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局放检测定位方案

系统范围

  该系统由超声波探头、远端高速搜集模块、本地模块和搜集分析软件构成。超声波探头选用压电陶瓷传感器,中心频率30kHz60dB频带范围20kHz110kHz,灵敏度峰值>80dB,在掩盖GIS局部放电超声波信号范围的同时避免了低频噪声的干扰[17]

  超声波信号经远端高速搜集模块进行高速搜集,同时也会进行电光转换;远端模块与本地模块选用光纤传输技术进行数据传输,使用光脉冲触发保证每个远端模块同步搜集,成功处理下场放信号搜集进程中的同步问题和抗电磁干扰问题;本地模块将数据进行光电转换后,由电信号转换为数字信号,经过用户数据报协议(UDP)传输到便携式计算机,后由检测软件对数据进行滤波、显现、存储和分析。系统组成。

远端高速搜集模块

  远端高速搜集模块为本地模块供应1组时间同步的电流和电压采样值,由低功耗主控模块(CPLD),高精度模数转换(ADC)模块,同步脉冲解调模块,数据发送模块,光同步输进口等外设组成。其功用是从超声波传感器获取电压的模拟信号,当即就地进行模数转换和电光转换,转换后的光数字信号经过光纤传输到本地模块。

  远端高速搜集模块经过外部输入的高速率搜集脉冲,在时钟同步性情况下控制高速高精度ADC进行同步搜集,大采样率为500kHz,完全满足超声波信号对采样率的要求。经过测验,远端高速搜集模块直流搜集过失<0.03%,板间通道同步性<100ns,相邻板之间同步性<200ns,搜集模块作业温度范围−40℃70℃,然后保证了系统数据搜集的精度和高度可靠性。远端高速搜集模块作业原理图如图2所示,AD1AD44个转换通道。

光纤传输技术

  超声波局部放电信号经过远端高速搜集模块搜集转换之后,能否高速可靠地传输到本地模块,成为抉择系统可靠性的关键因素[18,19]。结合光纤数字化技术,本套系统中远端模块与本地模块两者之间的数据传输选用光纤传输。使用光脉冲同步触发和激光供电,成功处理了GIS局部放电检测中的同步问题和抗电磁干扰问题。选用光脉冲触发保证每个远端高速搜集模块同步搜集,保证电压电流信号的同步性;将远端模块搜集的弱电信号就地转换成光信号传输到本地模块。由于光纤的抗干扰性较强,有用地保证了传输数据的稳定性、准确性,同时光纤出色的绝缘功能使检测设备和高压设备之间完结出色的隔绝,保证了丈量人员的安全,避免过电压和完结安全防护。

  本地模块由两局部组成:一局部为信号回路,将经过光纤传输来的光数字信号转换为电数字信号,经过规矩的标准规约数字输出。另一局部为激光供电回路,激光二极管宣布光能,经过光纤传输到远端高速搜集模块,经过砷化镓光电能量转换器件(PPC)供电给远端转换器。本套系统能够支撑12路信号的高速同步搜集,为前进局部放电检测功率奠定了基础。2.3.1 MPC8245中心控制渠道

  本地模块作为GIS局部放电检测系统的数据源,它的数据输出选用以太网发送遵从通讯协议格式的数据包完结,因此网络功能是系统重要的功能指标之一。GIS局部放电超声波信号的能量范围首要会集在kHz数量级,所以对本地模块的处理器的处理速度提出了较高要求。本套系统选用了主频350MHz的速度增强型集成主处理器MPC8245,该处理器范围根据PowerPC架构,每秒能够处理665万条指令,总线频率高可达66MHz,这赋予系统很好的外设扩展才干和驱动软件兼容才干,同时保证了系统对GIS局部放电信号的有用运算处理。

2.3.2 FPGA时钟模块

  结合GIS局部放电信号的特色,FPGA完结了硬件的软件化,同步采样脉冲前端搜集模块同步搜集电流电压量,解码后的时标经过串行通讯口被处理器(CPU)读取。同时FPGA能够判别1/秒的信号有用性,并除掉在光纤插拔进程或许其他干扰情况下发作的虚伪信号,然后保证了对GIS局部放电信号搜集的准确性。

  2.3.3 高速搜集通讯协议

  GIS局部放电超声波信号对数据传输速率的要求较高,在专属局域网中,运用UDP通讯协议具有传输速度快、系统开支小、通讯带宽有用使用率利益。因此,系统本地模块与PC主机之间的通讯选用UDP通讯协议,保证局放信号高速可靠的传输到PC主机。本地模块与PC主机数据传输流程。

GIS局部放电检测软件系统

  运用虚拟仪器LabVIEW软件构建软件系统,选用根据自适应的快速Fourier转换(FFT)、相关函数和小波转换等算法处理搜集数据。软件系统由局放信号搜集和数据分析两局部组成,局放信号检测包括超声波数据的搜集、通讯,有用提取局部放电超声波信号特征量,波形无缺存储和放电信号存储;数据分析包括对局部放电信号的时域、频域分布等特征进行分析,制作放电次数相位,放电次数放电量,以及相位分布(PRPD)等分析图谱[20]。软件程序流程图。

实测效果及分析

  该系统依托范围863方案项目课题,在西安、石家庄、保定等地现已完结了多个变电站的GIS设备局部放电超声波检测,发现了多处局部放电缺点,为相关局部及时扫除缺点供应了根据,也验证了本套系统的可靠性。以华北电网某220kV变电站为例,对该站进行普测时在110kV3号母线TV仓发现局放信号水平显着反常,使用该系统对局放信号进行了搜集、分析,并对缺点方位进行了定位。

  为了使超声波探头更好地接收局放信号,选取了声阻抗较大的耦合剂涂改在探头和GIS腔体之间。同时选用磁性吸座将探头吸附在GIS腔体外表,避免了手持探头检测时,手的颤动对局放信号发作干扰。沿3号母线TV仓顶部移动超声波探头,系统检测到了超声波局放信号,当超声波探头移动到腔体顶部偏右方位时,超声波信号幅值,到达58mV,是背景噪声幅值的5倍,时域图中呈现了连续的簇状放电信号。继续移动探头方位,当探头移动到TV腔体中部和底部时,超声波信号幅值灵敏下降。为了进一步断定缺点方位,将超声波探头移动到坐落TV仓上方与其相连的母线仓,此时超声波信号幅值为12mV,信号回归到噪声水平,局放信号消失。这是由于超声波信号在环氧树脂内的衰减很大,母线仓内没有局部放电发作,TV仓内的局放信号经过盆式绝缘子后几乎衰减完毕。

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