高壓開關(guān)柜局部放電檢測系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高壓開關(guān)柜局部放電檢測系統(tǒng)及方法，以基于信息融合技術(shù)的聲電聯(lián)合在線監(jiān)測系統(tǒng)，即以采用超聲波、超高頻監(jiān)測法共同對智能高壓開關(guān)柜進行在線監(jiān)測。本發(fā)明集中了超聲波監(jiān)測法和超高頻監(jiān)測法的優(yōu)點，利用信息融合技術(shù)將得到的放電信號進行特征層和決策層的信息融合，并根據(jù)融合后的放電信息進行故障診斷。通過在線監(jiān)測及時發(fā)現(xiàn)智能高壓開關(guān)柜中的絕緣故障和放電情況，保障智能電網(wǎng)安全運行。解決了現(xiàn)有技術(shù)的超聲波檢測范圍較窄，不利于放電信息的分析；檢測裝置不能就地的顯示放電信息，不利于工作人員檢修和維護；檢測裝置不具有故障信號模式識別功能，無法判斷干擾信號造成誤警等問題。
【專利說明】高壓開關(guān)柜局部放電檢測系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高壓開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)及故障診斷方法，尤其涉及一種智能高壓開關(guān)柜的局部放電信號聲電聯(lián)合在線監(jiān)測和故障診斷。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，國家對電カ系統(tǒng)運行可靠性的要求越來越高。高壓開關(guān)柜是保證電網(wǎng)正常運行的重要環(huán)節(jié)，是電力系統(tǒng)中非常重要的電氣設(shè)備。根據(jù)中國電カ科學(xué)研究院的相關(guān)資料顯示，國家電カ公司發(fā)生的絕緣故障中大部分是由局部放電引起的。因此，通過研制ー種應(yīng)用于高壓電カ設(shè)備局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過實時在線監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患、采取措施檢修、處理，避免事故進ー步擴大，對電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。
[0003]局部放電過程除了會發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移和能量損耗外，還會產(chǎn)生電脈沖、電磁輻射、聲、光、振動以及生成一些新的物質(zhì)。局部放電檢測就是以放電所產(chǎn)生的各種現(xiàn)象為依據(jù)，通過表述該現(xiàn)象的物理量來表征局部放電的狀態(tài)。根據(jù)觀測現(xiàn)象的不同，局部放電的檢測方法可分為電測量法和非電測量法兩類。電測量法包括脈沖電流法、超高頻檢測法等；非電測量法主要包括超聲波檢測法、紅外檢測法、光檢測法、氣相色譜檢測法等。其中，超聲波檢測法和超高頻檢測法是目前使用最多并且效果較好的兩種方法。
[0004]申請?zhí)枮椤?01120244971.2”，名稱為“基于超聲信號的智能開關(guān)柜局部放電檢測裝置”通過超聲波傳感器采集開關(guān)柜局部放電信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入DSP進行處理，然后送入上位機。超聲波檢測法具有較強的抗干擾能力，檢測頻帶主要為20-180kHz，而局部放電所產(chǎn)生的放電信號十分復(fù)雜，高頻信號可達(dá)幾十GHz，超聲波檢測的檢測范圍較窄，不利于放電信息的分析。再者，上述裝置不能就地的顯示放電信息，不利于工作人員檢修和維護；并且，上述裝置不具有故障信號模式識別功能，無法判斷所得信號是放電信號還是干擾信號，容易造成誤警。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種高壓開關(guān)柜局部放電檢測系統(tǒng)及方法，以基于信息融合技術(shù)的聲電聯(lián)合在線監(jiān)測系統(tǒng)，即以采用超聲波監(jiān)測法和超高頻監(jiān)測法共同對智能高壓開關(guān)柜進行在線監(jiān)測。本發(fā)明集中了超聲波監(jiān)測法和超高頻監(jiān)測法的優(yōu)點，利用信息融合技術(shù)將得到的放電信號進行特征層和決策層的信息融合，并根據(jù)融合后的放電信息進行故障診斷。通過在線監(jiān)測及時發(fā)現(xiàn)智能高壓開關(guān)柜中的絕緣故障和放電情況，避免事故進ー步發(fā)生，保障智能電網(wǎng)安全運行。解決現(xiàn)有技術(shù)的超聲波檢測的檢測范圍較窄，不利于放電信息的分析；檢測裝置不能就地的顯示放電信息，不利于工作人員檢修和維護；檢測裝置不具有故障信號模式識別功能，無法判斷干擾信號造成誤警等一系列技術(shù)問題。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0007]—種高壓開關(guān)柜局部放電檢測系統(tǒng)，包括超聲波傳感器単元1、超聲波信號調(diào)理單元2、超高頻傳感器單元3、超高頻信號調(diào)理單元4、MCU單元5、通信單元6、系統(tǒng)電源單元7和上位機監(jiān)控單元8 ;所述超聲波傳感器單元I輸出端與超聲波信號調(diào)理單元2輸入端相連，超高頻傳感器單元3輸出端與超高頻信號處理單元4輸入端相連，超聲波信號調(diào)理單元2輸出端、超高頻信號調(diào)理單元4輸出端、通信單元6與MCU單元5相連，MCU單元5通過通信單元6與上位機監(jiān)控單元8相連并實現(xiàn)雙向通信，系統(tǒng)電源單元7為超聲波傳感器單元
1、超聲波信號調(diào)理單元2、超高頻傳感器單元3、超高頻信號調(diào)理單元4、MCU單元5、通信單元6提供電源。
[0008]可選的，所述MCU單元5包括顯示電路17、報警電路18、時鐘電路19、DSP數(shù)字信號處理器20，所述顯示電路17、報警電路18、時鐘電路19與DSP數(shù)字信號處理器20相連；所述超聲波傳感器單元I包括多個超聲波傳感器9，所述超高頻傳感器單元3包括多個超高頻傳感器13 ;所述超聲波信號調(diào)理單元2包括超聲波放大電路10、超聲波濾波電路11和A/D轉(zhuǎn)換電路12，所述超聲波傳感器9與超聲波放大電路10相連，所述超聲波放大電路10與超聲波濾波電路11相連，所述超聲波濾波電路11與A/D轉(zhuǎn)換電路12相連，所述A/D轉(zhuǎn)換電路12與DSP數(shù)字信號處理器20相連；所述超高頻信號調(diào)理單元4包括超高頻放大電路14、超聞頻濾波電路15和檢波電路16,所述超聞頻傳感器13與超聞頻放大電路14相連，所述超聞頻放大電路14與超聞頻濾波電路15相連，所述超聞頻濾波電路15與檢波電路16相連，所述檢波電路16與DSP數(shù)字信號處理器20相連。
[0009]可選的，所述超聲波濾波電路11為2階巴特沃斯低通濾波和4階巴特沃斯高通濾波相連組成的帶通濾波器，低通濾波的截止頻率為ΙΟΟΚΗζ，高通濾波的截止頻率為20KHz。
[0010]可選的，所述超高頻濾波電路15為帶通濾波電路，低通濾波的截止頻率為1500KHZ，高通濾波的截止頻率為500KHz。
[0011]可選的，所述檢波電路16為包絡(luò)檢波電路，將振蕩信號中的高頻部分濾除，保留信號的幅值和相位信息。
[0012]一種高壓開關(guān)柜局部放電檢測方法，包括:
[0013]使用多個超聲波傳感器檢測局部放電產(chǎn)生的超聲波信號，
[0014]將超聲波信號轉(zhuǎn)換成微電壓信號，
[0015]將微電壓信號進行放大，
[0016]將放大后的電壓信號進行濾波處理，然后A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，
[0017]將數(shù)字信號進行短時傅里葉加窗函數(shù)變換，得到超聲波放電信號的頻譜特征，
[0018]進行超聲波放電信號特征提取，
[0019]對各個超聲波放電信號進行特征層的信息融合，特征層信息融合采用加權(quán)平均法，即將多個超聲波放電信號加權(quán)平均后作為融合值；
[0020]使用多個超高頻傳感器檢測局部放電產(chǎn)生的超高頻信號，
[0021 ] 將超高頻信號轉(zhuǎn)換成微電壓信號，
[0022]將微電壓信號進行低噪音放大，
[0023]將放大后的信號進行濾波處理，然后進行檢波處理，
[0024]將檢波后的信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，
[0025]對數(shù)字信號進行FIR數(shù)字濾波和時頻聯(lián)合分析去除干擾信號，
[0026]進行超高頻放電信號特征提取，[0027]對各個超高頻放電信號進行特征層的信息融合，特征層信息融合采用加權(quán)平均法;
[0028]采用D-S證據(jù)理論方法進行決策層信息融合，得到放電信號的待檢模式；
[0029]將待檢模式與樣板模式進行對比，判斷出是干擾信號還是由于絕緣故障而產(chǎn)生的放電信號。
[0030]可選的，所述對超聲波信號的濾波處理為2階巴特沃斯低通濾波和4階巴特沃斯高通濾波，低通濾波的截止頻率為ΙΟΟΚΗζ，高通濾波的截止頻率為20KHz。
[0031]可選的，所述對超高頻信號的濾波處理為低通濾波的截止頻率為1500KHZ，高通濾波的截止頻率為500KHz。
[0032]可選的，所述對超高頻信號的檢波處理為進行包絡(luò)檢波，將振蕩信號中的高頻部分濾除，保留信號的幅值和相位信息。
[0033]可選的，所述對超高頻放電信號和或超聲波放電信號進行特征提取，選擇的主要特征值為視在放電量q、最大放電量相位Φ、平均放電量相位Φ、單位時間放電次數(shù)η。
[0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:采用超聲波監(jiān)測法和超高頻監(jiān)測法共同對智能高壓開關(guān)柜進行在線監(jiān)測，集中了超聲波監(jiān)測法和超高頻監(jiān)測法的優(yōu)點，避免了現(xiàn)有技術(shù)的超聲波檢測的檢測范圍較窄，不利于放電信息的分析的弊端。利用信息融合技術(shù)將得到的放電信號進行特征層和決策層的信息融合，并根據(jù)融合后的放電信息進行故障診斷；檢測裝置具有模式識別功能，可以判斷干擾信號造成誤警等技術(shù)問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0036]圖2是本發(fā)明檢測電路部分結(jié)構(gòu)圖；
[0037]圖3是本發(fā)明系統(tǒng)的模式識別流程圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0039]如圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)包括超聲波傳感器單元1、超聲波信號調(diào)理單元2、超高頻傳感器單元3、超高頻信號調(diào)理單元4、MCU單元5、通信單元6、系統(tǒng)電源單元7和上位機監(jiān)控單元8 ;所述超聲波傳感器單元I輸出端與超聲波信號調(diào)理單元2輸入端相連，超高頻傳感器單元3輸出端與超高頻信號處理單元4輸入端相連，超聲波信號調(diào)理單元2輸出端、超高頻信號調(diào)理單元4輸出端、通信單元6與MCU單元5相連,MCU單元5通過通信單元6與上位機監(jiān)控單元8相連并實現(xiàn)雙向通信，系統(tǒng)電源單元7為超聲波傳感器單元1、超聲波信號調(diào)理單元2、超高頻傳感器單元3、超高頻信號調(diào)理單元4、MCU單元5、通信單元6提供電源。
[0040]如圖2所示,所述MCU單元5包括顯示電路17、報警電路18、時鐘電路19、DSP數(shù)字信號處理器20，所述顯示電路17、報警電路18、時鐘電路19與DSP數(shù)字信號處理器20相連；所述超聲波傳感器單元I包括多個超聲波傳感器9，所述超高頻傳感器單元3包括多個超高頻傳感器13 ;所述超聲波信號調(diào)理單元2包括超聲波放大電路10、超聲波濾波電路11和A/D轉(zhuǎn)換電路12，所述超聲波傳感器9與超聲波放大電路10相連，所述超聲波放大電路10與超聲波濾波電路11相連，所述超聲波濾波電路11與A/D轉(zhuǎn)換電路12相連，所述A/D轉(zhuǎn)換電路12與DSP數(shù)字信號處理器20相連；所述超高頻信號調(diào)理單元4包括超高頻放大電路14、超聞頻濾波電路15和檢波電路16,所述超聞頻傳感器13與超聞頻放大電路14相連，所述超聞頻放大電路14與超聞頻濾波電路15相連,所述超聞頻濾波電路15與檢波電路16相連，所述檢波電路16與DSP數(shù)字信號處理器20相連。
[0041]由于開關(guān)柜體積較大，并且放電位置的不確定性，單一的傳感器難以全面、準(zhǔn)確的接收放電信號，故需采用多個傳感器，本系統(tǒng)采用了三個超聲波傳感器，在開關(guān)柜中的放置位置呈三維坐標(biāo)系結(jié)構(gòu)。超聲波傳感器9接收智能高壓開關(guān)柜局部放電產(chǎn)生的超聲波信號，并將其轉(zhuǎn)換成微電壓信號，然后送至超聲波放大電路10,超聲波放大電路10將微電壓信號進行放大，然后將放大后的電壓信號送入超聲波濾波電路11，所述超聲波濾波電路11為2階巴特沃斯低通濾波和4階巴特沃斯高通濾波相連組成的帶通濾波器，低通濾波的截止頻率為ΙΟΟΚΗζ，高通濾波的截止頻率為20KHz，經(jīng)濾波電路11進行濾波處理，得到約20KHz-100KHz的帶通濾波信號。超聲波傳感器安裝在開關(guān)柜內(nèi)部，受到環(huán)境噪聲和振動信號等一些干擾信號，濾波的目的就是濾除這些干擾信號，得到含干擾信號較少的放電信號。然后將濾波后的信號送入A/D轉(zhuǎn)換電路12中，轉(zhuǎn)換成符合DSP輸入要求的數(shù)字信號送入DSP。
[0042]同超聲波傳感器一樣，本系統(tǒng)采用三個超高頻傳感器。超高頻傳感器13接收智能高壓開關(guān)柜局部放電產(chǎn)生的超頻信號，并將其轉(zhuǎn)換成微電壓信號，然后送至超高頻放大電路14，放大電路將微電壓信號進行低噪音放大，并將放大后的信號送入超高頻濾波電路15。存在的干擾信號主要是電力設(shè)備的載波通訊和高頻保護信號(頻率范圍在30-500kHz)及無線電廣播的干擾(頻率范圍>500kHz)，所以需濾波濾除干擾信號。本系統(tǒng)的超高頻濾波電路15為帶通濾波電路，低通濾波的截止頻率為1500KHZ，高通濾波的截止頻率為500KHz。然后將信號送至檢波電路16，本系統(tǒng)中的檢波電路16為包絡(luò)檢波，其作用是從高頻信號中提取出低頻信號，將超高頻傳感器輸出的振蕩信號中的高頻部分濾除，保留信號的幅值和相位信息。經(jīng)檢波電路等處理得到的信號送入DSP。
[0043]MCU單元5主要由DSP數(shù)字信號處理器20、時鐘電路19、顯示電路17和報警電路18組成，能對所得到的放電信號進行信息融合、模式識別，并能直觀的顯示放電信息。報警電路18具有故障報警等功能，時鐘電路19為DSP數(shù)字信號處理器提供時鐘基準(zhǔn)，具有掉電數(shù)據(jù)保護功能。MCU單元5通過通信單元6與上位機監(jiān)控單元8相連并實現(xiàn)雙向通信，通信單元6主要為以太網(wǎng)通信，RS485為備用通信方式。MCU單元5將數(shù)據(jù)通過通信單元6送入后臺上位機監(jiān)控單元8，實現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測。
[0044]上位機監(jiān)控單元8具有易操作的人機交流界面，具有放電信息顯示、模式識別、歷史數(shù)據(jù)儲存和故障報警功能。通過屏幕數(shù)據(jù)顯示可以直觀的顯示放電信息的各個參數(shù)；對接收到的放電信號進行特征提取，并與已經(jīng)儲存的模型數(shù)據(jù)進行對比，判斷是否為故障放電；模式識別判斷為故障放電后，報警電路發(fā)出報警信號，提醒工作人員及時對設(shè)備進行檢修。
[0045]由于現(xiàn)場干擾信號眾多，所以必須對接受到的信號進行判斷，判別出是干擾信號還是由于絕緣故障而產(chǎn)生的放電信號，即對其進行模式識別。下面介紹本系統(tǒng)基于信息融合技術(shù)的故障放電模式識別系統(tǒng)原理及過程。[0046]如圖3所示，基于信息融合技術(shù)的高壓開關(guān)柜局部放電檢測方法，包括:
[0047]使用多個超聲波傳感器檢測局部放電產(chǎn)生的超聲波信號,將超聲波信號轉(zhuǎn)換成微電壓信號，將微電壓信號進行放大，將放大后的電壓信號進行濾波處理，所述對超聲波信號的濾波處理為2階巴特沃斯低通濾波和4階巴特沃斯高通濾波，低通濾波的截止頻率為ΙΟΟΚΗζ，高通濾波的截止頻率為20KHz，然后A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，DSP數(shù)字信號處理器將數(shù)字信號進行短時傅里葉加窗函數(shù)變換，得到超聲波放電信號的頻譜特征，進行超聲波放電信號特征提取。
[0048]使用多個超高頻傳感器檢測局部放電產(chǎn)生的超高頻信號，將超高頻信號轉(zhuǎn)換成微電壓信號，將微電壓信號進行低噪音放大，將放大后的信號進行濾波處理，所述對超高頻信號的濾波處理為低通濾波的截止頻率為1500KHZ，高通濾波的截止頻率為500KHz，然后進行檢波處理，所述對超高頻信號的檢波處理為進行包絡(luò)檢波，將振蕩信號中的高頻部分濾除，保留信號的幅值和相位信息，將檢波后的信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，DSP數(shù)字信號處理器對數(shù)字信號進行FIR數(shù)字濾波和時頻聯(lián)合分析去除干擾信號，進行超高頻放電信號特征提取。
[0049]特征提取是模式識別中的重要一步，放電信息具有十分復(fù)雜的放電特征，即放電原始特征空間維數(shù)很高，特征選擇就是從這些原始特征中挑選出一些最有效的特征以達(dá)到降低特征空間維數(shù)的目的。特征空間中，由各個特征值組成的向量稱為特征向量，兩個特征向量之間的距離是它們相似度的一種很好度量。如果在特征空間中，同一類別的特征距離很近，而不同類別的特征距離很遠(yuǎn)，分類就比較容易實現(xiàn)。所以我們選擇的特征應(yīng)該使得放電信息聚集在一類，干擾信號聚集在一類，并且使這兩類之間的距離盡可能大。本系統(tǒng)選擇的主要特征值為視在放電量q、最大放電量相位Φ、平均放電量相位Φ、單位時間放電次數(shù)η。為方便分析和計算，在本系統(tǒng)中上述距離指歐氏距離，因此，本系統(tǒng)采用按歐氏距離度量的特征提取方法。
[0050]特征提取之后，DSP數(shù)字信號處理器對各個超聲波放電信號進行特征層的信息融合，從而實現(xiàn)對信號的信息壓縮，有利于后續(xù)處理。特征層信息融合采用最簡單和直觀的加權(quán)平均法，即將多個超聲波傳感器提供的冗余信息進行加權(quán)平均后作為融合值。此融合值即認(rèn)為是最終的超聲波放電信息記入數(shù)據(jù)庫并作后續(xù)處理，還能夠由顯示電路17直觀顯示供監(jiān)測人員實時監(jiān)測。同樣的，DSP數(shù)字信號處理器對各個超高頻放電信號進行特征層的信息融合，采用加權(quán)平均法對多個信號進行加權(quán)平均后作為融合值，融合值即認(rèn)為是最終的超高頻放電信息記入數(shù)據(jù)庫并作后續(xù)處理。
[0051]DSP數(shù)字信號處理器將特征層融合后的超聲波放電信號和超高頻放電信號進行決策層的信息融合，為故障診斷模式識別提供最終、最直接的判斷依據(jù)。決策層融合是以特征層融合的輸出作為輸入的，采用D-S證據(jù)理論，得到放電信號的待檢模式。
[0052]將待檢模式與樣板模式進行對比，判斷出是干擾信號還是由于絕緣故障而產(chǎn)生的放電信號。樣板模式首先由典型的局部放電仿真結(jié)果和大量實踐中已獲得的放電模式組成；后續(xù)由經(jīng)確認(rèn)后的放電模式不斷補充，形成更全面的樣板系統(tǒng)。
[0053]D-S證據(jù)理論的基本策略是把證據(jù)集合劃分為若干相互獨立的部分，所有的獨立部分構(gòu)成一個有限集合，稱為識別框架，并分別利用它們對識別框架獨立進行判斷。每一證據(jù)下對識別框架中每個假設(shè)都存在一組判斷信息，稱之為該證據(jù)的信度函數(shù)，其相應(yīng)的概率分布為該信度函數(shù)所對應(yīng)的基本概率分配函數(shù)。根據(jù)不同證據(jù)下對某一假設(shè)的判斷，按照某一規(guī)則進行信息融合，即對該假設(shè)進行各信度函數(shù)的綜合，可形成綜合證據(jù)下對該假設(shè)的總的信任程度，進而分別求出所有假設(shè)在綜合證據(jù)下的信任程度。
[0054]本系統(tǒng)基于D-S證據(jù)理論的模式識別診斷步驟如下:
[0055]I)選取放電特征。本系統(tǒng)中，目標(biāo)信息來自多個超聲波傳感器和多個超高頻傳感器，選取的主要特征為視在放電量q、最大放電量相位Φ、平均放電量相位Φ、單位時間放電次數(shù)η ；
[0056]2)分析決策問題，構(gòu)造識別框架；
[0057]3)針對目標(biāo)信息系統(tǒng)，構(gòu)造基于識別框架的證據(jù)體；
[0058]4)根據(jù)所收集的證據(jù)體，結(jié)合識別框架中各獨立部分的特點，確定出各證據(jù)體的可信度分配；
[0059]5)由可信度分配分別計算單證據(jù)體作用下識別框架中各獨立部分的信度區(qū)間；
[0060]6)利用D-S組合規(guī)則計算所以證據(jù)體聯(lián)合作用下的基本可信度分配和信度區(qū)間；
[0061]7)根據(jù)具體問題構(gòu)造相應(yīng)的決策規(guī)則，根據(jù)決策規(guī)則得出決策結(jié)論。
[0062]除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓開關(guān)柜局部放電檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括超聲波傳感器単元(1)、超聲波信號調(diào)理單元(2)、超高頻傳感器単元(3)、超高頻信號調(diào)理單元(4)、MCU単元(5)、通信単元(6)、系統(tǒng)電源單元(7)和上位機監(jiān)控單元(8);所述超聲波傳感器単元(1)輸出端與超聲波信號調(diào)理單元(2)輸入端相連，超高頻傳感器単元(3)輸出端與超高頻信號處理單元(4)輸入端相連，超聲波信號調(diào)理單元(2)輸出端、超高頻信號調(diào)理單元(4)輸出端、通信單元(6)與MCU單元(5)相連,MCU單元(5)通過通信單元(6)與上位機監(jiān)控單元(8)相連并實現(xiàn)雙向通信，系統(tǒng)電源単元(7)為超聲波傳感器単元(1)、超聲波信號調(diào)理單元(2)、超高頻傳感器単元(3)、超高頻信號調(diào)理單元(4)、MCU単元(5)、通信単元(6)提供電源。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)柜局部放電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述MCU単元(5)包括顯示電路(17)、報警電路(18)、時鐘電路(19)、DSP數(shù)字信號處理器(20)，所述顯示電路(17)、報警電路(18)、時鐘電路(19)與DSP數(shù)字信號處理器(20)相連；所述超聲波傳感器単元(1)包括多個超聲波傳感器(9 )，所述超高頻傳感器単元(3 )包括多個超高頻傳感器(13);所述超聲波信號調(diào)理單元(2)包括超聲波放大電路(10)、超聲波濾波電路(11)和A/D轉(zhuǎn)換電路(12)，所述超聲波傳感器(9)與超聲波放大電路(10)相連，所述超聲波放大電路(10)與超聲波濾波電路(11)相連，所述超聲波濾波電路(11)與A/D轉(zhuǎn)換電路(12)相連，所述A/D轉(zhuǎn)換電路(12)與DSP數(shù)字信號處理器(20)相連；所述超高頻信號調(diào)理單元(4)包括超聞頻放大電路(14)、超聞頻濾波電路(15)和檢波電路(16),所述超聞頻傳感器(13)與超聞頻放大電路(14)相連,所述超聞頻放大電路(14)與超聞頻濾波電路(15)相連，所述超高頻濾波電路(15)與檢波電路(16)相連，所述檢波電路(16)與DSP數(shù)字信號處理器(20)相連。
3.如權(quán)利要求2所述的高壓開關(guān)柜局部放電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲波濾波電路(11)為2階巴特 沃斯低通濾波和4階巴特沃斯高通濾波相連組成的帶通濾波器，低通濾波的截止頻率為ΙΟΟΚΗζ，高通濾波的截止頻率為20KHz。
4.如權(quán)利要求2所述的高壓開關(guān)柜局部放電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述高頻濾波電路(15)為帶通濾波電路，低通濾波的截止頻率為1500KHZ，高通濾波的截止頻率為500KHz。
5.如權(quán)利要求2所述的高壓開關(guān)柜局部放電檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述檢波電路(16)為包絡(luò)檢波電路，將振蕩信號中的高頻部分濾除，保留信號的幅值和相位信息。
6.一種如權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)柜局部放電檢測系統(tǒng)的檢測方法，其特征在干， 使用多個超聲波傳感器檢測局部放電產(chǎn)生的超聲波信號， 將超聲波信號轉(zhuǎn)換成微電壓信號， 將微電壓信號進行放大， 將放大后的電壓信號進行濾波處理，然后A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號， 將數(shù)字信號進行短時傅里葉加窗函數(shù)變換，得到超聲波放電信號的頻譜特征， 進行超聲波放電信號特征提取， 對各個超聲波放電信號進行特征層的信息融合，特征層信息融合采用加權(quán)平均法，即將多個超聲波放電信號加權(quán)平均后作為融合值； 使用多個超高頻傳感器檢測局部放電產(chǎn)生的超高頻信號， 將超高頻信號轉(zhuǎn)換成微電壓信號， 將微電壓信號進行低噪音放大，將放大后的信號進行濾波處理，然后進行檢波處理， 將檢波后的信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號， 對數(shù)字信號進行FIR數(shù)字濾波和時頻聯(lián)合分析去除干擾信號， 進行超高頻放電信號特征提取， 對各個超高頻放電信號進行特征層的信息融合，特征層信息融合采用加權(quán)平均法； 采用D-S證據(jù)理論方法進行決策層信息融合，得到放電信號的待檢模式； 將待檢模式與樣板模式進行對比，判斷出是干擾信號還是由于絕緣故障而產(chǎn)生的放電信號。
7.如權(quán)利要求6所述的高壓開關(guān)柜局部放電檢測系統(tǒng)的檢測方法，其特征在干，所述對超聲波信號的濾波處理為2階巴特沃斯低通濾波和4階巴特沃斯高通濾波，低通濾波的截止頻率為ΙΟΟΚΗζ，高通濾波的截止頻率為20KHz。
8.如權(quán)利要求6所述的高壓開關(guān)柜局部放電檢測系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于，所述對超高頻信號的濾波處理為低通濾波的截止頻率為1500KHZ，高通濾波的截止頻率為500KHz。
9.如權(quán)利要求6所述的高壓開關(guān)柜局部放電檢測系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于，所述對超高頻信號的檢波處理為進行包絡(luò)檢波，將振蕩信號中的高頻部分濾除，保留信號的幅值和相位信息。
10.如權(quán)利要求6所述的高壓開關(guān)柜局部放電檢測系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于，對超高頻放電信號和或超聲波放電信號進行特征提取，選擇的主要特征值為視在放電量q、最大放電量相位Φ、平均放電量相位Φ、單位時間放電次數(shù)η。
【文檔編號】G01R31/12GK103454564SQ201310369295
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】曾慶軍, 周成民, 章飛 申請人:江蘇科技大學(xué)