一種用于定位電纜局部放電信號(hào)的裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于定位電纜局部放電信號(hào)的裝置，包括高頻電流互感器、數(shù)據(jù)采集單元、信號(hào)電平調(diào)整單元、信號(hào)強(qiáng)度判斷及轉(zhuǎn)換單元、數(shù)值處理單元、數(shù)值存儲(chǔ)單元以及控制顯示單元；高頻電流互感器獲得的脈沖信號(hào)在數(shù)據(jù)采集單元中放大及過(guò)濾為采集信號(hào)，在信號(hào)電平調(diào)整單元進(jìn)行調(diào)整后，通過(guò)信號(hào)強(qiáng)度判斷及轉(zhuǎn)換單元判斷電平是否位于電平區(qū)間內(nèi)，是，則轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)輸出，否，則輸出電平；數(shù)值處理單元得到電平時(shí)輸出給控制顯示單元重新設(shè)置采集信號(hào)電平，得到數(shù)字信號(hào)時(shí)處理為非連續(xù)脈沖信號(hào)，將該信號(hào)特征值與噪聲特征值進(jìn)行匹配，如不匹配則該信號(hào)為電纜局放信號(hào)并輸出或顯示。實(shí)施本發(fā)明，基于脈沖電流法，能夠快速、便捷的定位電纜局部放電信號(hào)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種用于定位電纜局部放電信號(hào)的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于定位電纜局部放電信號(hào)的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市電網(wǎng)的不斷發(fā)展和改造升級(jí)的需要，電力電纜線(xiàn)路的使用量正逐年上升，特別是高壓電力電纜已獲得了廣泛的應(yīng)用，且敷設(shè)量逐年遞增。
[0003]當(dāng)前，電力電纜線(xiàn)路在生產(chǎn)、運(yùn)輸及安裝過(guò)程中難免出現(xiàn)一些缺陷或因長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致的絕緣老化所引起的缺陷，使得電力電纜線(xiàn)路安裝后且在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中容易發(fā)生電纜局部放電現(xiàn)象，如果這種電纜局部放電現(xiàn)象長(zhǎng)期的積累，可能造成嚴(yán)重的安全隱患，從而出現(xiàn)重大經(jīng)濟(jì)損失。因此需要準(zhǔn)確并及時(shí)掌握電纜線(xiàn)路的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)局部放電信號(hào)進(jìn)行常規(guī)性的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)或定期巡檢，都可以最大限度的避免事故發(fā)生。目前，缺乏一種使用方便且測(cè)試精確的設(shè)備，用于在對(duì)電纜局部放電信號(hào)影響太大的環(huán)境下時(shí)，可以從復(fù)雜的信號(hào)中找到真正的電纜局部放電信號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種用于定位電纜局部放電信號(hào)的裝置及方法，其基于脈沖電流測(cè)試法，能夠在對(duì)電纜局部放電信號(hào)影響太大的環(huán)境下，快速、便捷的定位電纜局部放電信號(hào)。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了 一種用于定位電纜局部放電信號(hào)的裝置，包括高頻電流互感器、數(shù)據(jù)采集單元、信號(hào)電平調(diào)整單元、信號(hào)強(qiáng)度判斷及轉(zhuǎn)換單元、數(shù)值處理單元、數(shù)值存儲(chǔ)單元以及控制顯示單元；其中，
所述高頻電流互感器，其輸出端與所述數(shù)據(jù)采集單元的輸入端相連，用于感應(yīng)電纜線(xiàn)路上的脈沖信號(hào)；
所述數(shù)據(jù)采集單元，其輸出端與所述信號(hào)電平調(diào)整單元的第一端相連，用于將所述感應(yīng)到的脈沖信號(hào)后經(jīng)過(guò)放大及濾波處理，得到采集信號(hào)；其中，所述脈沖信號(hào)和采集信號(hào)均為模擬信號(hào)；
所述信號(hào)電平調(diào)整單元，其第二端與所述信號(hào)強(qiáng)度判斷及轉(zhuǎn)換單元的輸入端相連，第三端與所述控制顯示單元的第一端相連，用于將所述得到的采集信號(hào)的電平根據(jù)預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)進(jìn)行調(diào)整后，得到調(diào)整信號(hào)；其中，所述調(diào)整信號(hào)為模擬信號(hào)；
所述信號(hào)強(qiáng)度判斷及轉(zhuǎn)換單元，其輸出端與所述數(shù)值處理單元的第二端相連，用于判斷所述得到的調(diào)整信號(hào)的電平是否位于預(yù)設(shè)的電平區(qū)間內(nèi)，如果是，則將所述得到的調(diào)整信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后作為第一狀態(tài)值輸出；如果否，則不進(jìn)行轉(zhuǎn)換，僅將所述得到的調(diào)整信號(hào)的電平作為第一狀態(tài)值輸出；
所述數(shù)值處理單元，其第二端與所述數(shù)值存儲(chǔ)單元的一端相連，第三端與所述控制顯示單元的第二端相連，用于獲得所述輸出的第一狀態(tài)值并判斷，當(dāng)所述第一狀態(tài)值為所述調(diào)整信號(hào)的電平時(shí)，將所述調(diào)整信號(hào)的電平作為第二狀態(tài)值輸出給所述控制顯示單元；當(dāng)所述第一狀態(tài)值為所述數(shù)字信號(hào)時(shí)，控制所述數(shù)字信號(hào)在所述信號(hào)強(qiáng)度判斷及轉(zhuǎn)換單元的轉(zhuǎn)換時(shí)序和所述數(shù)值存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)時(shí)序，并將所述數(shù)字信號(hào)根據(jù)預(yù)設(shè)的算法進(jìn)行分析和處理后得到非連續(xù)脈沖信號(hào)及所述非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值，判斷所述得到的非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值是否與預(yù)設(shè)的噪聲特征庫(kù)中任一噪聲信號(hào)特征值均匹配，如果否，則確定所述非連續(xù)脈沖信號(hào)為電纜局部放電信號(hào)，且將所述電纜局部放電信號(hào)作為第二狀態(tài)值輸出給所述控制顯示單元；
所述控制顯示單元，用于獲得所述輸出的第二狀態(tài)值并判斷，當(dāng)所述第二狀態(tài)值為所述調(diào)整信號(hào)的電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述信號(hào)電平調(diào)整單元重新設(shè)置所述預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)；當(dāng)所述第二狀態(tài)值為所述電纜局部放電信號(hào)時(shí)，顯示或輸出所述電纜局部放電信號(hào)。
[0006]其中，當(dāng)所述得到的調(diào)整信號(hào)的電平小于所述預(yù)設(shè)的電平區(qū)間的最小值時(shí)，所述控制顯示單元發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述信號(hào)電平調(diào)整單元提高所述預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)；當(dāng)所述得到的調(diào)整信號(hào)的電平大于所述預(yù)設(shè)的電平區(qū)間的最大值時(shí)，所述控制顯示單元發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述信號(hào)電平調(diào)整單元縮小所述預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)。
[0007]其中，所述數(shù)據(jù)采集單元包括前置放大模塊和帶通濾波模塊；其中，
所述前置放大模塊，其輸入端與所述高頻電流互感器相連，輸出端與所述帶通濾波模塊的輸入端相連，用于將所述感應(yīng)到的脈沖信號(hào)進(jìn)行放大，得到放大信號(hào)；
所述帶通濾波模塊，其輸出端與所述信號(hào)電平調(diào)整單元的第一端相連，用于將所述得到的放大信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾處理后，得到所述采集信號(hào)。
[0008]其中，所述采集信號(hào)的頻率處于IMHz至IOOMHz之間。
[0009]其中，所述信號(hào)強(qiáng)度判斷及轉(zhuǎn)換單元包括一 12位運(yùn)算精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的最高轉(zhuǎn)換速度為105MHz。
[0010]其中，所述控制顯示單元還包括用于信號(hào)輸出的第三端。
[0011]本發(fā)明實(shí)施例還提供了 一種用于定位電纜局部放電信號(hào)的方法，其在前述的裝置中實(shí)現(xiàn)，所述方法包括:
a、感應(yīng)電纜線(xiàn)路上的脈沖信號(hào)，并將所述感應(yīng)到的脈沖信號(hào)后經(jīng)過(guò)放大及濾波處理，得到采集信號(hào)；其中，所述脈沖信號(hào)和所述采集信號(hào)均為模擬信號(hào)；
b、所述得到的采集信號(hào)的電平根據(jù)預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)進(jìn)行調(diào)整后，得到調(diào)整信號(hào)；其中，所述調(diào)整信號(hào)為模擬信號(hào)；
C、判斷所述得到的調(diào)整信號(hào)的電平是否位于預(yù)設(shè)的電平區(qū)間內(nèi)，如果是，則將所述得到的調(diào)整信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后作為狀態(tài)值輸出；如果否，則不進(jìn)行轉(zhuǎn)換，僅將所述調(diào)整信號(hào)的電平作為狀態(tài)值輸出；
d、獲得所述輸出的狀態(tài)值并判斷，當(dāng)所述狀態(tài)值為所述調(diào)整信號(hào)的電平時(shí)，重新設(shè)置所述預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)后，返回步驟b ;或
當(dāng)所述狀態(tài)值為所述數(shù)字信號(hào)時(shí)，將所述數(shù)字信號(hào)根據(jù)預(yù)設(shè)的算法進(jìn)行分析和處理后得到非連續(xù)脈沖信號(hào)及所述非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值，判斷所述得到的非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值是否與預(yù)設(shè)的噪聲特征庫(kù)中任一噪聲信號(hào)特征值均匹配，如果否，則確定所述非連續(xù)脈沖信號(hào)為電纜局部放電信號(hào)，且將所述電纜局部放電信號(hào)顯示或輸出。
[0012]其中，所述步驟d中“當(dāng)所述狀態(tài)值為所述調(diào)整信號(hào)的電平時(shí)，重新設(shè)置所述預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)”的具體步驟包括:
當(dāng)所述調(diào)整信號(hào)的電平小于所述預(yù)設(shè)的電平區(qū)間的最小值時(shí)，提高所述預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)；
當(dāng)所述調(diào)整信號(hào)的電平大于所述預(yù)設(shè)的電平區(qū)間的最大值時(shí)，縮小所述預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)。
[0013]其中，所述步驟d中“當(dāng)所述狀態(tài)值為所述數(shù)字信號(hào)時(shí)，將所述數(shù)字信號(hào)根據(jù)預(yù)設(shè)的算法進(jìn)行分析和處理后得到非連續(xù)脈沖信號(hào)及所述非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值，判斷所述得到的非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值是否與預(yù)設(shè)的噪聲特征庫(kù)中任一噪聲信號(hào)特征值均匹配，如果否，則確定所述非連續(xù)脈沖信號(hào)為電纜局部放電信號(hào)，且將所述電纜局部放電信號(hào)顯示或輸出”的具體步驟包括:
當(dāng)所述狀態(tài)值為所述數(shù)字信號(hào)時(shí)，將一連續(xù)時(shí)間內(nèi)的所述數(shù)字信號(hào)根據(jù)預(yù)設(shè)的象限數(shù)進(jìn)行均分，得到各象限的象限信號(hào)；
將所述得到的各象限的象限信號(hào)均根據(jù)離散傅立葉變換，獲得每一象限內(nèi)對(duì)應(yīng)的多個(gè)頻域信號(hào)以及每一頻域信號(hào)的頻率和強(qiáng)度；
根據(jù)預(yù)設(shè)的強(qiáng)度閾值，得到每一象限內(nèi)對(duì)應(yīng)的多個(gè)大于所述強(qiáng)度閾值的頻域信號(hào)，并判斷所述得到的每一象限內(nèi)對(duì)應(yīng)的多個(gè)大于所述強(qiáng)度閾值的頻域信號(hào)是否在每一象限內(nèi)均有頻率相同的存在，如果是，則作為周期性信號(hào)濾除，獲得非周期性信號(hào)；
所述獲得的非周期性信號(hào)根據(jù)反離散傅立葉變換，得到所述非連續(xù)脈沖信號(hào)以及所述非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值，并判斷所述得到的非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值是否與預(yù)設(shè)的噪聲特征庫(kù)中任一噪聲信號(hào)特征值均匹配，如果否，則確定所述非連續(xù)脈沖信號(hào)為電纜局部放電信號(hào)，且將所述電纜局部放電信號(hào)顯示或輸出。
[0014]其中，所述采集信號(hào)的頻率處于IMHz至IOOMHz之間。
[0015]實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果:
在本發(fā)明實(shí)施例中，裝置基于脈沖電流法采集電纜線(xiàn)路上的測(cè)量信號(hào)，通過(guò)控制顯示單元實(shí)現(xiàn)快速判斷測(cè)量信號(hào)的強(qiáng)弱，且根據(jù)該信號(hào)強(qiáng)弱通過(guò)控制顯示單元控制調(diào)整信號(hào)電平調(diào)整單元中的電平縮放系統(tǒng)并在數(shù)值處理單元進(jìn)行數(shù)值處理，實(shí)現(xiàn)快速判斷局部放電信號(hào)的有無(wú)，其具有測(cè)量信號(hào)還原度高，能夠在對(duì)電纜局部放電信號(hào)影響太大的環(huán)境下，快速、便捷的定位電纜局部放電信號(hào)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖仍屬于本發(fā)明的范疇。
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的用于定位電纜局部放電信號(hào)的裝置的連接示意圖； 圖2為圖1中數(shù)據(jù)采集單元的連接示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例二提供的用于定位電纜局部放電信號(hào)的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例一中，提出一種用于定位電纜局部放電信號(hào)的裝置，通過(guò)基于脈沖電流法來(lái)采集電纜線(xiàn)路上釋放的脈沖信號(hào)，該裝置包括高頻電流互感器、數(shù)據(jù)采集單元、信號(hào)電平調(diào)整單元、信號(hào)強(qiáng)度判斷及轉(zhuǎn)換單元、數(shù)值處理單元、數(shù)值存儲(chǔ)單元以及控制顯示單元；其中，
高頻電流互感器，其輸出端與數(shù)據(jù)采集單元的輸入端相連，用于感應(yīng)電纜線(xiàn)路上的脈沖信號(hào)；
數(shù)據(jù)采集單元，其輸出端與信號(hào)電平調(diào)整單元的第一端al相連，用于將感應(yīng)到的脈沖信號(hào)后經(jīng)過(guò)放大及濾波處理，得到采集信號(hào)；
信號(hào)電平調(diào)整單元，其第二端a2與信號(hào)強(qiáng)度判斷及轉(zhuǎn)換單元的輸入端相連，第三端a3與控制顯示單元的第一端bl相連，用于將得到的采集信號(hào)的電平根據(jù)預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)進(jìn)行調(diào)整后，得到調(diào)整信號(hào)；其中，脈沖信號(hào)、采集信號(hào)和調(diào)整信號(hào)為模擬信號(hào)；
信號(hào)強(qiáng)度判斷及轉(zhuǎn)換單元，其輸出端與數(shù)值處理單元的第一端Cl相連，用于判斷得到的調(diào)整信號(hào)的電平是否位于預(yù)設(shè)的電平區(qū)間內(nèi)，如果是，則將得到的調(diào)整信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后作為第一狀態(tài)值輸出；如果否，則不進(jìn)行轉(zhuǎn)換，僅將得到的調(diào)整信號(hào)的電平作為第一狀態(tài)值輸出；該信號(hào)強(qiáng)度判斷及轉(zhuǎn)換單元包括一個(gè)12位運(yùn)算精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，該數(shù)模轉(zhuǎn)換器的最高轉(zhuǎn)換速度為105MHz ；
數(shù)值處理單元，其第二端c2與數(shù)值存儲(chǔ)單元的一端相連，第三端c3與控制顯示單元的第二端b2相連，用于獲得輸出的第一狀態(tài)值并判斷，當(dāng)?shù)谝粻顟B(tài)值為調(diào)整信號(hào)的電平時(shí)，將調(diào)整信號(hào)的電平作為第二狀態(tài)值輸出給控制顯示單元；當(dāng)?shù)谝粻顟B(tài)值為數(shù)字信號(hào)時(shí)，控制數(shù)字信號(hào)在信號(hào)強(qiáng)度判斷及轉(zhuǎn)換單元的轉(zhuǎn)換時(shí)序和數(shù)值存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)時(shí)序，并將數(shù)字信號(hào)根據(jù)預(yù)設(shè)的算法進(jìn)行分析和處理后得到非連續(xù)脈沖信號(hào)及非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值，判斷得到的非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值是否與預(yù)設(shè)的噪聲特征庫(kù)中任一噪聲信號(hào)特征值均匹配，如果否，則確定非連續(xù)脈沖信號(hào)為電纜局部放電信號(hào)，且將電纜局部放電信號(hào)作為第二狀態(tài)值輸出給控制顯示單元；
控制顯示單元，用于獲得輸出的第二狀態(tài)值并判斷，當(dāng)?shù)诙顟B(tài)值為調(diào)整信號(hào)的電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)電平調(diào)整單元重新設(shè)置前述中預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)；當(dāng)?shù)诙顟B(tài)值為電纜局部放電信號(hào)時(shí)，顯示或輸出電纜局部放電信號(hào)。當(dāng)然，為了進(jìn)一步通過(guò)外接設(shè)備來(lái)處理控制顯示單元中的信號(hào)或顯示控制顯示單元中信號(hào)波形，該控制顯示單元還包括用于將電纜局部放電信號(hào)或其它信號(hào)輸出的第三端b3，該第三端b3與外接設(shè)備相連。
[0020]應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，在控制顯示單元沒(méi)有驅(qū)動(dòng)信號(hào)電平調(diào)整單元重新設(shè)置前述中預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)之前，該預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)為1，即不改變首次通過(guò)的采集信號(hào)的電平。
[0021]而當(dāng)?shù)玫降恼{(diào)整信號(hào)的電平小于前述中預(yù)設(shè)的電平區(qū)間的最小值時(shí)，控制顯示單元發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)信號(hào)電平調(diào)整單元提高前述中預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)，當(dāng)?shù)玫降恼{(diào)整信號(hào)的電平大于前述中預(yù)設(shè)的電平區(qū)間的最大值時(shí)，控制顯示單元發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)信號(hào)電平調(diào)整單元縮小前述中預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)；此時(shí)，采集信號(hào)的電平也相應(yīng)的改變，得到與首次通過(guò)的采集信號(hào)的電平不相等的調(diào)整信號(hào)，該調(diào)整信號(hào)會(huì)再次進(jìn)入信號(hào)強(qiáng)度判斷及轉(zhuǎn)換單元中判斷及調(diào)整，直至該調(diào)整信號(hào)的電平處于信號(hào)強(qiáng)度判斷及轉(zhuǎn)換單元中預(yù)設(shè)的電平區(qū)間內(nèi)為止，此時(shí)，將電平處于電平區(qū)間內(nèi)的調(diào)整信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出給數(shù)值處理單元處理及數(shù)值存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)，且在數(shù)值處理單元中通過(guò)非連續(xù)脈沖波象限分解法對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)值處理后，得到非連續(xù)脈沖信號(hào)，并將該非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值跟每一噪聲信號(hào)特征值進(jìn)行對(duì)比匹配，如果不匹配，則確定非連續(xù)脈沖信號(hào)為電纜局部放電信號(hào)，將該電纜局部放電信號(hào)在控制顯示單元顯示或輸出。
[0022]其中，非連續(xù)脈沖波象限分解法包括以下步驟:
a、通過(guò)對(duì)一連續(xù)時(shí)間段內(nèi)(如20ms)的數(shù)字信號(hào)根據(jù)預(yù)設(shè)的象限數(shù)進(jìn)行平均分段成多個(gè)象限信號(hào)，對(duì)每一段標(biāo)注為唯一的一個(gè)象限(如分為8個(gè)象限，分別標(biāo)注為:象限1、象限2、象限3—直到象限8)；
b、然后對(duì)單一的象限內(nèi)象限信號(hào)進(jìn)行頻譜分析(如離散傅里葉變換)，得出該象限內(nèi)的象限信號(hào)中各頻域信號(hào)的成分(如頻率和強(qiáng)度);
C、在每一個(gè)象限內(nèi)，都根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度從大到小的排序篩選出大于預(yù)設(shè)強(qiáng)度閾值的各頻域信號(hào)，并判斷那些大于預(yù)設(shè)強(qiáng)度閾值的各頻域信號(hào)是否在所有象限都有同頻信號(hào)的存在，如果有，則作為周期性信號(hào)(即存在于每個(gè)象限中的相同頻率信號(hào))進(jìn)行濾除，得到非周期性信號(hào)(即只存在于個(gè)別象限中的剩余信號(hào))；
d、將非周期性信號(hào)進(jìn)行反離散傅立葉變換，得到非連續(xù)脈沖信號(hào)以及非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值。
[0023]作為一個(gè)例子，采集信號(hào)成分包含信號(hào)I (頻率3.5MHz)、信號(hào)2 (頻率7.5MHz)、信號(hào)3 (頻率12.5MHz)、信號(hào)4 (頻率17.5MHz)、信號(hào)5 (頻率24.5MHz)和非周期性信號(hào)6，信號(hào)強(qiáng)度從強(qiáng)到弱依次為信號(hào)1、信號(hào)2、信號(hào)3、信號(hào)4、信號(hào)5、信號(hào)6，這些信號(hào)共同組成了一個(gè)模擬信號(hào)源。
[0024]該采集信號(hào)轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)在數(shù)值處理單元處理過(guò)程中，選擇一連續(xù)時(shí)間20ms周期，將該周期對(duì)應(yīng)平均劃分成八個(gè)象限，每一各象限對(duì)應(yīng)一段象限信號(hào)，通過(guò)離散傅里葉變換，在第一象限通過(guò)頻率分布可以發(fā)現(xiàn)象限信號(hào)包括信號(hào)1、2、3、4、5，在第二象限通過(guò)頻率分布同樣可以發(fā)現(xiàn)象限信號(hào)包括信號(hào)1、2、3、4、5，直至第八象限通過(guò)頻率分布同樣可以發(fā)現(xiàn)象限信號(hào)包括信號(hào)1、2、3、4、5，有區(qū)別的是在第三象限和第七象限中象限信號(hào)不僅包括信號(hào)1、2、3、4、5，還包括信號(hào)6。
[0025]將每個(gè)象限共有的信號(hào)作為周期性信號(hào)進(jìn)行濾除，得到非周期性信號(hào)6，再非周期性信號(hào)6通過(guò)反傅里葉變換，還原為時(shí)域信號(hào)作為非連續(xù)脈沖信號(hào)并得到該非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值，實(shí)現(xiàn)了周期性信號(hào)和非周期性信號(hào)的分離。
[0026]更進(jìn)一步的，如圖2所示，數(shù)據(jù)采集單元包括前置放大模塊和帶通濾波模塊；其中，
前置放大模塊，其輸入端與高頻電流互感器相連，輸出端與帶通濾波模塊的輸入端相連，用于將感應(yīng)到的脈沖信號(hào)進(jìn)行放大，得到放大信號(hào)；
帶通濾波模塊，其輸出端與信號(hào)電平調(diào)整單元的第一端相連，用于將得到的放大信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾處理后，得到采集信號(hào)；該帶通濾波模塊選用分立器件的電感和電容組成，主要是保留IMHz (赫茲)至IOOMHz之間頻段內(nèi)的信號(hào)，即得到的采集信號(hào)的頻率處于IMHz至IOOMHz 之間。[0027]本發(fā)明實(shí)施例一中用于定位電纜局部放電信號(hào)的裝置的工作原理為:首先，開(kāi)啟裝置，利用高頻電流互感器獲得電纜線(xiàn)路上的脈沖信號(hào)，將該脈沖信號(hào)進(jìn)行放大過(guò)濾處理后，得到的采集信號(hào)進(jìn)入信號(hào)電平調(diào)整單元，由于采集信號(hào)第一次通過(guò)，因此縮放電平系數(shù)為I，使得集信號(hào)電平不變。
[0028]接著，信號(hào)強(qiáng)度判斷及轉(zhuǎn)換單元將會(huì)對(duì)該采集信號(hào)的電平進(jìn)行判斷，一旦該采集信號(hào)的電平不在預(yù)設(shè)的電平區(qū)間內(nèi)，就拒絕該采集信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，將電平輸出給數(shù)值處理單元，而數(shù)值處理單元繼續(xù)輸出給控制顯示單元，控制顯示單元判斷出為電平時(shí)，通過(guò)提高信號(hào)電平調(diào)整單元中的縮放電平系數(shù)(或縮小信號(hào)電平調(diào)整單元中的縮放電平系數(shù))從而來(lái)調(diào)整該采集信號(hào)的電平，直到該采集信號(hào)的電平在預(yù)設(shè)的電平區(qū)間為止，并將最終的采集信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出給數(shù)值處理單元處理及數(shù)值存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)。
[0029]之后，數(shù)值處理單元將數(shù)字信號(hào)通過(guò)非連續(xù)脈沖波象限分解法進(jìn)行數(shù)值處理后，得到非連續(xù)脈沖信號(hào)，并將該非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值跟每一噪聲信號(hào)特征值進(jìn)行對(duì)比匹配，如果不匹配，則確定非連續(xù)脈沖信號(hào)為電纜局部放電信號(hào)，將該電纜局部放電信號(hào)輸出給控制顯示單元。
[0030]最后，控制顯示單元顯示該電纜局部放電信號(hào)或?qū)⒃撾娎|局部放電信號(hào)輸出給外接設(shè)備。
[0031]如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例二中，提出一種用于定位電纜局部放電信號(hào)的方法，所述方法包括:
步驟S101、感應(yīng)電纜線(xiàn)路上的脈沖信號(hào)，并將所述感應(yīng)到的脈沖信號(hào)后經(jīng)過(guò)放大及濾波處理，得到采集信號(hào)；其中，所述脈沖信號(hào)和所述采集信號(hào)均為模擬信號(hào)；所述采集信號(hào)的頻率處于IOKHz至300KHZ之間；
步驟S102、所述得到的采集信號(hào)的電平根據(jù)預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)進(jìn)行調(diào)整后，得到調(diào)整信號(hào)；其中，所述調(diào)整信號(hào)為模擬信號(hào)；
步驟S103、判斷所述得到的調(diào)整信號(hào)的電平是否位于預(yù)設(shè)的電平區(qū)間內(nèi)，如果是，則將所述得到的調(diào)整信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后作為狀態(tài)值輸出；如果否，則不進(jìn)行轉(zhuǎn)換，僅將所述調(diào)整信號(hào)的電平作為狀態(tài)值輸出；
步驟S104、獲得所述輸出的狀態(tài)值并判斷，當(dāng)所述狀態(tài)值為所述調(diào)整信號(hào)的電平時(shí)，重新設(shè)置所述預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)后，返回步驟S102 ;或
當(dāng)所述狀態(tài)值為所述數(shù)字信號(hào)時(shí)，將所述數(shù)字信號(hào)根據(jù)預(yù)設(shè)的算法進(jìn)行分析和處理后得到非連續(xù)脈沖信號(hào)及所述非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值，判斷所述得到的非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值是否與預(yù)設(shè)的噪聲特征庫(kù)中任一噪聲信號(hào)特征值均匹配，如果否，則確定所述非連續(xù)脈沖信號(hào)為電纜局部放電信號(hào)，且將所述電纜局部放電信號(hào)顯示或輸出。
[0032]在步驟S104中“當(dāng)所述狀態(tài)值為所述調(diào)整信號(hào)的電平時(shí)，重新設(shè)置所述預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)”的具體步驟包括:
步驟S201、當(dāng)所述調(diào)整信號(hào)的電平小于所述預(yù)設(shè)的電平區(qū)間的最小值時(shí)，提高所述預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)；
步驟S202、當(dāng)所述調(diào)整信號(hào)的電平大于所述預(yù)設(shè)的電平區(qū)間的最大值時(shí)，縮小所述預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)。
[0033]在步驟S104中“當(dāng)所述狀態(tài)值為所述數(shù)字信號(hào)時(shí)，將所述數(shù)字信號(hào)根據(jù)預(yù)設(shè)的算法進(jìn)行分析和處理后得到非連續(xù)脈沖信號(hào)及所述非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值，判斷所述得到的非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值是否與預(yù)設(shè)的噪聲特征庫(kù)中任一噪聲信號(hào)特征值均匹配，如果否，則確定所述非連續(xù)脈沖信號(hào)為電纜局部放電信號(hào)，且將所述電纜局部放電信號(hào)顯示或輸出”的具體步驟包括:
步驟S301、當(dāng)所述狀態(tài)值為所述數(shù)字信號(hào)時(shí)，將一連續(xù)時(shí)間內(nèi)的所述數(shù)字信號(hào)根據(jù)預(yù)設(shè)的象限數(shù)進(jìn)行均分，得到各象限的象限信號(hào)；
步驟S302、將所述得到的各象限的象限信號(hào)均根據(jù)離散傅立葉變換，獲得每一象限內(nèi)對(duì)應(yīng)的多個(gè)頻域信號(hào)以及每一頻域信號(hào)的頻率和強(qiáng)度；
步驟S303、根據(jù)預(yù)設(shè)的強(qiáng)度閾值，得到每一象限內(nèi)對(duì)應(yīng)的多個(gè)大于所述強(qiáng)度閾值的頻域信號(hào)，并判斷所述得到的每一象限內(nèi)對(duì)應(yīng)的多個(gè)大于所述強(qiáng)度閾值的頻域信號(hào)是否在每一象限內(nèi)均有頻率相同的存在，如果是，則作為周期性信號(hào)濾除，獲得非周期性信號(hào)；
步驟S304、所述獲得的非周期性信號(hào)根據(jù)反離散傅立葉變換，得到所述非連續(xù)脈沖信號(hào)以及所述非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值，并判斷所述得到的非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值是否與預(yù)設(shè)的噪聲特征庫(kù)中任一噪聲信號(hào)特征值均匹配，如果否，則確定所述非連續(xù)脈沖信號(hào)為電纜局部放電信號(hào)，且將所述電纜局部放電信號(hào)顯示或輸出。
[0034]實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果:
在本發(fā)明實(shí)施例中，裝置基于脈沖電流法采集電纜線(xiàn)路上的測(cè)量信號(hào)，通過(guò)控制顯示單元實(shí)現(xiàn)快速判斷測(cè)量信號(hào)的強(qiáng)弱，且根據(jù)該信號(hào)強(qiáng)弱通過(guò)控制顯示單元控制調(diào)整信號(hào)電平調(diào)整單元中的電平縮放系統(tǒng)并在數(shù)值處理單元進(jìn)行數(shù)值處理，實(shí)現(xiàn)快速判斷局部放電信號(hào)的有無(wú)，其具有測(cè)量信號(hào)還原度高，能夠在對(duì)電纜局部放電信號(hào)影響太大的環(huán)境下，快速、便捷的定位電纜局部放電信號(hào)。
[0035]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，如R0M/RAM、磁盤(pán)、光盤(pán)等。
[0036]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于定位電纜局部放電信號(hào)的裝置，其特征在于，包括高頻電流互感器、數(shù)據(jù)采集單元、信號(hào)電平調(diào)整單元、信號(hào)強(qiáng)度判斷及轉(zhuǎn)換單元、數(shù)值處理單元、數(shù)值存儲(chǔ)單元以及控制顯示單元；其中， 所述高頻電流互感器，其輸出端與所述數(shù)據(jù)采集單元的輸入端相連，用于感應(yīng)電纜線(xiàn)路上的脈沖信號(hào)； 所述數(shù)據(jù)采集單元，其輸出端與所述信號(hào)電平調(diào)整單元的第一端相連，用于將所述感應(yīng)到的脈沖信號(hào)后經(jīng)過(guò)放大及濾波處理，得到采集信號(hào)；其中，所述脈沖信號(hào)和采集信號(hào)均為模擬信號(hào)； 所述信號(hào)電平調(diào)整單元，其第二端與所述信號(hào)強(qiáng)度判斷及轉(zhuǎn)換單元的輸入端相連，第三端與所述控制顯示單元的第一端相連，用于將所述得到的采集信號(hào)的電平根據(jù)預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)進(jìn)行調(diào)整后，得到調(diào)整信號(hào)；其中，所述調(diào)整信號(hào)為模擬信號(hào)； 所述信號(hào)強(qiáng)度判斷及轉(zhuǎn)換單元，其輸出端與所述數(shù)值處理單元的第一端相連，用于判斷所述得到的調(diào)整信號(hào)的電平是否位于預(yù)設(shè)的電平區(qū)間內(nèi)，如果是，則將所述得到的調(diào)整信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后作為第一狀態(tài)值輸出；如果否，則不進(jìn)行轉(zhuǎn)換，僅將所述得到的調(diào)整信號(hào)的電平作為第一狀態(tài)值輸出； 所述數(shù)值處理單元，其第二端與所述數(shù)值存儲(chǔ)單元的一端相連，第三端與所述控制顯示單元的第二端相連，用于獲得所述輸出的第一狀態(tài)值并判斷，當(dāng)所述第一狀態(tài)值為所述調(diào)整信號(hào)的電平時(shí)，將所述調(diào)整信號(hào)的電平作為第二狀態(tài)值輸出給所述控制顯示單元；當(dāng)所述第一狀態(tài)值為所述數(shù)字信號(hào)時(shí)，控制所述數(shù)字信號(hào)在所述信號(hào)強(qiáng)度判斷及轉(zhuǎn)換單元的轉(zhuǎn)換時(shí)序和所述數(shù)值存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)時(shí)序，并將所述數(shù)字信號(hào)根據(jù)預(yù)設(shè)的算法進(jìn)行分析和處理后得到非連續(xù)脈沖信號(hào)及所述非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值，判斷所述得到的非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值是否與預(yù)設(shè)的噪聲特征庫(kù)中任一噪聲信號(hào)特征值均匹配，如果否，則確定所述非連續(xù)脈沖信號(hào)為電纜局部放電信號(hào)，且將所述電纜局部放電信號(hào)作為第二狀態(tài)值輸出給所述控制顯示單元； 所述控制顯示單元，用于獲得所述輸出的第二狀態(tài)值并判斷，當(dāng)所述第二狀態(tài)值為所述調(diào)整信號(hào)的電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述信號(hào)電平調(diào)整單元重新設(shè)置所述預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)；當(dāng)所述第二狀態(tài)值為所述電纜局部放電信號(hào)時(shí)，顯示或輸出所述電纜局部放電信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述得到的調(diào)整信號(hào)的電平小于所述預(yù)設(shè)的電平區(qū)間的最小值時(shí)，所述控制顯示單元發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述信號(hào)電平調(diào)整單元提高所述預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)；當(dāng)所述得到的調(diào)整信號(hào)的電平大于所述預(yù)設(shè)的電平區(qū)間的最大值時(shí)，所述控制顯示單元發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述信號(hào)電平調(diào)整單元縮小所述預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集單元包括前置放大模塊和帶通濾波模塊；其中， 所述前置放大模塊，其輸入端與所述高頻電流互感器相連，輸出端與所述帶通濾波模塊的輸入端相連，用于將所述感應(yīng)到的脈沖信號(hào)進(jìn)行放大，得到放大信號(hào)； 所述帶通濾波模塊，其輸出端與所述信號(hào)電平調(diào)整單元的第一端相連，用于將所述得到的放大信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾處理后，得到所述采集信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述采集信號(hào)的頻率處于IMHz至IOOMHz之間。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述信號(hào)強(qiáng)度判斷及轉(zhuǎn)換單元包括一12位運(yùn)算精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的最高轉(zhuǎn)換速度為105MHz。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述控制顯示單元還包括用于信號(hào)輸出的第三端。
7.一種用于定位電纜局部放電信號(hào)的方法，其特征在于，其在如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的裝置中實(shí)現(xiàn)，所述方法包括: a、感應(yīng)電纜線(xiàn)路上的脈沖信號(hào)，并將所述感應(yīng)到的脈沖信號(hào)后經(jīng)過(guò)放大及濾波處理，得到采集信號(hào)；其中，所述脈沖信號(hào)和所述采集信號(hào)均為模擬信號(hào)； b、所述得到的采集信號(hào)的電平根據(jù)預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)進(jìn)行調(diào)整后，得到調(diào)整信號(hào)；其中，所述調(diào)整信號(hào)為模擬信號(hào)； C、判斷所述得到的調(diào)整信號(hào)的電平是否位于預(yù)設(shè)的電平區(qū)間內(nèi)，如果是，則將所述得到的調(diào)整信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后作為狀態(tài)值輸出；如果否，則不進(jìn)行轉(zhuǎn)換，僅將所述調(diào)整信號(hào)的電平作為狀態(tài)值 輸出； d、獲得所述輸出的狀態(tài)值并判斷，當(dāng)所述狀態(tài)值為所述調(diào)整信號(hào)的電平時(shí)，重新設(shè)置所述預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)后，返回步驟b ;或 當(dāng)所述狀態(tài)值為所述數(shù)字信號(hào)時(shí)，將所述數(shù)字信號(hào)根據(jù)預(yù)設(shè)的算法進(jìn)行分析和處理后得到非連續(xù)脈沖信號(hào)及所述非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值，判斷所述得到的非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值是否與預(yù)設(shè)的噪聲特征庫(kù)中任一噪聲信號(hào)特征值均匹配，如果否，則確定所述非連續(xù)脈沖信號(hào)為電纜局部放電信號(hào)，且將所述電纜局部放電信號(hào)顯示或輸出。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟d中“當(dāng)所述狀態(tài)值為所述調(diào)整信號(hào)的電平時(shí)，重新設(shè)置所述預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)”的具體步驟包括: 當(dāng)所述調(diào)整信號(hào)的電平小于所述預(yù)設(shè)的電平區(qū)間的最小值時(shí)，提高所述預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)； 當(dāng)所述調(diào)整信號(hào)的電平大于所述預(yù)設(shè)的電平區(qū)間的最大值時(shí)，縮小所述預(yù)設(shè)的電平縮放系數(shù)。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟d中“當(dāng)所述狀態(tài)值為所述數(shù)字信號(hào)時(shí)，將所述數(shù)字信號(hào)根據(jù)預(yù)設(shè)的算法進(jìn)行分析和處理后得到非連續(xù)脈沖信號(hào)及所述非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值，判斷所述得到的非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值是否與預(yù)設(shè)的噪聲特征庫(kù)中任一噪聲信號(hào)特征值均匹配，如果否，則確定所述非連續(xù)脈沖信號(hào)為電纜局部放電信號(hào)，且將所述電纜局部放電信號(hào)顯示或輸出”的具體步驟包括: 當(dāng)所述狀態(tài)值為所述數(shù)字信號(hào)時(shí)，將一連續(xù)時(shí)間內(nèi)的所述數(shù)字信號(hào)根據(jù)預(yù)設(shè)的象限數(shù)進(jìn)行均分，得到各象限的象限信號(hào)； 將所述得到的各象限的象限信號(hào)均根據(jù)離散傅立葉變換，獲得每一象限內(nèi)對(duì)應(yīng)的多個(gè)頻域信號(hào)以及每一頻域信號(hào)的頻率和強(qiáng)度； 根據(jù)預(yù)設(shè)的強(qiáng)度閾值，得到每一象限內(nèi)對(duì)應(yīng)的多個(gè)大于所述強(qiáng)度閾值的頻域信號(hào)，并判斷所述得到的每一象限內(nèi)對(duì)應(yīng)的多個(gè)大于所述強(qiáng)度閾值的頻域信號(hào)是否在每一象限內(nèi)均有頻率相同的存在，如果是，則作為周期性信號(hào)濾除，獲得非周期性信號(hào)； 所述獲得的非周期性信號(hào)根據(jù)反離散傅立葉變換，得到所述非連續(xù)脈沖信號(hào)以及所述非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值，并判斷所述得到的非連續(xù)脈沖信號(hào)的特征值是否與預(yù)設(shè)的噪聲特征庫(kù)中任一噪聲信號(hào)特征值均匹配，如果否，則確定所述非連續(xù)脈沖信號(hào)為電纜局部放電信號(hào)，且將所述電纜局部放電信號(hào)顯示或輸出。
10.如權(quán)利要求 7所述的方法，其特征在于，所述采集信號(hào)的頻率處于IMHz至100MHz。
【文檔編號(hào)】G01R31/12GK104007372SQ201410233765
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】朱正國(guó), 姚森敬, 黃超, 王武 申請(qǐng)人:深圳供電局有限公司, 廣州友智電氣技術(shù)有限公司