基于超声波的电力设备局部放电在线监测系统设计

【摘要】局部放电是引发高压电器故障的主要原因之,通过检测局部放电信号特征来判断电气设备绝缘性能,是检测电气设备运行状况的主要手段之一。放电信号特征的检测方法有多种,检测因放电而产生的超声波信号是其中的方法之一,以前此类检测系统由于其所使用的微处理器存储空间、运行速度及集成度低等原因,导致在结构、性能、功能等方面受到很大的限制。本文根据ARM微处理器工频高、集成度高、功耗低、成本低的特点,提出了应用ARM微处理器STM32F107为主控制器设计一种高压电器局部放电检测系统。该系统主要通过采集和分析电气设备局部放电产生的超声波信号来实现检测功能,与用其它微处理器组成的检测系统比较具有检测速度快、结构简单、成本低、方便携带等优点。本文首先讨论了局部放电超声波信号产生的机理和利用超声波信号检测局部放电的原理。设计出前置模拟信号预处理电路,该电路由三级放大电路和通带为80KHz～300KHz的巴特沃思级联带通滤波器组成,能对A／D转换输入信号进行幅度调节和限频滤波,其输出信号的幅度在A／D转换芯片输入信号要求范围内,能量集中在系统要求的检测频带内。其次设计了局部放电在线监测系统,该系统的信号采集、图形显示、数据通信、数据存储等功能模块的硬件电路由STM32F107微控制器接口进行控制。在对前置信号预处理电路测试中,使用MULTSIM软件中任意信号波形发生器产生带有高频、低频周期干扰以及白噪声的模拟局部放电超声波信号对本系统进行测试,实验结果表明：带干扰的原始信号经过本系统的放大滤波电路后,大量干扰信号被抑制,输出信号幅值在A／D转换器输入信号要求的范围内。最后研究了数字滤波与超声定位算法,设计了系统的软件总体架构并给出了系统采集模块的程序设计流程。
【作者】鲁晔；
【导师】骆东松；
【作者基本信息】兰州理工大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】局部放电；在线监测；超声波；ARM；

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