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局放檢測定位方案

系統范圍

  該系統由超聲波探頭、遠端高速搜集模塊、本地模塊和搜集分析軟件構成。超聲波探頭選用壓電陶瓷傳感器,中心頻率30kHz、60dB頻帶范圍20kHz110kHz,靈敏度峰值>80dB,在掩蓋GIS局部放電超聲波信號范圍的同時,避免了低頻噪聲的干擾[17]。

  超聲波信號經遠端高速搜集模塊進行高速搜集,同時也會進行電光轉換;遠端模塊與本地模塊選用光纖傳輸技術進行數據傳輸,使用光脈沖觸發保證每個遠端模塊同步搜集,成功處理下場放信號搜集進程中的同步問題和抗電磁干擾問題;本地模塊將數據進行光電轉換后,由電信號轉換為數字信號,經過用戶數據報協議(UDP)傳輸到便攜式計算機,后由檢測軟件對數據進行濾波、顯現、存儲和分析。系統組成。

遠端高速搜集模塊

  遠端高速搜集模塊為本地模塊供應1組時間同步的電流和電壓采樣值,由低功耗主控模塊(CPLD),高精度模數轉換(ADC)模塊,同步脈沖解調模塊,數據發送模塊,光同步輸進口等外設組成。其功用是從超聲波傳感器獲取電壓的模擬信號,當即就地進行模數轉換和電光轉換,轉換后的光數字信號經過光纖傳輸到本地模塊。

  遠端高速搜集模塊經過外部輸入的高速率搜集脈沖,在時鐘同步性情況下控制高速高精度ADC進行同步搜集,大采樣率為500kHz,完全滿足超聲波信號對采樣率的要求。經過測驗,遠端高速搜集模塊直流搜集過失<0.03%,板間通道同步性<100ns,相鄰板之間同步性<200ns,搜集模塊作業溫度范圍?40℃70℃,然后保證了系統數據搜集的精度和高度可靠性。遠端高速搜集模塊作業原理圖如圖2所示,AD1AD44個轉換通道。

光纖傳輸技術

  超聲波局部放電信號經過遠端高速搜集模塊搜集轉換之后,能否高速可靠地傳輸到本地模塊,成為抉擇系統可靠性的關鍵因素[18,19]。結合光纖數字化技術,本套系統中遠端模塊與本地模塊兩者之間的數據傳輸選用光纖傳輸。使用光脈沖同步觸發和激光供電,成功處理了GIS局部放電檢測中的同步問題和抗電磁干擾問題。選用光脈沖觸發保證每個遠端高速搜集模塊同步搜集,保證電壓電流信號的同步性;將遠端模塊搜集的弱電信號就地轉換成光信號傳輸到本地模塊。由于光纖的抗干擾性較強,有用地保證了傳輸數據的穩定性、準確性,同時光纖出色的絕緣功能使檢測設備和高壓設備之間完結出色的隔絕,保證了丈量人員的安全,避免過電壓和完結安全防護。

  本地模塊由兩局部組成:一局部為信號回路,將經過光纖傳輸來的光數字信號轉換為電數字信號,經過規矩的標準規約數字輸出。另一局部為激光供電回路,激光二極管宣布光能,經過光纖傳輸到遠端高速搜集模塊,經過砷化鎵光電能量轉換器件(PPC)供電給遠端轉換器。本套系統能夠支撐12路信號的高速同步搜集,為前進局部放電檢測功率奠定了基礎。2.3.1 MPC8245中心控制渠道

  本地模塊作為GIS局部放電檢測系統的數據源,它的數據輸出選用以太網發送遵從通訊協議格式的數據包完結,因此網絡功能是系統重要的功能指標之一。GIS局部放電超聲波信號的能量范圍首要會集在kHz數量級,所以對本地模塊的處理器的處理速度提出了較高要求。本套系統選用了主頻350MHz的速度增強型集成主處理器MPC8245,該處理器范圍根據PowerPC架構,每秒能夠處理665萬條指令,總線頻率高可達66MHz,這賦予系統很好的外設擴展才干和驅動軟件兼容才干,同時保證了系統對GIS局部放電信號的有用運算處理。

2.3.2 FPGA時鐘模塊

  結合GIS局部放電信號的特色,FPGA完結了硬件的軟件化,同步采樣脈沖前端搜集模塊同步搜集電流電壓量,解碼后的時標經過串行通訊口被處理器(CPU)讀取。同時,FPGA能夠判別1/秒的信號有用性,并除掉在光纖插拔進程或許其他干擾情況下發作的虛偽信號,然后保證了對GIS局部放電信號搜集的準確性。

  2.3.3?高速搜集通訊協議

  GIS局部放電超聲波信號對數據傳輸速率的要求較高,在專屬局域網中,運用UDP通訊協議具有傳輸速度快、系統開支小、通訊帶寬有用使用率利益。因此,系統本地模塊與PC主機之間的通訊選用UDP通訊協議,保證局放信號高速可靠的傳輸到PC主機。本地模塊與PC主機數據傳輸流程。

GIS局部放電檢測軟件系統

  運用虛擬儀器LabVIEW軟件構建軟件系統,選用根據自適應的快速Fourier轉換(FFT)、相關函數和小波轉換等算法處理搜集數據。軟件系統由局放信號搜集和數據分析兩局部組成,局放信號檢測包括超聲波數據的搜集、通訊,有用提取局部放電超聲波信號特征量,波形無缺存儲和放電信號存儲;數據分析包括對局部放電信號的時域、頻域分布等特征進行分析,制作放電次數相位,放電次數放電量,以及相位分布(PRPD)等分析圖譜[20]。軟件程序流程圖。

實測效果及分析

  該系統依托范圍863方案項目課題,在西安、石家莊、保定等地現已完結了多個變電站的GIS設備局部放電超聲波檢測,發現了多處局部放電缺點,為相關局部及時掃除缺點供應了根據,也驗證了本套系統的可靠性。以華北電網某220kV變電站為例,對該站進行普測時在110kV3號母線TV倉發現局放信號水平顯著反常,使用該系統對局放信號進行了搜集、分析,并對缺點方位進行了定位。

  為了使超聲波探頭更好地接收局放信號,選取了聲阻抗較大的耦合劑涂改在探頭和GIS腔體之間。同時選用磁性吸座將探頭吸附在GIS腔體外表,避免了手持探頭檢測時,手的顫動對局放信號發作干擾。沿3號母線TV倉頂部移動超聲波探頭,系統檢測到了超聲波局放信號,當超聲波探頭移動到腔體頂部偏右方位時,超聲波信號幅值,到達58mV,是背景噪聲幅值的5倍,時域圖中呈現了連續的簇狀放電信號。繼續移動探頭方位,當探頭移動到TV腔體中部和底部時,超聲波信號幅值靈敏下降。為了進一步斷定缺點方位,將超聲波探頭移動到坐落TV倉上方與其相連的母線倉,此時超聲波信號幅值為12mV,信號回歸到噪聲水平,局放信號消失。這是由于超聲波信號在環氧樹脂內的衰減很大,母線倉內沒有局部放電發作,TV倉內的局放信號經過盆式絕緣子后幾乎衰減完畢。

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