一种场控型局部放电电磁信号降噪装置的制作方法

本发明涉及电力设备状态监测和故障诊断，特别涉及一种场控型局部放电电磁信号降噪装置。

背景技术：

1、随着我国对电力需求的不断提高，特别是在超高压直流输变电系统的应用中，确保电力系统的安全可靠运行尤为重要。伴随着电弧、电晕以及局部放电等因素往往会损害高压设备，甚至可能引发电力系统瘫痪的危害。

2、正如发生在高压传输线上的电晕放电，不仅会引起电能的损耗，还会对广播电视信号产生干扰。对输电线路，特别是远距离输电线路的电晕活动进行空中探测，有助于对线路和输变电设备的安全。然而，电晕放电会严重地影响人身安全，因此，及时准确地检测电晕放电的位置和强弱对保证电力系统可靠运行、减少设备损坏和确保人身安全具有重要的意义。同时，成功进行提前检测预警可以为电力公司节省数千万元的费用，所以对架空输电线路和变电设备产生的电晕进行探测具有极大的商业价值。

3、大多数线路绝缘件的绝缘缺陷可表现为电晕或局部放电。对局部放电的检测或监测是防止绝缘异常闪络的手段，其中基于射频电磁信号的放电检测方法可带电操作、对象广泛、使用无需停电，受到电力系统运行维护人员的欢迎，但目前局部放电检测易受现场复杂电磁干扰，使得灵敏度降低或产生误报，一般采用滤波或设定阈值的方法进行处理。然而无论是滤波还是设定阈值，一旦设定就比较难重新修改，并且监测环境电磁水平不断变化，缺乏适应性。

技术实现思路

1、本申请提供一种场控型局部放电电磁信号降噪装置，以此适应电力设备局部放电监测现场复杂而时变的背景干扰环境。

2、所述降噪装置包括：

3、近场型电磁天线模块，所述近场型电磁天线模块被配置为获取背景干扰噪声信号，并对所述背景干扰噪声信号进行信号放大处理，得到电磁信号；

4、数字计算模块，所述数字计算模块与所述近场型电磁天线模块连接；所述数字计算模块被配置为对所述电磁信号进行功率谱分析，以此得到所述电磁信号的功率谱分布截止范围；

5、磁场控制型跨阻放大模块，所述磁场控制型跨阻放大模块分别与所述近场型电磁天线模块和所述数字计算模块连接；所述磁场控制型跨阻放大模块被配置为根据所述电磁信号的功率谱分布截止范围对所述背景干扰噪声信号进行降噪处理。

6、优选的，所述近场型电磁天线模块包括：

7、信号获取单元，所述信号获取单元被配置为获取所述背景干扰噪声信号；

8、射频线性放大器单元，所述射频线性放大器单元与所述信号获取单元连接；所述射频线性放大器单元被配置为对所述信号获取单元获取的所述背景干扰噪声信号进行信号放大处理，得到所述电磁信号。

9、优选的，所述数字计算模块包括：

10、信号采集单元，所述信号采集单元被配置为接收所述近场型电磁天线模块传输的所述电磁信号；

11、信号处理单元，所述信号处理单元与所述信号采集单元连接；所述信号处理单元被配置为对所述电磁信号进行功率谱分析，得到所述电磁信号的功率谱分布截止范围。

12、优选的，所述电磁信号的功率谱分布截止范围的上下边界与所述磁场控制型跨阻放大模块的上电区间对应。

13、优选的，所述近场型电磁天线模块还包括：

14、信号发送单元，所述信号发送单元与所述信号采集单元连接；所述信号发送单元被配置为将所述电磁信号发送给所述信号采集单元。

15、优选的，所述降噪装置还包括：

16、直流电源模块，所述直流电源模块分别与所述数字计算模块和所述磁场控制型跨阻放大模块连接；所述直流电源模块被配置为为所述数字计算模块和所述磁场控制型跨阻放大模块提供直流电源。

17、优选的，所述磁场控制型跨阻放大模块包括：

18、磁敏电阻单元，所述磁敏电阻单元与所述射频线性放大器单元并联连接；所述磁敏电阻单元被配置为根据所述电磁信号的大小进行自我调整阻值。

19、优选的，所述磁场控制型跨阻放大模块还被配置为根据所述磁敏电阻单元的阻值对外部带宽进行自动控制，以此实现对所述电磁信号降噪。

20、优选的，所述磁场控制型跨阻放大模块包括：

21、保护单元，所述保护单元与所述磁敏电阻单元并联连接，所述保护单元为电容。

22、优选的，所述信号处理单元还被配置为根据傅里叶算法对所述电磁信号进行功率谱分析；

23、所述电磁信号的频率步长由所述信号处理单元的浮点运算能力确定；

24、所述电磁信号的功率谱分布截止范围的上下边界由所述电磁信号的中心频率f±δf确定。

25、本申请提供一种场控型局部放电电磁信号降噪装置，所述降噪装置包括近场型电磁天线模块，所述近场型电磁天线模块被配置为获取背景干扰噪声信号，并对所述背景干扰噪声信号进行信号放大处理，得到电磁信号；数字计算模块，所述数字计算模块与所述近场型电磁天线模块连接；所述数字计算模块被配置为对所述电磁信号进行功率谱分析，以此得到所述电磁信号的功率谱分布截止范围；磁场控制型跨阻放大模块，所述磁场控制型跨阻放大模块分别与所述近场型电磁天线模块和所述数字计算模块连接；所述磁场控制型跨阻放大模块被配置为根据所述电磁信号的功率谱分布截止范围对所述背景干扰噪声信号进行降噪处理。本申请通过上述降噪装置适应电力设备局部放电监测现场复杂而时变的背景干扰环境，应用于生产实践将大大提高电力设备绝缘诊断的准确性。

技术特征：

1.一种场控型局部放电电磁信号降噪装置，其特征在于，所述降噪装置包括：

2.根据权利要求1所述的一种场控型局部放电电磁信号降噪装置，其特征在于，所述近场型电磁天线模块(100)包括：

3.根据权利要求2所述的一种场控型局部放电电磁信号降噪装置，其特征在于，所述数字计算模块(200)包括：

4.根据权利要求3所述的一种场控型局部放电电磁信号降噪装置，其特征在于，所述电磁信号的功率谱分布截止范围的上下边界与所述磁场控制型跨阻放大模块(300)的上电区间对应。

5.根据权利要求4所述的一种场控型局部放电电磁信号降噪装置，其特征在于，所述近场型电磁天线模块(100)还包括：

6.根据权利要求5所述的一种场控型局部放电电磁信号降噪装置，其特征在于，所述降噪装置还包括：

7.根据权利要求6所述的一种场控型局部放电电磁信号降噪装置，其特征在于，所述磁场控制型跨阻放大模块(300)包括：

8.根据权利要求7所述的一种场控型局部放电电磁信号降噪装置，其特征在于，所述磁场控制型跨阻放大模块(300)还被配置为根据所述磁敏电阻单元(310)的阻值对外部带宽进行自动控制，以此实现对所述电磁信号降噪。

9.根据权利要求8所述的一种场控型局部放电电磁信号降噪装置，其特征在于，所述磁场控制型跨阻放大模块(300)包括：

10.根据权利要求9所述的一种场控型局部放电电磁信号降噪装置，其特征在于，所述信号处理单元(220)还被配置为根据傅里叶算法对所述电磁信号进行功率谱分析；

技术总结
本申请提供一种场控型局部放电电磁信号降噪装置，降噪装置包括近场型电磁天线模块，近场型电磁天线模块被配置为获取背景干扰噪声信号，并对背景干扰噪声信号进行信号放大处理，得到电磁信号；数字计算模块，数字计算模块与近场型电磁天线模块连接；数字计算模块被配置为对电磁信号进行功率谱分析，得到电磁信号的功率谱分布截止范围；磁场控制型跨阻放大模块，磁场控制型跨阻放大模块分别与近场型电磁天线模块和数字计算模块连接；磁场控制型跨阻放大模块被配置为根据电磁信号的功率谱分布截止范围对背景干扰噪声信号进行降噪处理。本申请通过上述降噪装置适应电力设备局部放电监测现场复杂而时变的背景干扰环境，提高电力设备绝缘诊断的准确性。

技术研发人员：商经锐,杨燚虎,陈文良,项恩新,段生江,聂鼎,叶超奇,王新富,杨荣胜,邵力
受保护的技术使用者：云南电网有限责任公司德宏供电局
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17