专利名称：用于变电站全景局放监测信号调制系统及方法
技术领域：
本发明属于电力技术领域，具体涉及一种用于变电站全景局放监测的信号调制系统及方法，进一步地，涉及一种转换电路。
背景技术：
变电站的全景监测在逻辑结构上一般可分为过程层、间隔层、以及站控层三个层次，其中，过程层是一次设备和二次设备的结合面，其主要功能是进行输变电设备的特征参数的检测、状态参数的在线检测与统计、操作控制的执行等任务；间隔层的主要功能是进行本间隔过程层实时数据信息的汇总、数据处理、实施对一次设备实施保护控制功能，具有承上启下的作用；站控层主要任务是汇总全站的实时数据信息，对全站的运行状况进行质量评估，将有关数据信息送往调度或控制中心并接受调度或控制中心有关控制命令，向间隔层、过程层发送控制命令等功能。局部放电是反映变电站高压电气设备状态的一个重要标志，通过对反映变电站内部各个电气设备的实时状况的状态参数的监测，即获取导致变电站、电缆终端和接头等绝缘老化的故障所伴随的局部放电和颗粒碰撞产生的超声信号，就能够获知诸如被测电气设备中局部放电和颗粒碰撞与工频电场之间的关系等信息。现有技术对变电站的各个电气设备的局部放电信号监测的应用能力有限，尤其是不能直观和宽范围地获取局部放电信号的有效值、峰值等相关特征值的信息，从而无法对变电站实现全面有效地全景局部放电的监测。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于变电站全景局放监测的信号调制系统，其能够把监测的局部放电信号转换为特征值信息进行获取，极大地扩展了变电站全景局部放电监测的应用范围。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种用于变电站全景局放监测的信号调制系统，其特征在于，包括用于对监测信号进行增益调节的放大单元；用于将经过放大单元输出的信号数据进行功率电压转换的转换单元；用于将经过转换单元输出的信号数据进行特征值获取的检测单元；以及用于将经过检测单元输出的信号数据进行控制处理的主控单元。所述的转换单元包括对数转换器。所述的检测单元包括双向开关器件，其连接第一检测器和第二检测器。所述的第一检测器为峰值检测器；所述的第二检测器为有效值检测器。所述的主控单元包括微处理器，所述的微处理器连接有模/数转换模块和输入输出总线控制模块。所述的主控单元还包括显示模块，其与微处理器连接。进一步地，一种用于变电站全景局放监测的信号调制方法，其特征在于，包括步骤一，放大单元对监测信号进行增益放大；步骤二，转换单元对经过放大单元输出的信号数据进行功率电压转换；步骤三，检测单元对经过转换单元输出的信号数据进行特征值获取；步骤四，主控单元对经过检测单元输出的信号数据进行控制处理。所述的步骤三具体包括检测单元对经过转换单元输出的信号数据进行峰值检测和有效值检测。还包括主控单元对经过检测单元输出的信号数据进行控制处理后，显示故障结果。进一步地，一种转换电路，包括用于将射频信号转换为电压信号的对数转换器；以及用于将经过对数转换器输出的信号进行处理的检测器。本发明相对于现有技术具有以下的有益效果
实时监测变电站内各个电气设备诸如变压器、电抗器的局部放电信号，通过获取其特征值的信息，能够监测峰值、有效值、以及频率等的异常，及时发现变电站内各个电气设备的电气、机械故障，为变电站的状态检修工作提供可靠的辅助依据。
图1为本发明的用于变电站全景局放监测的信号调制系统的结构原理 图2为图1所示系统的具体实施例结构示意 图3为图2所示实施例的放大器的一种具体电路 图4为图2所示实施例的峰值检测器的一种具体电路 图5为图2所示实施例的有效值检测器的一种具体电路 图6为本发明的用于变电站全景局放监测的信号调制方法的流程示意 图7为本发明的转换电路的原理图。
具体实施例方式为了便于对发明的进一步理解，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做进一步地详细说明。如图1所示，本发明的用于变电站全景局放监测的信号调制系统包括用于对监测信号进行增益调节的放大单元110 ;用于将经过放大单元110输出的信号数据进行功率电压转换的转换单元120 ;用于将经过转换单元120输出的信号数据进行特征值获取的检测单元130 ;以及用于将经过检测单元130输出的信号数据进行控制处理的主控单元140。图2为图1所示系统的具体实施例结构示意图,如图所示,所述的放大单元110包括放大器111，所述的转换单元120包括对数转换器121。作为具体实施例，对数转换器可采用AD8306，可以在100 dB动态范围内对输入信号进行精确对数(dB)测量(RSSI函数)，并提供可编程限幅器输出，工作频率范围为5 MHz至400 MHz0所述的检测单元130包括双向开关器件131，其连接第一检测器135和第二检测器136。所述的第一检测器135为峰值检测器；所述的第二检测器136为有效值检测器。所述的主控单元140包括微处理器143，所述的微处理器143连接有ADC模块145和输入输出总线控制模块147，输入输出总线控制模块147还连接有DAC模块144。所述的主控单元140还包括显示模块149，其与微处理器143连接。作为具体实施例，微处理器143采用ARM。当然，作为实施例的变形，主控单元也可以用FPGA设计完成。图3为图2所示实施例的放大器的一种具体电路图，如图所示，Ul的同向输入端用于输入信号，反向输入端连接电阻R13的一端和R14的一端，电阻R13的另一端接地，电阻R14的另一端连接Ul的输出端，电阻R13和R14为反馈电阻，与Ul组成一个同向放大电路。作为具体实施例，Ul可以采用AD825。图4为图2所示实施例的峰值检测器的一种具体电路图，如图所示，U3的同向输入端连接上一级的信号输出端，反向输入端连接电阻R24的一端和电阻R25的一端,R25的另一端与U2的反向输入端和输出端连接，R24的另一端连接二极管Dl的正极，Dl的负极连接U3的输出端和二极管D2的正极，D2的负极连接U2的同向输入端和电容C2的一端，C2的另一端接地，信号经过U2和U3之后，其峰值量被保持在电容C2内，然后可以输出峰值。作为具体实施例，U2和U3可以采用AD825。图5为图2所示实施例的有效值检测器的一种具体电路图，如图所示，U4的pi脚连接电容C4的一端和电阻R22的一端，C4的另一端与U4的COM脚和UTO脚相接，R22的另一端连接Ul的dl脚、RMSut脚和电容C9的一端，C9的另一端与U4的Cav脚连接，U4的PO脚连接电阻R20的一端，R20的另一端连接电容ClO的一端，ClO的另一端连接电阻R21的一端，R21的另一端连接电容Cll，Cll的另一端与U4的VIN脚相接，信号通过该有效值检测器，输出为有效值直流信号。作为具体实施例，U4可以采用AD637，该芯片提供波峰因数补偿方案，允许以最高为10的波峰因数测量信号，额外误差小于1%。带宽允许测量200 mV均方根、频率最高达600 kHz的输入信号以及I V均方根以上、频率最高达8 MHz的输入信号。图6为本发明的用于变电站全景局放监测的信号调制方法的流程示意图，如图所示，包括步骤SI 10，放大单元110对监测信号进行增益放大；步骤S120，转换单元120对经过放大单元110输出的信号数据进行功率电压转换；步骤S130，检测单元130对经过转换单元120输出的信号数据进行特征值获取；步骤S140，主控单元140对经过检测单元130输出的信号数据进行控制处理。所述的步骤S130具体包括检测单元130对经过转换单元120输出的信号数据进行峰值检测和有效值检测。作为本实施例的变形，主控单元包括显示模块149时，本发明的用于变电站全景局放监测的信号调制方法还包括主控单元140对经过检测单元130输出的信号数据进行控制处理后，显示故障结果。图7为本发明的转换电路的原理图，如图所示，包括用于将射频信号转换为电压信号的对数转换器；以及用于将经过对数转换器输出的信号进行处理的检测器。该电路可以应用到将射频信号功率值(dB)转换成可以采集测试的直流电压值，检测的范围可以由对数转换器的线性工作范围进行确定。以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
权利要求
1.一种用于变电站全景局放监测的信号调制系统，其特征在于，包括用于对监测信号进行增益调节的放大单元；用于将经过放大单元输出的信号数据进行功率电压转换的转换单元；用于将经过转换单元输出的信号数据进行特征值获取的检测单元；以及用于将经过检测单元输出的信号数据进行控制处理的主控单元。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的转换单元包括对数转换器。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于所述的检测单元包括双向开关器件，其连接第一检测器和第二检测器。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于所述的第一检测器为峰值检测器；所述的第二检测器为有效值检测器。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于所述的主控单元包括微处理器，所述的微处理器连接有模/数转换模块和输入输出总线控制模块。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于所述的主控单元还包括显示模块，其与微处理器连接。
7.一种用于变电站全景局放监测的信号调制方法，其特征在于，包括步骤一，放大单元对监测信号进行增益放大；步骤二，转换单元对经过放大单元输出的信号数据进行功率电压转换；步骤三，检测单元对经过转换单元输出的信号数据进行特征值获取；步骤四，主控单元对经过检测单元输出的信号数据进行控制处理。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤三具体包括检测单元对经过转换单元输出的信号数据进行峰值检测和有效值检测。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，还包括主控单元对经过检测单元输出的信号数据进行控制处理后，显示故障结果。
10.一种转换电路，包括用于将射频信号转换为电压信号的对数转换器；以及用于将经过对数转换器输出的信号进行处理的检测器。
全文摘要
本发明公开了一种用于变电站全景局放监测的信号调制系统及方法，系统包括用于对监测信号进行增益调节的放大单元；用于将经过放大单元输出的信号数据进行功率电压转换的转换单元；用于将经过转换单元输出的信号数据进行特征值获取的检测单元；以及用于将经过检测单元输出的信号数据进行控制处理的主控单元。还有一种转换电路，包括用于将射频信号转换为电压信号的对数转换器；以及用于将经过对数转换器输出的信号进行处理的检测器。本发明的优点是实时监测变电站内各个电气设备的局部放电信号，通过获取其特征值的信息，能够监测峰值、有效值、以及频率等的异常，及时发现电气、机械故障，极大地扩展了变电站全景局部放电监测的应用范围。
文档编号G01R31/14GK102998605SQ20121052202
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者冯儒, 高源 , 任晓辉, 刘学明 申请人:山西省电力公司吕梁供电公司, 国家电网公司