其一为局部放电脉冲信号的幅值，其二为脉冲信号发生时刻与工频信号之间的相位关系。局部放电检测仪中的信号分析模块完成的功能即从检测得到的局部放电信号和工频信号中提取这两类关键参数。因为局部放电发生频次高、信号频段宽且频率较高，导致检测得到的原始信号数据量较大，同时局部放电发生与工频周期密切相关，为获得这两类参数往往需要大量的计算，传统的检测仪器为获得更为精准的局部放电PRPD/PRPS图谱，其信号分析模块通常在计算机中完成，这导致检测仪器通常比较笨重、现场操作相对复杂。这些检测仪器在传统的停电检测中发挥较好的作用，但是当进行变电站全站设备的带电巡检时，存在诸多的携带和操作不便，主要原因为数据分析模块占用硬件资源过多。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于MCU的PRPD/PRPS图谱数据处理方法及检测装置，处理方法的运算仅有加减算法，运算量小且运算难度低，处理过程在一片单片机上进行，与传统的检测仪器相比，检测装置更加轻便，便于携带和操作。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于MCU的PRPD/PRPS图谱数据处理方法，MCU电性连接有AD模块和上位机，MCU包括RAM，其特征在于：处理方法包括以下步骤：S1、采集局部放电信号和工频信号；S2、将局部放电信号、工频信号转换为数字放电信号、数字工频信号，并将数字放电信号和数字工频信号存储于RAM中；S3、提取数字工频信号，计算其0
°
位置；S4、提取数字放电信号，获取数字放电信号中的脉冲信号的位置及幅值；S5、依据数字工频信号0
°
位置调整脉冲信号的位置；S6、将脉冲信号的幅值和调整后的脉冲信号的位置上传至上位机进行图谱显示。
[0005]作为上述一种基于MCU的PRPD/PRPS图谱数据处理方法的进一步优化：S2的具体步骤为：S201、设定AD模块的采样率为f S/s，采样位数为D bit，在RAM中设置空数组MER_A[]和空数组MER_B[]；S202、AD模块将局部放电信号和工频信号转换为数字放电信号x[n]和数字工频信号g[n]；S203、将数字放电信号x[n]和数字工频信号g[n]存储在空数组MER_A[]中，空数组MER_A[]存储满后将数字放电信号x[n]、数字工频信号g[n]存储在空数组MER_B[]中，空数组MER_A[]和空数组MER_B[]任意一个存储满后，执行S3。
[0006]作为上述一种基于MCU的PRPD/PRPS图谱数据处理方法的进一步优化：S3的具体步骤为：S301、读取数字工频信号g[n]，设置信号时间为40ms；S302、将数字工频信号g[n]均分为信号g
a
[n]和信号g
b
[n]，将信号g
a
[n]分为信号段g
a_1
[n]、信号段g
a_2
[n]、信号段g
a_3
[n]、信号段g
a_4
[n]，每个信号段的采样点数均为S303、计算正交分量p和q：S303、计算正交分量p和q：S304、判断信号g
a
[n]中0
°
位置loc
a0
的象限：p和q均为正时，0
°
位置的象限为1；p为正、q为负时，0
°
位置的象限为2；p为负、q为正时，0
°
位置的象限为3；p和q均为负时，0
°
位置的象限为4。S305、计算0
°
位置loc
a0
：象限为1时，信号g
a
[n]最小值所在位置减去个采样点即为0
°
位置loc
a0
；象限为2时，信号g
a
[n]最小值所在位置减去个采样点即为0
°
位置loc
a0
；象限为3时，信号g
a
[n]最小值所在位置加上个采样点即为0
°
位置loc
a0
；象限为4，信号g
a
[n]最小值所在位置加上个采样点即为0
°
位置loc
a0
。S306、计算信号g
b
[n]中的0
°
位置loc
b0
：
[0007]作为上述一种基于MCU的PRPD/PRPS图谱数据处理方法的进一步优化：S4的具体步骤为：S401、读取数字放电信号x[n]，设置信号阈值x
Thr
和信号时间，信号时间为40ms，在RAM内建立数组amp[]和数组loc_pha[]；S402、设定矩形数据窗的宽度为L，L为偶数，设定数字放电信号x[n]的起点为x[t]，从x[t]起始连续读取L个采样点，L个采样点所在信号段记做x
L
[n]，其中，t＝0～(n
‑
L)；
S403、统计x
L
[n]的幅值最大值x
L_max
及其位置loc：若x
L_max
≤x
Thr
，则将t自加1，执行S402，t为重复执行的次数；若x
L_max
＞x
Thr
，且x
L_max
大于loc前L/2个采样点和后L/2个采样点的幅值，则x
L
[n]为一个脉冲信号，记录脉冲信号的幅值x
L_max
和位置loc；S404、搜索数组loc_pha[]，若已经存入位置loc则将S403中获得的幅值x
L_max
和位置loc舍弃，否则幅值x
L_max
存入数组amp[]，位置loc存入数组loc_pha[]，i表示获得的脉冲序数索引；S405、将t自加1，执行S402，直至t＝n
‑
L，数组amp[]和数组loc_pha[]中分别存储了x[n]内包含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MCU的PRPD/PRPS图谱数据处理方法，MCU电性连接有AD模块和上位机，MCU包括RAM，其特征在于：处理方法包括以下步骤：S1、采集局部放电信号和工频信号；S2、将局部放电信号、工频信号转换为数字放电信号、数字工频信号，并将数字放电信号和数字工频信号存储于RAM中；S3、提取数字工频信号，计算其0
°
位置；S4、提取数字放电信号，获取数字放电信号中的脉冲信号的位置及幅值；S5、依据数字工频信号0
°
位置调整脉冲信号的位置；S6、将脉冲信号的幅值和调整后的脉冲信号的位置上传至上位机进行图谱显示。2.如权利要求1所述的一种基于MCU的PRPD/PRPS图谱数据处理方法，其特征在于：S2的具体步骤为：S201、设定AD模块的采样率为f S/s，采样位数为D bit，在RAM中设置空数组MER_A[]和空数组MER_B[]；S202、AD模块将局部放电信号和工频信号转换为数字放电信号x[n]和数字工频信号g[n]；S203、将数字放电信号x[n]和数字工频信号g[n]存储在空数组MER_A[]中，空数组MER_A[]存储满后将数字放电信号x[n]、数字工频信号g[n]存储在空数组MER_B[]中，空数组MER_A[]和空数组MER_B[]任意一个存储满后，执行S3。3.如权利要求2所述的一种基于MCU的PRPD/PRPS图谱数据处理方法，其特征在于：S3的具体步骤为：S301、读取数字工频信号g[n]，设置信号时间为40ms；S302、将数字工频信号g[n]均分为信号g
a
[n]和信号g
b
[n]，将信号g
a
[n]分为信号段g
a_1
[n]、信号段g
a_2
[n]、信号段g
a_3
[n]、信号段g
a_4
[n]，每个信号段的采样点数均为S303、计算正交分量p和q：S303、计算正交分量p和q：S304、判断信号g
a
[n]中0
°
位置loc
a0
的象限：p和q均为正时，0
°
位置的象限为1；p为正、q为负时，0
°
位置的象限为2；p为负、q为正时，0
°
位置的象限为3；p和q均为负时，0
°
位置的象限为4。S305、计算0
°
位置loc
a0
：象限为1时，信号g
a
[n]最小值所在位置减去个采样点即为0
°
位置loc
a0
；象限为2时，信号g
a
[n]最小值所在位置减去个采样点即为0
°
位置loc
a0
；象限为3时，信号g
a
[n]最小值所在位置加上个采样点即为0
°
位置loc
a0
；象限为4，信号g
a
[n]最小值所在位置加上个采样点即为0
°
位置loc
a0
。
S306、计算信号g
b
[n]中的0
°
位置loc
b0
：4.如权利要求3所述的一种基于MCU的PRPD/PRPS图谱数据处理方法，其特征在于：S4的具体步骤为：S401、读取数字放电信号x[n]，设置信号阈值x
Thr
和信号时间，信号时间为40ms，在RAM内建...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏飞，彭信杰，刘逸凡，王艳辉，金艳涛，代克杰，王化冰，刘学良，王志峰，薛堂满，景洋洋，
申请(专利权)人：平顶山学院，
类型：发明
国别省市：