变压器局部放电检测系统(1)

摘要局部放电的原因是因为在外施电压作用下，静电荷会在电场中绝缘较弱的位置发生静电游离。这种脉冲型放电可引起绝缘劣化，进而导致变压器发生故障。文中提出了一种基于FPGA+DSP的GIS局部放电在线检测系统，该系统由FPGA控制数据的采集和存储，然后利用DSP进行嵌入式TCP/IP设计，从而使采集到的信号通过以太网传输到远程PC进行显示，经现场运行测试，该系统实现了设计目标。

当今的电子信息时代对电力的需求日益增长，对电网可靠性的要求也越来越高。高压电气设备在电网中运行时，如果其内部存在因制造不良、老化以及外力破坏而造成的绝缘缺陷，会发生影响设备和电网安全运行的事故。电气设备的安全运行在工业生产中有着重要意义，而局部放电是引起高压设备绝缘损坏的重要原因之一。

气体绝缘组合电器(GIS)运行可靠性高，越来越广泛地用于电力系统。但在生产、安装及长期运行过程中，GIS内部不可避免地会不同程度地存在各种绝缘缺陷，从而引发局部放电，进而导致绝缘事故。因此，对GIS进行局部放电的研究具有重要意义。CIS是电网运行中的重要设备，是保证供电可靠性的基础。它具有占地面积小、运行可靠性高、维护方便等特点，在围内外得到了广泛应用。对于GIS局部放电现象，已经有很多研究者在这方面做过很多系统开发。由于数据采集是研究局部放电系统开发的重要部分。文中提出了一种基于FPGA+DSP的局部放电检测系统，并且应用TCP/IP协议通过以太网传输到客户端进行实时显示。

1 系统的总体架构介绍

系统的总体架构如图1所示。

该系统的特点是每个处理模块设有16个特高频传感器和一个工频同步传感器。工频同步传感器用于产生局部放电检测用工频同步信号，克服了直接从二次设备取电带来的安全隐患，使用方便、性能优异。采集的信号送往信号处理单元，对数据进行存储和压缩处理，然后把处理完成的信号通过以太网传输到客户端，实现用户对变压器局部放电情况的远程控制和掌握。

2 系统内部结构

数据采集采用了传统的数据采集方法，通过特高频传感器和工频传感器采集来的信号，经过信号调理电路，对信号进行滤波和放大，使信号转变到 A/D转换器的可以接受的输入范围之内，然后通过AD9224转换器把模拟信号转换为数字信号，送往FPGA(EP2C5Q208C8)处理模块进行数据的存储和转发，在这部分模块中，FPGA一方面需要把采集来的信号存储到SDRAM中，由于信号的采集频率为20 MHz，并且需要连续采集2s，所以采用512 MB的存储器IS42S86400B SDRAM;另一方面，FPGA需要接受DSP发来的指令，把SDRAM中的数据转发到DSP中进行处理。在DSP控制的模块中，DSP(TMS320VC5402)一方面要实现嵌入式的TCP/IP协议，连接到以太网上进行数据的传输，另一方面要对大容量的数据进行压缩，从而实现数据在以太网上的可靠快速传输。内部结构如图2所示。