專利名稱：數(shù)字式交直流局部放電檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于髙壓電器絕緣監(jiān)測領域，涉及特/超高壓電器設備局部放電檢瀕技術與裝 置，具體地說涉及一種能有效檢測交直流特/超髙壓輸變電設備局都放電的數(shù)字式交直流局部 放電檢測裝置。
背景技術：
局部放電量是監(jiān)測高壓電器設備絕緣狀況的最為靈敏的參數(shù)，因此，局部放電量的測量 在電力系統(tǒng)運行的高壓電器設備交接試驗(預防性試驗和絕緣診斷試驗)中所起的作用越來 越大，應用也越來越廣泛。目前，隨著國內電力行業(yè)的高速發(fā)展，加上我國的能源分布極其 不均衡，形成了西電東送的格局；髙壓輸電現(xiàn)在主要采用交流輸電和直,電兩種模式。隨 著高壓輸電方式的多樣化，對這些高壓電器設備的絕緣狀況的監(jiān)測尤為重要，因此對局部放 電測量裝置的要求就越來越高。據申請人所知，目前對于交流高壓電器設備的局部放電測量， 己有許多成熟的測量儀器，但對于直流高壓電器設備的局部放電，國內還沒有相關的搠量裝 置，不能滿足實際生產實踐的霈要。
國家知識產權局公開的(專利號為CN95245461.0)實用新型專利"多功能局部放電檢測 分析儀"，以及目前廣泛生產、使用的JF8601、 JFD3A模擬局放儀、JFD-2B數(shù)字局放儀，雖 能有效應用于交流電器設備的局部放電測量，但其存在的共同的缺點是，不能長時間連續(xù)不 間斷地存儲分析局部放電數(shù)據。而直流高壓電器設備的局部放電特點決定了必須長對間連續(xù) 不間斷地存儲分析局部放電數(shù)據，因為只有這樣，才能有效客觀地評價直流髙壓電器設備的 局部放電水平。申請人在研究中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的模擬技術無法存儲大量數(shù)據，因此，無法將其
應用到直流高壓電器設備局放測量上，必須釆用先進的數(shù)字技術。 發(fā)明內容
本實用新型的目的是，針對上述現(xiàn)有技術存在的不足進行改進，提出并設計一種能有效檢 測交直流特/超高壓輸變電設備局部放電的數(shù)字式交直流局部放電檢測裝置。
本實用新型技術解決方案是，采用工控機、顯示存儲打印設備，其特征在于，由檢測阻 抗、程控放大濾波電路、兩個A/D轉換電路、CPLD (可編程邏輯陣列)電路、FIFO (先進 先出存儲器)電路、工控機及顯示存儲打印設備組成，檢測阻抗接程控放大濾波電路的輸入 端；程控放大濾波電路的輸出接一個A/D轉換電路的輸入端，該A/D轉換電路的數(shù)據總線輸 出接CPLD電路的數(shù)據總線輸入端，CPLD電路的一個輸出采樣控制線接該A/D轉換電路的 輸入控制端；CPLD電路的另一個輸出控制線接另一 A/D轉換電路；CPLD電路的另一個輸 出控制線接程控放大濾波電路的輸入控制端；A/D轉換電路的數(shù)據總線輸出接CPLD電路的 數(shù)據總線輸入端；CPLD電路的數(shù)據總線輸出接FIFO電路的輸入端；FIFO電路的數(shù)據總線 輸出接工控機7的數(shù)據輸入端；工控機輸出接顯示存儲打印設備。
程控放大濾波電路由一個放大濾波集成電路TLC1068及一個放大濾波集成電路TLC1569 組成，
一個A/D轉換電路是由一個模數(shù)轉換集成電路TLC5510A芯片、電壓基準集成電路 REF19犯S芯片、總線收發(fā)器74ACT245T芯片、40MHz有源晶振JZ1組成。
另一 A/D轉換電路是由一個集成放大電路LF355N8芯片、一個模數(shù)轉換集成電路 ADC0820BCDW芯片組成。
CPLD電路是由一個大規(guī)?？删幊踢壿嬮T陣列EPM570QC144芯片及其JTAG編程接口 J5組成。
FIFO電路是由一個大容l:先進先出存儲器電路CY7C42X1芯片組成。
本實用新型的有益效果是，根據直流放電的特性，主要應用大容量CPLD技術提高系統(tǒng) 集成度，既增加裝置可靠性又可有效降低成本、裝置同時采用表面安裝工藝(SMD)生產，
進一步裝置可靠性；釆用通用PC總線接口進一步降低成本；采用先進的數(shù)字信號處理技術，
可以有效地對交直流特/超高壓輸變電設備局部放電的特性進行準確、充分的分析和統(tǒng)計，抗
干擾能力強。


圖l，本實用新型的系統(tǒng)原理框圖
圖2，本實用新型的程控放大濾波電路2的電路原理圖； 圖3，本實用新型的A/D轉換電路3及4的電路原理圖； 圖4,本實用新型的CPLD (可編程邏輯陣列)5的電路原理圖； 圖5，本實用新型的工控機的電路原理圖6，本實用新型的FIFO電路(先進先出存儲器)6的電路原理圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
如圖l、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示，本實用新型由檢測阻抗l、程控放:fc濾波電 路2、 A/D轉換電路3及4、 CPLD (可編程邏輯陣列)電路5、 FIFO (先進先出存,)電 路6、工控機7及顯示存儲打印設備8組成，檢測阻抗1接至程控放大濾被電路2,入端 IN1;程控放大濾波電路2的輸出LFOUT2接至A/D轉換電路3的輸入端19腳Viii; A/D轉 換電路3的數(shù)據總線輸出RD1-RD8接至CPLD電路5的數(shù)據總線輸入端RD1-RB8; CPLD 電路5的一個輸出采樣控制線53腳SMCLK接至A/D轉換電路3的輸入控制端12腳和1腳 SMCLK; CPLD電路5的另一個輸出控制線13腳WPDV接至A/D轉換電路4的6腳WPDV;CPLD電路5的另一個輸出控制線11腳CLKQ接至程控放大濾波電路2的輸入控綱端CLKQ; A/D轉換電路4的數(shù)據總線輸出RD1-RD8接至CPLD電路5的數(shù)據總維晚入端1D1*RD8; CPLD電路5的數(shù)據總線輸出WD1-WD8接至FIFO電路6的輸入端WD1-WD8: FIFO電路 6的數(shù)據總線輸出SD0-SD7接至工控機7的數(shù)據輸入端SD0-SD7;工控機7輸出至顯示存儲 打印設備8。本實用新型采用了硬件流水線和大緩存軟件數(shù)據處理兩大技術，其中，硬件流 水線由0 0)+FIFO組成，局部信號通過檢瀰阻抗單元電路l、程控放大濾波單無電路2輸 入A/D轉換器3 (圖3中TLC5510), CPLD (圖4中EPM570QC144)還分別與程控放大濾 波單元電路2配連,試驗電壓通過另一個A/D轉換器4(圖3中ADC0820BCDW)輸入CPLD; CPLD和FIFO (圖5中CY7C42X1)都使用同一個時鐘，CPLD控制A/D轉換器商速采樣， 根據同步的零標信號對數(shù)據進行同步預處理，然后不間斷地寫入FIFO，同時與FIFO配連的 工控主機實時不間斷地讀取FIFO的數(shù)據。圖2中TLC1068和TCL1569組成放大濾波電路， 對信號進行選擇性濾波。程控放大濾波電路2由一個放大濾波集成電路TXC1068及一個放大 濾波集成電路TLC1569組成，A/D轉換電路3是由一個模數(shù)轉換集成電路TLC5510A芯片、 電壓基準集成電路REF198ES芯片、總線收發(fā)器74ACT245T芯片、40MHz有源晶振JZ1組 成。A/D轉換電路4是由一個集成放大電路LF355N8芯片、 一個模數(shù)轉換集成電路 ADC0820BCDW芯片組成。CPLD電路5是由一個大規(guī)?？删幊踢壿嬮T陣列EPM570QC144 芯片及其JTAG編程接口 J5組成。FIFO電路6是由一個大容量先進先出存儲維電路 CY7C42X1芯片組成。
本實用新型的工作原理、信號處理流程如下如圖1所示，局放信號由檢翻阻掬稱合、 傳輸至主機，先對其進行程控放大、濾波，將其調整到合適水平，再進行M)轉換。經CPLD 處理后送至FIFO,工控主機實時讀取FIFO的數(shù)據后，對數(shù)據進行分析和統(tǒng)計等處,再顯
示出來或存儲下來以后再用，必要時打印相關波形數(shù)據等。零標信號用于局放信號采樣同步。
本裝置同時采集試驗電壓信號，方便局放分析和統(tǒng)計。
為達到長時間連續(xù)不間斷存儲分析局部放電數(shù)據的目的，本裝置采用了兩大核心技術-
硬件流水線和大緩存軟件數(shù)據處理。硬件流水線由0 ￡0+FIFO組成，CPLD和FIFO都使 用同一個時鐘，CPLD控制A/D高速采樣，根據同步的零標信號對數(shù)據迸行同步預處理，然 后不間斷地寫入FIFO,同時工控主機實時不間斷地讀取FIFO的數(shù)據，這樣一條流水線保證 了邊髙速采樣邊讀數(shù)，從而最大限度提高傳輸速度，為實現(xiàn)長時間連續(xù)不間斷存儲分析局部 放電數(shù)據打下硬件基礎。同時這條硬件流水線不僅保證了能夠不間斷傳輸局部放電數(shù)據，而 且因為流水線是以A/D采樣的速度同步高速運行的，從而最大限度地保窗了局都放電的主要 波形數(shù)據，有利于后續(xù)的局放分析和統(tǒng)計。大緩存軟件數(shù)據處理技術主要是軟件處理技術， 是利用windows平臺大容量存儲器來緩存從FIFO中讀進來的局都放電數(shù)據，從而滿足后續(xù) 處理的需要。具體敘述如下軟件為驅動、專用DLL (動態(tài)鏈接庫)、主程序三層結構，驅動 負責從FIFO取數(shù)，再傳給DLL、同時發(fā)送命令給硬件；DLL從系統(tǒng)申請大容量緩存，將驅 動傳來的數(shù)據以數(shù)據塊的形式編組存入緩存中，同時響應主程序的取數(shù)謝求，將先進入緩存 的一個數(shù)據塊傳給主程序，如此形成一個軟件FIFO,先進先出順序傳數(shù)，數(shù)據都是以數(shù)據塊 的方式在系統(tǒng)內傳輸處理，加快處理速度；主程序對數(shù)據迸行分析和統(tǒng)計等處理后顯示出來 或存儲、打印，同時負責人機接口界面。軟件是運行在windows平臺下，因此充分運用操作 系統(tǒng)多任務分時處理特性，創(chuàng)建多個進程完成大流量的取數(shù)、傳數(shù)、處理、顯示等數(shù)據處理 流程，從而達到長時間連續(xù)不間斷存儲分析局部放電數(shù)據的目的。
本實用新型的總體性能指標如下-
全程控放大，程控濾波，增益范圍>120( ;
線性度誤差《±5%;
脈沖重復率的測量誤差《±2%;
測量帶寬10kHz 500kHz;
具有1小時以上的長時間記錄局放信號的能力； 具有電壓測i功能，其精度《±5%; 能記錄ti時刻的qi及試驗電壓Ui; 數(shù)字顯示時刻《1S;
具有抑制背景噪聲的雙極性閥值顯示及設定功能； 具有RV抗干擾功能淵世裝置；
本實用新型數(shù)字式交直流局部放電檢溯裝置根據直流放電的特性，設計了如上所述的 A/D采樣等硬件電路，編寫了數(shù)據分析和統(tǒng)計等處理的軟件，實現(xiàn)了相應的抗干擾處理功能。 能有效應用于交直流髙壓電器的局部放電測量。
權利要求1、一種數(shù)字式交直流局部放電檢測裝置，采用工控機、顯示存儲打印設備，其特征在于，由檢測阻抗(1)、程控放大濾波電路(2)、兩個A/D轉換電路(3)、(4)、CPLD電路(5)、FIFO電路(6)、工控機(7)及顯示存儲打印設備(8)組成，檢測阻抗(1)接至程控放大濾波電路(2)的輸入端；程控放大濾波電路(2)的輸出接至A/D轉換電路(3)的輸入端；A/D轉換電路(3)的數(shù)據總線輸出接至CPLD電路(5)的數(shù)據總線輸入端；CPLD電路(5)的一個輸出采樣控制線接至A/D轉換電路(3)的輸入控制端；CPLD電路(5)的另一個輸出控制線接至A/D轉換電路(4)；CPLD電路(5)的另一個輸出控制線接至程控放大濾波電路(2)的輸入控制端；A/D轉換電路(4)的數(shù)據總線輸出接至CPLD電路(5)的數(shù)據總線輸入端；CPLD電路(5)的數(shù)據總線輸出接至FIFO電路(6)的輸入端；FIFO電路(6)的數(shù)據總線輸出接至工控機(7)的數(shù)據輸入端；工控機(7)輸出至顯示存儲打印設備(8)。
2、 根據權利要求1所述的數(shù)字式交直流局部放電檢測裝置，其特征在于，程控放大濾波 電路(2)由一個放大濾波集成電路TLC1068及一個放大濾波集成電路TLC1569組成。
3、 根據權利要求1所述的數(shù)字式交直流局部放電檢測裝置，其特征在于，A/D轉換電路(3) 是由一個模數(shù)轉換集成電路TLC5510A芯片、電壓基準集成電路REF198ES芯片、總線 收發(fā)器74ACT245T芯片、40MHz有源晶振JZ1組成。
4、 根據權利要求1所述的數(shù)字式交直流局部放電檢測裝置，其特征在于，A/D轉換電路(4) 是由一個集成放大電路LF355N8芯片、 一個模數(shù)轉換集成電路ADC0820BCDW芯片組 成。
5、 根據權利要求1所述的數(shù)字式交直流局部放電檢糊裝置，其特征在于，CPLD電路(5) 是由一個大規(guī)模可編程邏輯門陣列EPM570QC144芯片及其JTAG編程接口 J5組成。
6、 根據權利要求1所述的數(shù)字式交直流局部放電檢測裝置，其特征在于，F(xiàn)IFO電路(6) 是由一個大容量先進先出存儲器電路CY7C42X1芯片組成。
專利摘要本實用新型涉及數(shù)字式交直流局部放電檢測裝置。由檢測阻抗、程控放大濾波電路、兩個A/D轉換電路、CPLD電路、FIFO電路、工控機及顯示存儲打印設備組成。檢測阻抗接程控放大濾波電路的輸入端；程控放大濾波電路的輸出接A/D轉換電路的輸入端；A/D轉換電路的輸出接至CPLD電路輸入端；CPLD電路的一個輸出接A/D轉換電路的輸入控制端；CPLD電路的一個輸出接A/D轉換電路；CPLD電路的另一個輸出接程控放大濾波電路的輸入控制端；A/D轉換電路的數(shù)據總線輸出接CPLD電路的數(shù)據總線輸入端；CPLD電路的數(shù)據總線輸出接FIFO電路的輸入端；FIFO電路的輸出接工控機；工控機輸出至顯示存儲打印設備。
文檔編號G01R31/12GK201060250SQ20072008507
公開日2008年5月14日 申請日期2007年6月4日 優(yōu)先權日2007年6月4日
發(fā)明者伍志榮, 關慶華, 羅先中, 聶德鑫, 鄧建鋼 申請人:國網武漢高壓研究院