[发明专利]一种基于FPGA芯片的电缆绝缘状态检测系统及方法

说明书

本发明提出了一种基于FPGA芯片的电缆绝缘状态检测系统及方法，通过控制开关，开启电缆绝缘状态监测程序，由FPGA芯片产生数字域的检测信号传入第一电路，经发送电路放大后送至耦合器，由所述耦合器将检测信号注入与其相连接的待测电缆中，再通过耦合器将待测电缆中的反射信号提取出来，通过FPGA芯片根据所述反射信号进行待测电缆状态评估，不仅可以判断变电站站用电缆是否存在绝缘状态老化现象，还能给出老化点的类型及老化程度，有利于对电缆绝缘状态进行全面综合的评估。

技术领域

本发明涉及电力二次设备技术领域，尤其是涉及一种基于FPGA芯片的电缆绝缘状态检测系统及方法。

背景技术

近年来，电网公司发生多起因变电站内电力电缆绝缘降低造成的短路故障，由于变电站内交直流电缆一起敷设电缆沟内，当一条电缆出现短路故障时，短路电流将整条沟内电缆均会烧毁，造成设备误动与拒动。由于变电站内电缆传输距离远、支线多、环境和气候条件恶劣、设备故障等原因，难以通过人工红外测温、外观检查等手段来发现缺陷。因此，实现变电站内电力电缆的绝缘在线监测，对维护电网的安全稳定，意义巨大。

常见的电缆绝缘缺陷和故障，包括接头处工艺或材料不良、电缆老化以及外力导致的电缆绝缘受损等情况。目前电缆故障检测方法主要有离线测距、带电检测及在线监测等。离线测距方式在故障发生后停电并解开电力电缆，通过相关设备测试故障距离，该方法停电时间较长，影响社会经济生产。此外，离线检测的方法是在故障发生之后，动用人力物力查找原因，定位故障点，效率非常低。带电检测包括直流分量法、介电常数法、分布式光纤测温以及局部放电带电检测等，这些方法仅在试验室的理想环境里可行，但在现场实际运用时难以提供理想效果。

发明内容

针对上述问题，本发明创新地提出了一种基于FPGA芯片的电缆绝缘状态检测系统及方法，通过在待测电缆一端加装上一个检测板卡和一个耦合器即可进行实时检测，本发明主要通过检测板卡上的FPGA芯片产生、注入、采集、分析检测信号，利用信号处理算法结果识别待测电缆绝缘老化状态，判断绝缘老化点类型以及老化程度，实现变电站站用电缆绝缘状态在线监测。

具体的，本发明提出了一种基于FPGA芯片的电缆绝缘状态检测系统，包括：检测板卡和耦合器；所述检测板卡包括FPGA芯片，及与所述FPGA芯片连接的第一电路和第二电路；

所述FPGA芯片包括与所述第一电路串联的逻辑控制模块和检测信号生成模块；及与所述第二电路串联的同步模块，降噪模块，信号处理模块及状态评估模块。

所述第一电路将所述检测信号生成模块产生的检测信号发送至所述耦合器；由所述耦合器将检测信号注入与其相连接的待测电缆中，并将待测电缆中的反射信号提取出来经所述第二电路送入所述状态评估模块进行待测电缆状态评估。

其中，所述第一电路至少包括DAC数模转换器和发送电路；所述DAC数模转换器（Digital-to-Analogue Converter）将来自所述检测信号生成模块的数字域信号转换成模拟域信号，经所述发送电路放大后发送至所述耦合器；

所述第二电路至少包括接收电路和ADC数模转换器（Analogue-to-DigitalConverter）；所述接收电路将获取的反射信号放大后，由ADC数模转换器将模拟域信号转换成数字域信号并发送至所述同步模块。

优选的，所述FPGA芯片，还包括：ROM模块，用于存储长度为N，位宽为B的训练序列，其中N≥128，B≥10比特；所述ROM模块为检测信号生成模块，同步模块，和信号处理模块提供训练序列。

所述逻辑控制模块通过对外接口连接控制开关，当所述控制开关处于打开状态，则启动电缆绝缘状态检测程序，产生脉冲信号通知所述检测信号生成模块开始运行。

所述检测信号生成模块启动后，从所述ROM模块中读取训练序列，读取次数为M。