一种多通道局部放电高速采集卡的制作方法

本实用新型涉及一种工控机板卡，具体涉及一种多通道局部放电高速采集卡。

背景技术：

局部放电检测是检验电力设备绝缘性能的主要方法。过去要检验设备是否发生局部放电，大多采用停机放电试验的方法。这种方法不仅对设备性能有一定程度的破坏，而且会影响经济效益。更主要的是停机检测不可能经常进行，时间跨度比较大，不能保证及时发出局部放电警报，严重的情况下会使电力设备报废，给企业和国家造成巨大的损失。

GIS中发生局部放电是绝缘缺陷处的局部击穿，同时会产生一个前沿很陡的脉冲电流，并以电磁波的形式向周围辐射传播。局部放电的击穿过程越快，脉冲电流的前沿陡度越大，则辐射电磁波的频率越高。SF6气体的绝缘强度远高于空气，因此相同形状的放电间隙，在SF6气体中发生放电所产生的电磁波频率要远高于普通的空气中放电。GIS设备产生的局部放电信号的频率范围位于超高频（UHF）段，约为300MHz~1500MHz。

由于导体支撑和气室隔离的需要，GIS设备内部有很多的盘式绝缘子安装在连接法兰之间。盘式绝缘子使金属法兰盘之间存在一个很小的绝缘缝隙，当GIS内部的UHF信号传播到盘式绝缘子处时，部分信号会通过此绝缘缝隙辐射到GIS设备的体外。该信号不是简单的通过缝隙从GIS内部传播到外部，UHF信号流过GIS壳体时在缝隙处会产生二次辐射，且缝隙宽度不会对辐射强度产生决定性影响。因此，在GIS体外的盘式绝缘子处安放天线，则可以传感到GIS设备内部的UHF局部放电信号。当UHF信号在空气中传播时，其强度衰减很快。即使GIS设备邻近存在其它UHF干扰源，其影响范围也较小，不会对远处的局部放电测量产生干扰。因此，在UHF频段进行局部放电信号的传感检测，能够获得较高的信噪比。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种多通道局部放电高速采集卡，本实用新型有效解决了现有停机放电试验方法时间跨度大、影响经济效益且可能损坏设备的技术问题。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：

一种多通道局部放电高速采集卡，包括依次连接的检波调理模块、模数转换芯片、FPGA芯片和ARM核心板，所述检波调理模块和模数转换芯片单向连接，所述模数转换芯片和FPGA芯片之间、所述FPGA芯片和ARM核心板之间为双向连接，所述采集卡还包括一外触发信号产生电路，所述外触发信号产生电路和FPGA芯片之间单向连接，所述检波调理模块的输入端和高频传感器相连接，所述ARM核心板通过网口或USB口和客户端相连。

所述外触发信号产生电路包括依次单向连接的接线端子、电压互感器、放大电路和波形变换电路，所述接线端子输入端与220V市电相连接。

所述检波调理模块外部采用金属壳屏蔽包裹，通过螺栓固定于所述采集卡的前端。

所述检波调理模块和模数转换芯片分别设有4个通道。

所述采集卡上设置两个检波调理模块和两个模数转换芯片。

所述FPGA芯片通过SPI总线与ARM核心板上的ARM处理器相连。

所述ARM核心板上设置两片32MB的SDRAM和一片512MB的FLASH存储器。

所述高频传感器的检测频率为300MHz~1500MHz。

相对于现有技术，本实用新型能够对变压器、GIS组合电器、开关柜、电缆等高压设备实现1至8通道的局部放电检测，对放电信号采用高速AD进行采样，对采样信号进行实时统计处理，并在高速采集卡上建立服务器，通过TCP/IP协议对采集的信号进行实时传输，供后端可视化软件分析使用。

附图说明

图1是本实用新型的原理图。

图2是本实用新型的结构示意图。

图3是本实用新型的外触发信号产生电路的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、采集卡；2、通道；3、模数转换芯片；4、FPGA芯片；5、ARM核心板；6、外触发信号产生电路、7、检波调理模块；8、螺栓；9、通道接口；10、机箱连接槽。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的多通道局部放电高速采集卡，包括依次连接的检波调理模块7、模数转换芯片3、FPGA芯片4和ARM核心板5，检波调理模块7和模数转换芯片3单向连接，模数转换芯片3和FPGA芯片4之间、FPGA芯片4和ARM核心板5之间为双向连接，采集卡1还包括一外触发信号产生电路6，外触发信号产生电路6和FPGA芯片4之间单向连接，检波调理模块7的输入端和高频传感器相连接，ARM核心板5通过网口或USB口和客户端相连。检波调理模块7和模数转换芯片3分别设有4个通道。采集卡1上设置两个检波调理模块7和两个模数转换芯片3。FPGA芯片4通过SPI总线与ARM核心板5上的ARM处理器相连。高频传感器的检测频率为300MHz~1500MHz。

ARM核心板5采用插针的形式与采集卡1相连接，采集卡1提供了双排插针用于其固定，同时通过双排插针实现给ARM核心板5供电、数据交换等功能。ARM核心板5上存储器包括SDRAM 和FLASH：系统配置了两片32MB 的SDRAM，用作ARM处理器的内存；一片512MB 的Nand Flash，用以存储ARM处理器的程序及数据。ARM核心板内嵌Linux操作系统，可通过采集卡上的网口进行核心板应用程序的下载与维护。

如图3所示，外触发信号产生电路6包括依次单向连接的接线端子、电压互感器、放大电路和波形变换电路，接线端子输入端与220V市电相连接。外触发信号产生电路6用于采集卡采集开始时间与采集时间长度的控制。外触发信号产生电路6采用接线端子的方式，将220VAC市电接入到采集卡中，再经过电压互感器获得几mv的频率为50HZ的正弦波交流小信号，经过一级信号放大器，得到电压有效幅值约为3V的频率为50HZ正弦波信号，经波形变换电路输出频率为50Hz的矩形波信号，输入至FPGA芯片中。FPGA芯片根据矩形波信号的上升沿或下降沿进行AD芯片的采集与停止采集操作。

采集卡1主要完成模数信号转换、采样数据处理、数据传输、采集卡基本功能设置、工频信号外脉冲产生等功能，可插入工控机箱的板卡。前端检波调理模块7包含四通道调幅模块电路，采用金属壳屏蔽包裹，通过螺栓固定于采集卡1前端，最高可固定2层共8通道。高频传感器接入前端检波调理模块7，并将模拟信号调幅至模数转换芯片3采样范围内，模数转换芯片3完成模拟信号数字化处理，传送至FPGA芯片4中。FPGA芯片4通过SPI总线与ARM处理器相连，FPGA芯片4对采样的数据按要求进行处理。ARM处理器内部搭建一服务器，将客户端请求的数据通过网口传送至客户端。

采集卡1包括电压转换模块、高速AD、FPGA、接口、调试口等，采用FPGA板4背负ARM核心板5的连接方式，通过网口和USB接口与上位机进行通信。由客户端首先向高速采集卡1中的服务器连接，向高速采集卡1发送设置参数命令，采集卡1根据设置命令进行设置工作，设置完毕后向客户端回复是否设置成功的消息。客户端向采集卡服务器发送读取数据命令，采集卡1回复消息。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。