[发明专利]一种用于变电站GIS局部放电特高频信号检测的超高速采集装置

说明书

本发明公开了一种用于变电站GIS局部放电特高频信号检测的超高速采集装置，由UHF信号接收模块、前置放大模块、4个高速ADC(模数转换器）和高速FPGA组成；其中FPGA内部由数字时钟管理DCM、4个采集模块、数据拼接模块和数据处理模块组成。其特征在于：所述UHF信号接收模块输出端连接前置放大模块输入端；前置放大模块的4个输出端分别与4个ADC的输入端连接；每个ADC的数据总线分别与对应的FPGA内部的采集模块连接，每个ADC的时钟端分别与对应的FPGA内部DCM的输出时钟连接；FPGA内部的4个采集模块的时钟输入端分别和对应的DCM的输出时钟连接，而数据输出端分别连接数据拼接模块的输入端；数据拼接模块输出端连接数据处理模块。本发明的优点是：通过时钟相位偏移的方式，多路高速ADC对同一GIS局放特高频信号进行同步采集，再进行数据拼接，在时钟频率不变的情况下，采集装置等效采样率提升了4倍，达到400Msps及以上，有利于对局放信号进行精细化的分析，提升系统诊断的置信度，并提高故障定位精度。

技术领域

本发明涉及在变电站GIS局放信号特高频检测领域，具体是一种用于变电站GIS局部放电特高频信号检测的超高速采集装置。

背景技术

电力系统中气体绝缘组合电器（gas insulated switchgear, GIS）设备在工作的过程中会产生不同程度和形式的局部放电（partial discharge, PD）,而局部放电产生的电磁脉冲会损坏系统内部绝缘材料，导致绝缘击穿损坏，引起用电事故，因此电力系统内部要对局部放电信号进行检测，避免后续的损害扩大。在局部放电监测中一种有效的技术就是特高频局部放电检测，其特高频信号在300MHz～1500MHz频段。然而这么高的信号频率很难直接进行采集和处理，常规的检测手段是将接收到的特高频信号进行检波，然后对信号包络进行分析。常见的检波后数据采集装置，其采样率为100Msps左右。但实际应用中，为了更精细化的分析包络、并进行故障地位，采集装置的采样率需要进一步提高；但直接提高采集装置的采集频率，难度较大，且成本很高，不便于采集装置的实用化推广。为了解决这个问题，本发明提供一种用于变电站GIS局部放电特高频信号检测的超高速采集装置，通过时钟相位偏移的方式，多路高速ADC对同一GIS局放特高频信号进行同步采集，再进行数据拼接，在时钟频率不变的情况下，采集装置等效采样率提升了4倍，达到400Msps及以上，有利于对局放信号进行精细化的分析，提升系统诊断的置信度，并提高故障定位精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于变电站GIS局部放电特高频信号检测的超高速采集装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于变电站GIS局部放电特高频信号检测的超高速采集装置，由UHF信号接收模块、前置放大模块、4个高速ADC(模数转换器）和高速FPGA组成；其中FPGA内部由数字时钟管理DCM、4个采集模块、数据拼接模块和数据处理模块组成。其特征在于：所述UHF信号接收模块输出端连接前置放大模块输入端；前置放大模块的4个输出端分别与4个ADC的输入端连接；每个ADC的数据总线分别与对应的FPGA内部的采集模块连接，每个ADC的时钟端分别与对应的FPGA内部DCM的输出时钟连接；FPGA内部的4个采集模块的时钟输入端分别和对应的DCM的输出时钟连接，而数据输出端分别连接数据拼接模块的输入端；数据拼接模块输出端连接数据处理模块。

作为本发明的进一步技术方案：所述UHF信号接收模块接收到特高频信号后输出到所述前置放大模块；前置放大模块将信号进行前置放大后，分成4路，再分别与4个ADC的输入端连接。ADC在时钟的驱动下，对输入的模拟信号进行采集，其输出送至所述FPGA内部对应的采集模块。

所述ADC其转换速率为100Msps及以上。

作为本发明的进一步技术方案：所述的FPGA，其内部由数字时钟管理DCM、4个采集模块、数据拼接模块和数据处理模块组成。