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高速采集方案使利用UHF局部放電檢測(cè)技術(shù)監(jiān)控電網(wǎng)成為現(xiàn)實(shí)

OFweek工控網(wǎng)發(fā)布時(shí)間:2021-05-12 17:20:08

  整個(gè)20世紀(jì),電能已經(jīng)變得無(wú)處不在,成為了日常生活的必需品。不難想象,如今支持我們每天的電能需求的電力網(wǎng)絡(luò)極為復(fù)雜。人們需要處理多種問(wèn)題,如維護(hù)或替換老舊的系統(tǒng)、連接舊設(shè)施和新的綠色發(fā)電解決方案、支持和應(yīng)對(duì)能源需求的波動(dòng)、長(zhǎng)距離傳輸能源、擁擠地區(qū)的輸配電和對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)以及保證客戶的整體滿意度。

  在過(guò)去的幾十年里,電力服務(wù)中斷一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn),并推動(dòng)了監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和預(yù)防設(shè)備問(wèn)題的研究。

  一種被稱為局部放電(PD)的物理現(xiàn)象已經(jīng)被用于檢測(cè)這些問(wèn)題。

  本文將簡(jiǎn)要介紹局部放電的概念和優(yōu)點(diǎn),以及不同的捕捉技術(shù),著重介紹超高頻 (UHF)系統(tǒng),特別是其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),介紹構(gòu)建這種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換解決方案。

  局部放電概念

  局部放電是發(fā)生在電氣設(shè)備(電纜、開(kāi)關(guān)設(shè)備、斷路器等)絕緣層的放電。由于這種放電沒(méi)有完全連接兩個(gè)導(dǎo)電端子,因此被稱為局部放電。

  為何檢測(cè)局部放電

  局部放電可能發(fā)生在電網(wǎng)的許多部分,通常是傳輸高壓并被某種絕緣介質(zhì)(固體、液體、空氣)包圍的地方。由于局部放電的局部性和重復(fù)性,隨著時(shí)間的推移將導(dǎo)致變壓器、電力線纜和附件的絕緣損壞。

  人們可以通過(guò)局部電網(wǎng)的中斷盡早發(fā)現(xiàn)故障并進(jìn)行預(yù)防性更換,對(duì)電力用戶產(chǎn)生最小的影響。此外,通過(guò)確定局部放電的位置,有助于快速發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。這對(duì)于地下部分特別有用,因?yàn)橥诰虻某杀靖甙?,還會(huì)產(chǎn)生如道路封閉等其他的影響。

  如何檢測(cè)并定位局部放電

  原則上,UHF局部放電檢測(cè)器可監(jiān)測(cè)產(chǎn)生的短放電脈沖(通常持續(xù)幾納秒)。由于脈沖時(shí)間非常短,放電信號(hào)的頻率范圍可從直流跨越到幾GHz。使用信號(hào)的UHF部分有很多優(yōu)點(diǎn)。這個(gè)頻段受干擾的影響小,且更容易采取減少干擾的措施。

  此外,采用最新的UHF傳感器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高靈敏度,而且UHF檢測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)更好的定位精度和默認(rèn)模式識(shí)別。對(duì)于電網(wǎng)監(jiān)視,這意味著能更好地找出故障發(fā)生的位置,并評(píng)估它的影響。

  UHF 采集系統(tǒng)是檢測(cè)性能的關(guān)鍵

  采集系統(tǒng)的目標(biāo)是準(zhǔn)確捕獲包含局部放電信息的局部放電傳感器的模擬輸出。經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理環(huán)節(jié)后,模擬信號(hào)被轉(zhuǎn)換到數(shù)字域,然后被處理,以判斷是否發(fā)生局部放電,并獲取局部放電的位置和任何其他感興趣的參數(shù)。

  采集系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部件之一是ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器), 用于將傳感器的輸出轉(zhuǎn)換成主機(jī)PC能夠處理的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。由于局部放電的脈沖特性,其UHF分量可達(dá)到1ns以下的瞬態(tài)時(shí)間。為了準(zhǔn)確捕獲脈沖,需要考慮ADC的多個(gè)參數(shù):

  ·-3dB模擬輸入帶寬

  ·分辨率:可理解為垂直(電壓)分辨率

  ·采樣速度:可理解為水平(時(shí)間)分辨率

  ·通道數(shù):可理解為可用采集通道的數(shù)量

  成熟的產(chǎn)品方案解決商

  Teledyne面向局部放電設(shè)備制造商提供兩種解決方案:

  Teledyne SP Devices開(kāi)發(fā)高性能數(shù)字采集卡(數(shù)字化儀)。位于瑞典的Teledyne SP Devices在過(guò)去的15年里一直致力于開(kāi)發(fā)高速數(shù)字化儀,專注于高速解決方案及其靈活性,使客戶能根據(jù)特定的應(yīng)用情況優(yōu)化數(shù)字化儀。

  Teledyne e2v開(kāi)發(fā)高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器。位于法國(guó)的Teledyne e2v在過(guò)去的25年里一直致力于開(kāi)發(fā)高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器,并一直在高速四通道ADC技術(shù)上保持業(yè)內(nèi)領(lǐng)先。Teledyne e2v行業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富,為客戶提供頂級(jí)信號(hào)處理解決方案和微處理器產(chǎn)品。

  此外,Teledyne SP Devices和Teledyne e2v在硬件或元器件層面提供滿足高速采集系統(tǒng)要求的COTS產(chǎn)品,幫助客戶設(shè)計(jì)中高性能的UHF局部放電設(shè)備。

  
附帶介紹相關(guān)技術(shù)、產(chǎn)品白皮書

  三種調(diào)整處理器系統(tǒng)功耗的方法

  Teledyne e2v作為高可靠性微處理器的領(lǐng)導(dǎo)者,多年來(lái)一直致力于提高超越標(biāo)準(zhǔn)性能指標(biāo)的定制處理器的核心競(jìng)爭(zhēng)力,使系統(tǒng)設(shè)計(jì)師能夠增加系統(tǒng)安全的余量,并優(yōu)化SWaP (尺寸,重量和功耗)。

  白皮書將介紹Teledyne e2v為系統(tǒng)設(shè)計(jì)師提供的定制方案,以調(diào)整高可靠性處理器系統(tǒng)的功耗。

  Teledyne e2v的

  四核ARM? Cortex? -A72 耐輻射微處理器

  從軍事,到氣象,到地球觀測(cè),再到電信(特別是隨著5G網(wǎng)絡(luò)的全球發(fā)展),一個(gè)技術(shù)問(wèn)題貫穿始終 —— 如何選擇和實(shí)現(xiàn)一款快速、可靠的宇航級(jí)微處理器。其基本要求包括計(jì)算能力/速度、尺寸、重量、功耗和成本,以滿足耐輻射太空/衛(wèi)星發(fā)展的挑戰(zhàn)和適應(yīng)性。

  Teledyne e2v的"LS1046-Space" 四核ARM? Cortex? -A72微處理器將為未來(lái)幾十年的太空/衛(wèi)星發(fā)展的密集計(jì)算需求帶來(lái)革命性的變化。白皮書將介紹相關(guān)技術(shù)特性。

  Teledyne e2v通過(guò)最新的微波數(shù)字轉(zhuǎn)換器

  推動(dòng)無(wú)線電軟件化

  隨著過(guò)去10年數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了越來(lái)越多的復(fù)雜敏捷無(wú)線電系統(tǒng)和相關(guān)的應(yīng)用,如即將到來(lái)的5G移動(dòng)無(wú)線終端。但是,若不仔細(xì)規(guī)劃、設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),則難以保證未來(lái)通訊系統(tǒng)的流暢度。關(guān)鍵的數(shù)據(jù)需要在機(jī)器和機(jī)器(M2M)之間交換,如自動(dòng)售貨機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及自動(dòng)駕駛和交通管理系統(tǒng)等,使得系統(tǒng)對(duì)吞吐量和延遲的壓力越來(lái)越大。

  Teledyne e2v計(jì)劃研發(fā)的直接射頻轉(zhuǎn)換采樣器預(yù)計(jì)-3dB模擬輸入帶寬高達(dá)微波Ka波段(即在26.5到40GHz之間)。此外, 預(yù)計(jì)在不遠(yuǎn)的將來(lái)推出高靈活性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器片上系統(tǒng)(SiP)模塊。

  Teledyne e2v的四通道ADC為

  5G NR ATE和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)的自動(dòng)校準(zhǔn)測(cè)試測(cè)量

  無(wú)線技術(shù)在過(guò)去的20年里快速?gòu)?G發(fā)展到4G,現(xiàn)在已到了5G的時(shí)代。有一個(gè)技術(shù)問(wèn)題一直貫穿這一發(fā)展的過(guò)程,即高頻器件的自動(dòng)校準(zhǔn)測(cè)試。RF ATE和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)面臨的最困難的挑戰(zhàn)是校準(zhǔn)、可重復(fù)性和測(cè)試結(jié)果的關(guān)聯(lián)度。未來(lái)的無(wú)線技術(shù)的發(fā)展需要5G NR器件。

  Teledyne e2v的四通道多輸入端口ADC利用非并行片上高頻交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)輸入電路技術(shù),使用戶可在RF ATE和/或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試環(huán)境中使用自動(dòng)校準(zhǔn)和測(cè)量技術(shù)。白皮書將具體介紹產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)特性。

  一體化封裝的高級(jí)系統(tǒng)讓射頻直接轉(zhuǎn)換成為可能

  隨著ADC和DAC的性能規(guī)格、形狀參數(shù)和新的傳感器 技術(shù)(Rx和Tx)的不斷發(fā)展,RF數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)正在發(fā)生快速變化。

  現(xiàn)在,隨著高級(jí)的SiP(系統(tǒng)級(jí)封裝)組裝技術(shù)的發(fā)展,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)正逐步從硬件中心向軟件中心轉(zhuǎn)變。

  Teledyne e2v的SiP設(shè)計(jì)、發(fā)展和組裝的專業(yè)技術(shù)革新了系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì),可實(shí)現(xiàn)最大的靈活性并支持多任務(wù)的應(yīng)用。利用最先進(jìn)的技術(shù)(倒裝芯片、有機(jī)封裝等)開(kāi)發(fā)的RF混合信號(hào)數(shù)字處理應(yīng)用可用于工業(yè)、醫(yī)療、航空電子、儀器、電信、軍事和宇航等應(yīng)用。白皮書將具體介紹產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)特性。

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