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一種多通道局部放電高速采集卡的制作方法

文檔序號:12532554閱讀:618來源:國知局
一種多通道局部放電高速采集卡的制作方法與工藝

本實用新型涉及一種工控機板卡,具體涉及一種多通道局部放電高速采集卡。



背景技術:

局部放電檢測是檢驗電力設備絕緣性能的主要方法。過去要檢驗設備是否發(fā)生局部放電,大多采用停機放電試驗的方法。這種方法不僅對設備性能有一定程度的破壞,而且會影響經濟效益。更主要的是停機檢測不可能經常進行,時間跨度比較大,不能保證及時發(fā)出局部放電警報,嚴重的情況下會使電力設備報廢,給企業(yè)和國家造成巨大的損失。

GIS中發(fā)生局部放電是絕緣缺陷處的局部擊穿,同時會產生一個前沿很陡的脈沖電流,并以電磁波的形式向周圍輻射傳播。局部放電的擊穿過程越快,脈沖電流的前沿陡度越大,則輻射電磁波的頻率越高。SF6氣體的絕緣強度遠高于空氣,因此相同形狀的放電間隙,在SF6氣體中發(fā)生放電所產生的電磁波頻率要遠高于普通的空氣中放電。GIS設備產生的局部放電信號的頻率范圍位于超高頻(UHF)段,約為300MHz~1500MHz。

由于導體支撐和氣室隔離的需要,GIS設備內部有很多的盤式絕緣子安裝在連接法蘭之間。盤式絕緣子使金屬法蘭盤之間存在一個很小的絕緣縫隙,當GIS內部的UHF信號傳播到盤式絕緣子處時,部分信號會通過此絕緣縫隙輻射到GIS設備的體外。該信號不是簡單的通過縫隙從GIS內部傳播到外部,UHF信號流過GIS殼體時在縫隙處會產生二次輻射,且縫隙寬度不會對輻射強度產生決定性影響。因此,在GIS體外的盤式絕緣子處安放天線,則可以傳感到GIS設備內部的UHF局部放電信號。當UHF信號在空氣中傳播時,其強度衰減很快。即使GIS設備鄰近存在其它UHF干擾源,其影響范圍也較小,不會對遠處的局部放電測量產生干擾。因此,在UHF頻段進行局部放電信號的傳感檢測,能夠獲得較高的信噪比。



技術實現(xiàn)要素:

本實用新型的目的是提供一種多通道局部放電高速采集卡,本實用新型有效解決了現(xiàn)有停機放電試驗方法時間跨度大、影響經濟效益且可能損壞設備的技術問題。

本實用新型的目的是以下述方式實現(xiàn)的:

一種多通道局部放電高速采集卡,包括依次連接的檢波調理模塊、模數(shù)轉換芯片、FPGA芯片和ARM核心板,所述檢波調理模塊和模數(shù)轉換芯片單向連接,所述模數(shù)轉換芯片和FPGA芯片之間、所述FPGA芯片和ARM核心板之間為雙向連接,所述采集卡還包括一外觸發(fā)信號產生電路,所述外觸發(fā)信號產生電路和FPGA芯片之間單向連接,所述檢波調理模塊的輸入端和高頻傳感器相連接,所述ARM核心板通過網口或USB口和客戶端相連。

所述外觸發(fā)信號產生電路包括依次單向連接的接線端子、電壓互感器、放大電路和波形變換電路,所述接線端子輸入端與220V市電相連接。

所述檢波調理模塊外部采用金屬殼屏蔽包裹,通過螺栓固定于所述采集卡的前端。

所述檢波調理模塊和模數(shù)轉換芯片分別設有4個通道。

所述采集卡上設置兩個檢波調理模塊和兩個模數(shù)轉換芯片。

所述FPGA芯片通過SPI總線與ARM核心板上的ARM處理器相連。

所述ARM核心板上設置兩片32MB的SDRAM和一片512MB的FLASH存儲器。

所述高頻傳感器的檢測頻率為300MHz~1500MHz。

相對于現(xiàn)有技術,本實用新型能夠對變壓器、GIS組合電器、開關柜、電纜等高壓設備實現(xiàn)1至8通道的局部放電檢測,對放電信號采用高速AD進行采樣,對采樣信號進行實時統(tǒng)計處理,并在高速采集卡上建立服務器,通過TCP/IP協(xié)議對采集的信號進行實時傳輸,供后端可視化軟件分析使用。

附圖說明

圖1是本實用新型的原理圖。

圖2是本實用新型的結構示意圖。

圖3是本實用新型的外觸發(fā)信號產生電路的結構示意圖。

其中,附圖標記說明如下:

1、采集卡;2、通道;3、模數(shù)轉換芯片;4、FPGA芯片;5、ARM核心板;6、外觸發(fā)信號產生電路、7、檢波調理模塊;8、螺栓;9、通道接口;10、機箱連接槽。

具體實施方式

如圖1所示,本實用新型的多通道局部放電高速采集卡,包括依次連接的檢波調理模塊7、模數(shù)轉換芯片3、FPGA芯片4和ARM核心板5,檢波調理模塊7和模數(shù)轉換芯片3單向連接,模數(shù)轉換芯片3和FPGA芯片4之間、FPGA芯片4和ARM核心板5之間為雙向連接,采集卡1還包括一外觸發(fā)信號產生電路6,外觸發(fā)信號產生電路6和FPGA芯片4之間單向連接,檢波調理模塊7的輸入端和高頻傳感器相連接,ARM核心板5通過網口或USB口和客戶端相連。檢波調理模塊7和模數(shù)轉換芯片3分別設有4個通道。采集卡1上設置兩個檢波調理模塊7和兩個模數(shù)轉換芯片3。FPGA芯片4通過SPI總線與ARM核心板5上的ARM處理器相連。高頻傳感器的檢測頻率為300MHz~1500MHz。

ARM核心板5采用插針的形式與采集卡1相連接,采集卡1提供了雙排插針用于其固定,同時通過雙排插針實現(xiàn)給ARM核心板5供電、數(shù)據交換等功能。ARM核心板5上存儲器包括SDRAM 和FLASH:系統(tǒng)配置了兩片32MB 的SDRAM,用作ARM處理器的內存;一片512MB 的Nand Flash,用以存儲ARM處理器的程序及數(shù)據。ARM核心板內嵌Linux操作系統(tǒng),可通過采集卡上的網口進行核心板應用程序的下載與維護。

如圖3所示,外觸發(fā)信號產生電路6包括依次單向連接的接線端子、電壓互感器、放大電路和波形變換電路,接線端子輸入端與220V市電相連接。外觸發(fā)信號產生電路6用于采集卡采集開始時間與采集時間長度的控制。外觸發(fā)信號產生電路6采用接線端子的方式,將220VAC市電接入到采集卡中,再經過電壓互感器獲得幾mv的頻率為50HZ的正弦波交流小信號,經過一級信號放大器,得到電壓有效幅值約為3V的頻率為50HZ正弦波信號,經波形變換電路輸出頻率為50Hz的矩形波信號,輸入至FPGA芯片中。FPGA芯片根據矩形波信號的上升沿或下降沿進行AD芯片的采集與停止采集操作。

采集卡1主要完成模數(shù)信號轉換、采樣數(shù)據處理、數(shù)據傳輸、采集卡基本功能設置、工頻信號外脈沖產生等功能,可插入工控機箱的板卡。前端檢波調理模塊7包含四通道調幅模塊電路,采用金屬殼屏蔽包裹,通過螺栓固定于采集卡1前端,最高可固定2層共8通道。高頻傳感器接入前端檢波調理模塊7,并將模擬信號調幅至模數(shù)轉換芯片3采樣范圍內,模數(shù)轉換芯片3完成模擬信號數(shù)字化處理,傳送至FPGA芯片4中。FPGA芯片4通過SPI總線與ARM處理器相連,F(xiàn)PGA芯片4對采樣的數(shù)據按要求進行處理。ARM處理器內部搭建一服務器,將客戶端請求的數(shù)據通過網口傳送至客戶端。

采集卡1包括電壓轉換模塊、高速AD、FPGA、接口、調試口等,采用FPGA板4背負ARM核心板5的連接方式,通過網口和USB接口與上位機進行通信。由客戶端首先向高速采集卡1中的服務器連接,向高速采集卡1發(fā)送設置參數(shù)命令,采集卡1根據設置命令進行設置工作,設置完畢后向客戶端回復是否設置成功的消息??蛻舳讼虿杉ǚ掌靼l(fā)送讀取數(shù)據命令,采集卡1回復消息。

以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式,應當指出,對于本領域的技術人員來說,在不脫離本實用新型整體構思前提下,還可以作出若干改變和改進,這些也應該視為本實用新型的保護范圍。

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