專利名稱：用于變電站全景局放監(jiān)測信號調(diào)制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于變電站全景局放監(jiān)測的信號調(diào)制系統(tǒng)及方法，進(jìn)一步地，涉及一種轉(zhuǎn)換電路。
背景技術(shù)：
變電站的全景監(jiān)測在邏輯結(jié)構(gòu)上一般可分為過程層、間隔層、以及站控層三個層次，其中，過程層是一次設(shè)備和二次設(shè)備的結(jié)合面，其主要功能是進(jìn)行輸變電設(shè)備的特征參數(shù)的檢測、狀態(tài)參數(shù)的在線檢測與統(tǒng)計、操作控制的執(zhí)行等任務(wù)；間隔層的主要功能是進(jìn)行本間隔過程層實時數(shù)據(jù)信息的匯總、數(shù)據(jù)處理、實施對一次設(shè)備實施保護(hù)控制功能，具有承上啟下的作用；站控層主要任務(wù)是匯總?cè)镜膶崟r數(shù)據(jù)信息，對全站的運(yùn)行狀況進(jìn)行質(zhì)量評估，將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送往調(diào)度或控制中心并接受調(diào)度或控制中心有關(guān)控制命令，向間隔層、過程層發(fā)送控制命令等功能。局部放電是反映變電站高壓電氣設(shè)備狀態(tài)的一個重要標(biāo)志，通過對反映變電站內(nèi)部各個電氣設(shè)備的實時狀況的狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測，即獲取導(dǎo)致變電站、電纜終端和接頭等絕緣老化的故障所伴隨的局部放電和顆粒碰撞產(chǎn)生的超聲信號，就能夠獲知諸如被測電氣設(shè)備中局部放電和顆粒碰撞與工頻電場之間的關(guān)系等信息?，F(xiàn)有技術(shù)對變電站的各個電氣設(shè)備的局部放電信號監(jiān)測的應(yīng)用能力有限，尤其是不能直觀和寬范圍地獲取局部放電信號的有效值、峰值等相關(guān)特征值的信息，從而無法對變電站實現(xiàn)全面有效地全景局部放電的監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于變電站全景局放監(jiān)測的信號調(diào)制系統(tǒng)，其能夠把監(jiān)測的局部放電信號轉(zhuǎn)換為特征值信息進(jìn)行獲取，極大地擴(kuò)展了變電站全景局部放電監(jiān)測的應(yīng)用范圍。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種用于變電站全景局放監(jiān)測的信號調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于，包括用于對監(jiān)測信號進(jìn)行增益調(diào)節(jié)的放大單元；用于將經(jīng)過放大單元輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行功率電壓轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換單元；用于將經(jīng)過轉(zhuǎn)換單元輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行特征值獲取的檢測單元；以及用于將經(jīng)過檢測單元輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行控制處理的主控單元。所述的轉(zhuǎn)換單元包括對數(shù)轉(zhuǎn)換器。所述的檢測單元包括雙向開關(guān)器件，其連接第一檢測器和第二檢測器。所述的第一檢測器為峰值檢測器；所述的第二檢測器為有效值檢測器。所述的主控單元包括微處理器，所述的微處理器連接有模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和輸入輸出總線控制模塊。所述的主控單元還包括顯示模塊，其與微處理器連接。進(jìn)一步地，一種用于變電站全景局放監(jiān)測的信號調(diào)制方法，其特征在于，包括步驟一，放大單元對監(jiān)測信號進(jìn)行增益放大；步驟二，轉(zhuǎn)換單元對經(jīng)過放大單元輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行功率電壓轉(zhuǎn)換；步驟三，檢測單元對經(jīng)過轉(zhuǎn)換單元輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行特征值獲取；步驟四，主控單元對經(jīng)過檢測單元輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行控制處理。所述的步驟三具體包括檢測單元對經(jīng)過轉(zhuǎn)換單元輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行峰值檢測和有效值檢測。還包括主控單元對經(jīng)過檢測單元輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行控制處理后，顯示故障結(jié)果。進(jìn)一步地，一種轉(zhuǎn)換電路，包括用于將射頻信號轉(zhuǎn)換為電壓信號的對數(shù)轉(zhuǎn)換器；以及用于將經(jīng)過對數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的信號進(jìn)行處理的檢測器。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下的有益效果
實時監(jiān)測變電站內(nèi)各個電氣設(shè)備諸如變壓器、電抗器的局部放電信號，通過獲取其特征值的信息，能夠監(jiān)測峰值、有效值、以及頻率等的異常，及時發(fā)現(xiàn)變電站內(nèi)各個電氣設(shè)備的電氣、機(jī)械故障，為變電站的狀態(tài)檢修工作提供可靠的輔助依據(jù)。


圖1為本發(fā)明的用于變電站全景局放監(jiān)測的信號調(diào)制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理 圖2為圖1所示系統(tǒng)的具體實施例結(jié)構(gòu)示意 圖3為圖2所示實施例的放大器的一種具體電路 圖4為圖2所示實施例的峰值檢測器的一種具體電路 圖5為圖2所示實施例的有效值檢測器的一種具體電路 圖6為本發(fā)明的用于變電站全景局放監(jiān)測的信號調(diào)制方法的流程示意 圖7為本發(fā)明的轉(zhuǎn)換電路的原理圖。
具體實施例方式為了便于對發(fā)明的進(jìn)一步理解，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做進(jìn)一步地詳細(xì)說明。如圖1所示，本發(fā)明的用于變電站全景局放監(jiān)測的信號調(diào)制系統(tǒng)包括用于對監(jiān)測信號進(jìn)行增益調(diào)節(jié)的放大單元110 ;用于將經(jīng)過放大單元110輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行功率電壓轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換單元120 ;用于將經(jīng)過轉(zhuǎn)換單元120輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行特征值獲取的檢測單元130 ;以及用于將經(jīng)過檢測單元130輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行控制處理的主控單元140。圖2為圖1所示系統(tǒng)的具體實施例結(jié)構(gòu)示意圖,如圖所示,所述的放大單元110包括放大器111，所述的轉(zhuǎn)換單元120包括對數(shù)轉(zhuǎn)換器121。作為具體實施例，對數(shù)轉(zhuǎn)換器可采用AD8306，可以在100 dB動態(tài)范圍內(nèi)對輸入信號進(jìn)行精確對數(shù)(dB)測量(RSSI函數(shù))，并提供可編程限幅器輸出，工作頻率范圍為5 MHz至400 MHz0所述的檢測單元130包括雙向開關(guān)器件131，其連接第一檢測器135和第二檢測器136。所述的第一檢測器135為峰值檢測器；所述的第二檢測器136為有效值檢測器。所述的主控單元140包括微處理器143，所述的微處理器143連接有ADC模塊145和輸入輸出總線控制模塊147，輸入輸出總線控制模塊147還連接有DAC模塊144。所述的主控單元140還包括顯示模塊149，其與微處理器143連接。作為具體實施例，微處理器143采用ARM。當(dāng)然，作為實施例的變形，主控單元也可以用FPGA設(shè)計完成。圖3為圖2所示實施例的放大器的一種具體電路圖，如圖所示，Ul的同向輸入端用于輸入信號，反向輸入端連接電阻R13的一端和R14的一端，電阻R13的另一端接地，電阻R14的另一端連接Ul的輸出端，電阻R13和R14為反饋電阻，與Ul組成一個同向放大電路。作為具體實施例，Ul可以采用AD825。圖4為圖2所示實施例的峰值檢測器的一種具體電路圖，如圖所示，U3的同向輸入端連接上一級的信號輸出端，反向輸入端連接電阻R24的一端和電阻R25的一端,R25的另一端與U2的反向輸入端和輸出端連接，R24的另一端連接二極管Dl的正極，Dl的負(fù)極連接U3的輸出端和二極管D2的正極，D2的負(fù)極連接U2的同向輸入端和電容C2的一端，C2的另一端接地，信號經(jīng)過U2和U3之后，其峰值量被保持在電容C2內(nèi)，然后可以輸出峰值。作為具體實施例，U2和U3可以采用AD825。圖5為圖2所示實施例的有效值檢測器的一種具體電路圖，如圖所示，U4的pi腳連接電容C4的一端和電阻R22的一端，C4的另一端與U4的COM腳和UTO腳相接，R22的另一端連接Ul的dl腳、RMSut腳和電容C9的一端，C9的另一端與U4的Cav腳連接，U4的PO腳連接電阻R20的一端，R20的另一端連接電容ClO的一端，ClO的另一端連接電阻R21的一端，R21的另一端連接電容Cll，Cll的另一端與U4的VIN腳相接，信號通過該有效值檢測器，輸出為有效值直流信號。作為具體實施例，U4可以采用AD637，該芯片提供波峰因數(shù)補(bǔ)償方案，允許以最高為10的波峰因數(shù)測量信號，額外誤差小于1%。帶寬允許測量200 mV均方根、頻率最高達(dá)600 kHz的輸入信號以及I V均方根以上、頻率最高達(dá)8 MHz的輸入信號。圖6為本發(fā)明的用于變電站全景局放監(jiān)測的信號調(diào)制方法的流程示意圖，如圖所示，包括步驟SI 10，放大單元110對監(jiān)測信號進(jìn)行增益放大；步驟S120，轉(zhuǎn)換單元120對經(jīng)過放大單元110輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行功率電壓轉(zhuǎn)換；步驟S130，檢測單元130對經(jīng)過轉(zhuǎn)換單元120輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行特征值獲取；步驟S140，主控單元140對經(jīng)過檢測單元130輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行控制處理。所述的步驟S130具體包括檢測單元130對經(jīng)過轉(zhuǎn)換單元120輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行峰值檢測和有效值檢測。作為本實施例的變形，主控單元包括顯示模塊149時，本發(fā)明的用于變電站全景局放監(jiān)測的信號調(diào)制方法還包括主控單元140對經(jīng)過檢測單元130輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行控制處理后，顯示故障結(jié)果。圖7為本發(fā)明的轉(zhuǎn)換電路的原理圖，如圖所示，包括用于將射頻信號轉(zhuǎn)換為電壓信號的對數(shù)轉(zhuǎn)換器；以及用于將經(jīng)過對數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的信號進(jìn)行處理的檢測器。該電路可以應(yīng)用到將射頻信號功率值(dB)轉(zhuǎn)換成可以采集測試的直流電壓值，檢測的范圍可以由對數(shù)轉(zhuǎn)換器的線性工作范圍進(jìn)行確定。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于變電站全景局放監(jiān)測的信號調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于，包括用于對監(jiān)測信號進(jìn)行增益調(diào)節(jié)的放大單元；用于將經(jīng)過放大單元輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行功率電壓轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換單元；用于將經(jīng)過轉(zhuǎn)換單元輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行特征值獲取的檢測單元；以及用于將經(jīng)過檢測單元輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行控制處理的主控單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)換單元包括對數(shù)轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的檢測單元包括雙向開關(guān)器件，其連接第一檢測器和第二檢測器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的第一檢測器為峰值檢測器；所述的第二檢測器為有效值檢測器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的主控單元包括微處理器，所述的微處理器連接有模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和輸入輸出總線控制模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的主控單元還包括顯示模塊，其與微處理器連接。
7.一種用于變電站全景局放監(jiān)測的信號調(diào)制方法，其特征在于，包括步驟一，放大單元對監(jiān)測信號進(jìn)行增益放大；步驟二，轉(zhuǎn)換單元對經(jīng)過放大單元輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行功率電壓轉(zhuǎn)換；步驟三，檢測單元對經(jīng)過轉(zhuǎn)換單元輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行特征值獲??；步驟四，主控單元對經(jīng)過檢測單元輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行控制處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟三具體包括檢測單元對經(jīng)過轉(zhuǎn)換單元輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行峰值檢測和有效值檢測。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，還包括主控單元對經(jīng)過檢測單元輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行控制處理后，顯示故障結(jié)果。
10.一種轉(zhuǎn)換電路，包括用于將射頻信號轉(zhuǎn)換為電壓信號的對數(shù)轉(zhuǎn)換器；以及用于將經(jīng)過對數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的信號進(jìn)行處理的檢測器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于變電站全景局放監(jiān)測的信號調(diào)制系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括用于對監(jiān)測信號進(jìn)行增益調(diào)節(jié)的放大單元；用于將經(jīng)過放大單元輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行功率電壓轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換單元；用于將經(jīng)過轉(zhuǎn)換單元輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行特征值獲取的檢測單元；以及用于將經(jīng)過檢測單元輸出的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行控制處理的主控單元。還有一種轉(zhuǎn)換電路，包括用于將射頻信號轉(zhuǎn)換為電壓信號的對數(shù)轉(zhuǎn)換器；以及用于將經(jīng)過對數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的信號進(jìn)行處理的檢測器。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是實時監(jiān)測變電站內(nèi)各個電氣設(shè)備的局部放電信號，通過獲取其特征值的信息，能夠監(jiān)測峰值、有效值、以及頻率等的異常，及時發(fā)現(xiàn)電氣、機(jī)械故障，極大地擴(kuò)展了變電站全景局部放電監(jiān)測的應(yīng)用范圍。
文檔編號G01R31/14GK102998605SQ20121052202
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者馮儒, 高源 , 任曉輝, 劉學(xué)明 申請人:山西省電力公司呂梁供電公司, 國家電網(wǎng)公司