[发明专利]一种高压电气设备局部放电现象检测方法

说明书

本发明涉及高压电气设备内部局部放电现象检测的实现技术，具体地说，一种涉及充分运用高压电气设备局部放电现象感知、模数转换、信息处理及通讯技术，以较高性价比完整捕捉放电现象并真实呈现的实现方法。该方法针对高压电气设备内部局部放电现象的重复性，基于统计学原理及相关信息处理技术，通过合适的高速信息处理、模数转换芯片、数字滤波算法和软件降频等技术运用，以必要的高等效采样率完整真实地捕捉高压电气设备内部局部放电现象产生的高频、特高频脉冲信号。通过此方法，使用者可以以较低成本完整真实捕捉到高压电气设备局部放电产生的高频、特高频脉冲信号，通过对获取的检测信号的分析、研究提供准确的判别与诊断。

摘要：本发明涉及高压电气设备内部局部放电现象检测的实现技术，具体地说，一种涉及充分运用高压电气设备状态感知、模数转换、信息处理及通讯技术，以最高性价比完整捕捉高压电气设备内部局部放电原始信号并真实呈现的实现方法。

该方法针对高压电气设备内部局部放电现象的重复性、周期性特性，基于统计学原理及相关信息处理技术，通过合适的高速信息处理系统、模数转换芯片、数字滤波算法和软件降频技术的选用与复合运用，可以以必要的高等效采样率完整真实地捕捉到高压电气设备内部局部放电现象所产生的原始高频、特高频脉冲信号。

通过此方法，使用者可以用较低采样率的模数转换芯片以较低成本实现对高压电气设备局部放电产生的高频、特高频脉冲信号的完整真实捕捉，并通过对获取的检测数据进行准确的分析、研究、判断与诊断。

技术背景：根据采样原理，只有采样频率大于或等于有效信号最高频率的两倍，采样值才可以包含原始信号的所有信息，被采样的信号就可以不失真地还原成原始信号。

目前，主要高压电气设备局部放电检测已普遍采用高频电流法和特高频电磁波法。高频电流法常的传感器频带范围为0.1～100MHz，特高频传感器有效监测频带为300～1500M。理论上，用于高频和特高频局部放电信号的信号采集装置的采样率应达到3G以上。

采样率高低直接影响到监测装置的制造成本，采样率越高，成本越大。为了降低成本，监测设备厂家普遍采用先降频后采样的方式，最低只有2M。导致采样数据严重失真，检测结果只能依赖于多次采样的统计值，而无法看到原始的真实放电信号曲线。

为了获取完整的放电信号，检测人员只能将实验室的高速示波器带到现场进行监听，或者购买高价的精准仪器作为常规的局部放电检测。

发明内容：针对高压电气设备局部放电高频和特高频信号有效频率高达1.5G，频带多范围广，只能采用高速示波器和昂贵专用检测设备的情况，本发明采用等效采样原理，设计了一系列利用具备合适采样率的芯片，对1.5GHz以下频带范围内局部放电信号进行完整真实捕捉的低成本方式方法。

该方法根据等效采样原理，以ARM+FPGA架构和60MHz模数转换器(ADC)构建检测单元4，设计了等效采样率可达3GHz以上的高压电气设备1高频、特高频脉冲信号3捕捉与采样检测5流程；通过19采样过程的多次重复和必要的软件降噪22、软件滤波23、软件降频31，完成对高频、特高频局部放电2的完整捕捉25，实现高速示波器的检测效果。

(1)检测单元由同步接口7、多通道信号输入接口8、调理电路9、ADC采样电路10、数据处理芯片11、数据存储器13和通讯接口电路14组成；

(2)检测单元4接受到采样指令后，检测同步信号17，当同步信号17由负转正时，ADC 采样电路4以60MHz的采样率启动采样19并持续20毫秒，获得1,200,000个采样数据点，并保存到采集队列1中；

(3)等待[20+0.4]毫秒后，ADC采样电路10启动第2次采样19并持续20毫秒，获得1,200,000个采样数据点，并保存采集队列2中；