[发明专利]一种基于空间滤波法的超高频局部放电在线监测系统

说明书

技术领域

本发明属于电力设备局部放电在线监测领域，特别涉及一种基于空间滤波法的超高频局部放电在线监测系统。

背景技术

电力设备的安全稳定运行对于电力系统的安全性和可靠性尤为关键，绝缘故障是电力设备运行中的主要故障，绝大多数的电力设备绝缘故障是由局部放电引起，长期的局部放电使电力设备发生绝缘劣化，发展至一定程度后会在短时间内引起设备的绝缘击穿或闪络，从而导致设备短路，引发电网停电的恶性事故，造成巨大直接和间接损失，因此，对局部放电在线监测，及时掌握电力设备运行绝缘状态，对保证电力设备的安全运行具有重要的现实意义。

电力设备使用现场情况复杂，存在大量干扰信号，如背景噪声、电晕脉冲、其他设备内部的放电、无线电波、载波通讯、系统内开关动作等，外部干扰严重，放电电磁信号不易于接收，而且由于数据量大，难以对数据进行实时处理。传统的局部放电在线监测装置的抗干扰性能差，而且监测的灵敏度和安全性都无法得到保障，因此，亟需提供一种新型的抗干扰性能强的超高频局部放电在线监测系统。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术的不足，提供了一种基于空间滤波法的超高频局部放电在线监测系统，本发明可以对局部放电过程中所产生的放电信号进行频率选择，降低了非工作频段的信号干扰。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术措施：

一种基于空间滤波法的超高频局部放电在线监测系统，包括信号采集单元、信号处理单元、以及显控单元，其特征在于：所述信号采集单元的外部罩设有用于滤除外界干扰信号的空间滤波罩，所述信号采集单元用于采集局部放电过程中所产生的放电信号，所述信号采集单元的信号输出端通过传输电缆与所述信号处理单元的信号输入端相连，所述信号处理单元的信号输出端通过数据线与所述显控单元的信号输入端相连。

优选的，所述信号处理单元包括信号放大滤波电路、包络检波电路、以及数据处理电路，其中，

信号放大滤波电路，用于接收来自信号采集单元并经由空间滤波罩滤波后的放电信号，信号放大滤波电路对所述放电信号进行放大滤波处理，所述信号放大滤波电路的信号输出端连接包络检波电路的信号输入端；

包络检波电路，用于对来自信号放大滤波电路的放电信号进行频率变换，所述包络检波电路的信号输出端连接数据处理电路的信号输入端；

数据处理电路，用于对来自包络检波电路的放电信号进行模数转换，将所述放电信号转换成为数字信号，并对所述数字信号进行数据处理分析，所述数据处理电路的信号输出端连接显控单元的信号输入端。

优选的，所述显控单元包括监控单元和显示单元，所述监控单元用于对来自数据处理电路的数字信号进行数据分析，并实现信号的在线监测；显示单元用于对来自数据处理电路的数字信号进行显示。

优选的，所述信号放大滤波电路包括第一运算放大器和第二运算放大器；所述第一运算放大器的正极信号输入端连接第五电阻、第六电阻的一端，所述第五电阻的另一端接地，所述第六电阻的另一端连接第七电阻的一端以及偏置电源的正极，所述偏置电源的负极接地，所述第七电阻的另一端连接第八电阻、第七电容的一端以及第二运算放大器的负极信号输入端，所述第八电阻、第七电容的另一端连接第二运算放大器的信号输出端以及包络检波电路的信号输入端，所述第一运算放大器的负极信号输入端连接第一电阻、第二电阻、以及第一电容的一端，所述第一电阻的另一端连接信号采集单元的信号输出端，所述第二电阻、第一电容的另一端连接第一运算放大器的信号输出端以及第四电容的一端，所述第四电容的另一端连接第三电阻、第四电阻的一端，所述第三电阻的另一端接地，第四电阻的另一端连接第二运算放大器的正极信号输入端；

所述第一运算放大器的负极电源端连接第一电源的负极和第二电容的一端，所述第二运算放大器的正极电源端连接第二电源的正极和第三电容的一端，所述第一电源的正极、第二电容的另一端、第二电源的负极、第三电容的另一端均接地；所述第一运算放大器的正极电源端连接第三电源的正极和第五电容的一端，所述第二运算放大器的负极电源端连接第四电源的负极和第六电容的一端，所述第三电源的负极、第五电容的另一端、第四电源的正极、第六电容的另一端均接地。

优选的，所述空间滤波罩采用频率选择表面滤波结构，所述频率选择表面滤波结构用于对局部放电过程中所产生的放电信号进行频率选择，所述频率选择表面滤波结构包括至少一层频率选择表面层、以及夹设于频率选择表面层中间的介质层。

进一步的，所述频率选择表面层由多个金属单元组成，相邻的金属单元之间采用基材进行填充。