[发明专利]动态跟踪消干扰高频耦合局部放电检测装置及方法

权利要求书

1.一种动态跟踪消干扰高频耦合局部放电检测装置，其特征在于：包括高频电流互感器、保护模块、工频提取模块、高频提取模块、锁相同步单元、通道调理模块、CPU处理单元及无线通讯单元；

高频电流互感器输出端连接有保护模块的输入端；保护模块输出端分两路，一路依次经过工频提取模块与锁相同步单元到CPU处理单元一输入端；另一路依次经过高频提取模块与通道调理模块到CPU处理单元另一输入端；

CPU处理单元输出端电连接无线通讯单元的输入端；

高频电流互感器同时耦合高频电流信号与工频电流信号；

高频电流信号与工频电流信号经过保护模块后，其中一路，工频提取模块提取有效的工频电流信号，工频电流信号再经过整流器及放大器滤波放大后，信号输入锁相同步单元；

锁相同步单元将工频电流整形，获得零相位触发信号，同时根据脉动干扰信号的特点，将同步信号分频成时间间隔为N个脉冲，锁相同步单元将N个脉冲进行相位锁定；N脉冲相位锁定信号输入给CPU处理单元；

另一路，高频提取模块将高频电流信号分离，分离的高频电流信号包括脉动干扰信号与换流变压器内部绝缘放电信号，高频电流信号通过通道调理模块将高频信号放大，放大后的高频信号，输入到CPU处理单元；

CPU处理单元同时获得高频信号和N脉冲相位信号；高频信号包含局部放电信号及干扰信号；CPU处理单元先将高频信号转换成数字信号，在利用N脉冲相位信号将数字化的高频信号进行插值运算，通过插值将高频信号中的干扰信号消除掉，获得所需的局部放电信号；最后所需的局部放电信号通过串口将数据传输给无线通讯模块，无线通讯模块将局部放电无线传输给后台系统。

2.根据权利要求1所述的动态跟踪消干扰高频耦合局部放电检测装置，其特征在于：高频脉冲电流信号包括换流站脉动干扰信号和换流变压器内部局部放电信号；

保护模块包括气体放电管；

耦合高频电流信号与工频电流信号经过工频提取模块分离出工频电流，分离出的工频电流经过锁相同步模块输出12个等间隔脉冲；在工频提取模块中：

工频电流提取电路包括工频电阻R1、R2及工频电容C1；工频电阻R1一输出端通过工频电容C1接地，工频电阻R1一输出端通过工频电阻R2输出，电路的滤波截止频带为100Hz，从而能够滤除100Hz以上的频率信号，保留50Hz的工频信号；

工频放大器U1为低噪声高增益运算放大器，工频放大器U1的型号为AD301，其输入端子1分别接工频电阻R2的输出端及通过反接工频二极管D6接地，其输入端子2接地；其输出端子4接33V，其输出端3通过工频电阻R5接地限压；50Hz的工频信号经过工频放大器U1进行放大200倍，保证工频信号能够有效检出；

工频集成电路U2的型号为LM311，LM311芯片频率响应速度为kHz，经过工频集成电路U2将工频信号调理成脉冲信号，放大后的工频信号通过工频放大器U1其输出端3输出到工频集成电路U2输入端2；工频集成电路U2输入端4接地，工频集成电路U2输入端3分别通过电阻R3接地且通过电阻R4接电源33V；工频集成电路U2输出端1接地，输出端7通过电阻R6接电源33V；输出端7通过工频电阻R2接CPU处理单元输入端；

工频芯片U3的型号为CD4069，工频芯片U3输入端2通过工频电容C2接地，工频芯片U3输入端2通过工频电阻R7接工频集成电路U2输出端7；

脉冲信号经过集成电路U2输出端7输出到工频芯片U3输入端2，工频芯片U3输入端6接地，工频芯片U3输入端7通过工频电阻R8接电源33V；工频芯片U3端5通过工频电容C4接地，工频芯片U3输出端3分别通过工频电阻R10接地且通过工频电容C5输出给CPU处理单元；

工频芯片U3将脉冲信号分频成12个等时间间隔的脉冲信号，脉冲时间间隔为1.67ms，经过分频后，将12脉冲信号传输给CPU处理单元；

另一路由高频提取模块分离出高频信号，分离出的高频电流信号经过通道调理模块将信号调理、滤波、放大；

带通滤波器包括高频提升变压器T1及高频电容C1，带通滤波频带为1MHz-50MHz，其中高频提升变压器T1将信号提升2倍；

高频放大电路包括高频放大器U1、高频电容C2及高频电阻R3；高频放大器U1正输入端3通过高频电容C3接地，负输入端2通过高频电感R2接地，高频电容C2及高频电阻R3在输出端6与负输入端2之间并联；高频放大电路将高频信号放大100倍；

高频检波电路包括高频电阻R5、高频电阻R6、高频二极管D1及高频电容C6；高频放大器U1输出端6通过高频电容C5接入，高频电容C5输出端分别通过高频电阻R5及高频电阻R6接地，高频电容C5输出端通过高频二极管D1输出；高频二极管D1输出端分别通过高频电容C6及高频电阻R7接地；高频检波电路其将高频信号频率降到20kHz；

跟随电路包括高频放大器U2及高频电阻R8；高频二极管D1输出端与高频放大器U2正输入端3电连接；高频放大器U2输出端6通过高频电阻R8电连接CPU处理单元输入端；

其中高频放大器U2型号为AD831，高频电阻R8电阻值为50欧姆，跟随电路保证阻抗匹配；经过调理后的高频信号输入到CPU处理单元；

CPU处理单元将12脉冲信号和调理后的高频信号同步采集，并进行差值运算，运算完成后CPU处理单元将换流站脉动干扰信号消除掉，保留换流变压器内部的局部放电信号，CPU处理单元将消除干扰的局部放电信号通过无线通讯模块将信号无线传输后台分析系统。

3.一种动态跟踪消干扰高频耦合局部放电检测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，

步骤一，首先，高频电流互感器同时耦合高频电流信号与工频电流信号；然后，高频电流信号与工频电流信号经过保护模块后；其次，耦合高频电流信号与工频电流信号经过工频提取模块分离出工频电流，分离出的工频电流经过锁相同步模块输出12个等间隔脉冲；再次，经过分频后，将12脉冲信号传输给CPU处理单元，同时，高频提取模块分离出高频信号，分离出的高频电流信号经过通道调理模块将信号调理、滤波、放大，经过调理后的高频信号输入到CPU处理单元；

步骤二，CPU处理单元将12脉冲信号和调理后的高频信号同步采集，并进行差值运算，运算完成后CPU处理单元将换流站脉动干扰信号消除掉，保留换流变压器内部的局部放电信号，CPU处理单元将消除干扰的局部放电信号通过无线通讯模块将信号无线传输后台分析系统。