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高速采集方案使利用UHF局部放電檢測技術監控電網成為現實

2021年5月13日 10:02  OFweek工控網  

整個20世紀,電能已經變得無處不在,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絡極為復雜。人們需要處理多種問題,如維護或替換老舊的系統、連接舊設施和新的綠色發電解決方案、支持和應對能源需求的波動、長距離傳輸能源、擁擠地區的輸配電和對應標準以及保證客戶的整體滿意度。

在過去的幾十年里,電力服務中斷一直是人們關注的焦點,并推動了監測、預測和預防設備問題的研究。

一種被稱為局部放電(PD)的物理現象已經被用于檢測這些問題。

本文將簡要介紹局部放電的概念和優點,以及不同的捕捉技術,著重介紹超高頻 (UHF)系統,特別是其數據采集系統,介紹構建這種系統的數據轉換解決方案。

局部放電概念

局部放電是發生在電氣設備(電纜、開關設備、斷路器等)絕緣層的放電。由于這種放電沒有完全連接兩個導電端子,因此被稱為局部放電。

為何檢測局部放電

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

人們可以通過局部電網的中斷盡早發現故障并進行預防性更換,對電力用戶產生最小的影響。此外,通過確定局部放電的位置,有助于快速發現和解決問題。這對于地下部分特別有用,因為挖掘的成本高昂,還會產生如道路封閉等其他的影響。

如何檢測并定位局部放電

原則上,UHF局部放電檢測器可監測產生的短放電脈沖(通常持續幾納秒)。由于脈沖時間非常短,放電信號的頻率范圍可從直流跨越到幾GHz。使用信號的UHF部分有很多優點。這個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傳感器和數據轉換器技術可實現高靈敏度,而且UHF檢測系統可實現更好的定位精度和默認模式識別。對于電網監視,這意味著能更好地找出故障發生的位置,并評估它的影響。

UHF 采集系統是檢測性能的關鍵

采集系統的目標是準確捕獲包含局部放電信息的局部放電傳感器的模擬輸出。經過信號調理環節后,模擬信號被轉換到數字域,然后被處理,以判斷是否發生局部放電,并獲取局部放電的位置和任何其他感興趣的參數。

采集系統中最關鍵的部件之一是ADC(模數轉換器), 用于將傳感器的輸出轉換成主機PC能夠處理的數字數據流。由于局部放電的脈沖特性,其UHF分量可達到1ns以下的瞬態時間。為了準確捕獲脈沖,需要考慮ADC的多個參數:

·-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(時間)分辨率

·通道數:可理解為可用采集通道的數量

成熟的產品方案解決商

Teledyne面向局部放電設備制造商提供兩種解決方案:

Teledyne SP Devices開發高性能數字采集卡(數字化儀)。位于瑞典的Teledyne SP Devices在過去的15年里一直致力于開發高速數字化儀,專注于高速解決方案及其靈活性,使客戶能根據特定的應用情況優化數字化儀。

Teledyne e2v開發高速模數轉換器。位于法國的Teledyne e2v在過去的25年里一直致力于開發高速數據轉換器,并一直在高速四通道ADC技術上保持業內領先。Teledyne e2v行業經驗豐富,為客戶提供頂級信號處理解決方案和微處理器產品。

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要求的COTS產品,幫助客戶設計中高性能的UHF局部放電設備。

三種調整處理器系統功耗的方法

Teledyne e2v作為高可靠性微處理器的領導者,多年來一直致力于提高超越標準性能指標的定制處理器的核心競爭力,使系統設計師能夠增加系統安全的余量,并優化SWaP (尺寸,重量和功耗)。

白皮書將介紹Teledyne e2v為系統設計師提供的定制方案,以調整高可靠性處理器系統的功耗。

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,再到電信(特別是隨著5G網絡的全球發展),一個技術問題貫穿始終 —— 如何選擇和實現一款快速、可靠的宇航級微處理器。其基本要求包括計算能力/速度、尺寸、重量、功耗和成本,以滿足耐輻射太空/衛星發展的挑戰和適應性。

Teledyne e2v的"LS1046-Space" 四核ARM Cortex -A72微處理器將為未來幾十年的太空/衛星發展的密集計算需求帶來革命性的變化。白皮書將介紹相關技術特性。

Teledyne e2v通過最新的微波數字轉換器

推動無線電軟件化

隨著過去10年數字電子技術的發展,出現了越來越多的復雜敏捷無線電系統和相關的應用,如即將到來的5G移動無線終端。但是,若不仔細規劃、設計網絡系統,則難以保證未來通訊系統的流暢度。關鍵的數據需要在機器和機器(M2M)之間交換,如自動售貨機網絡以及自動駕駛和交通管理系統等,使得系統對吞吐量和延遲的壓力越來越大。

Teledyne e2v計劃研發的直接射頻轉換采樣器預計-3dB模擬輸入帶寬高達微波Ka波段(即在26。5到40GHz之間)。此外, 預計在不遠的將來推出高靈活性數據轉換器片上系統(SiP)模塊。

Teledyne e2v的四通道ADC為

5G NR ATE和現場測試系統的自動校準測試測量

無線技術在過去的20年里快速從3G發展到4G,現在已到了5G的時代。有一個技術問題一直貫穿這一發展的過程,即高頻器件的自動校準測試。RF ATE和現場測試系統面臨的最困難的挑戰是校準、可重復性和測試結果的關聯度。未來的無線技術的發展需要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開關輸入電路技術,使用戶可在RF ATE和/或現場測試環境中使用自動校準和測量技術。白皮書將具體介紹產品相關技術特性。

一體化封裝的高級系統讓射頻直接轉換成為可能

隨著ADC和DAC的性能規格、形狀參數和新的傳感器 技術(Rx和Tx)的不斷發展,RF數據轉換系統正在發生快速變化。

現在,隨著高級的SiP(系統級封裝)組裝技術的發展,數據轉換器系統的設計正逐步從硬件中心向軟件中心轉變。

Teledyne e2v的SiP設計、發展和組裝的專業技術革新了系統級設計,可實現最大的靈活性并支持多任務的應用。利用最先進的技術(倒裝芯片、有機封裝等)開發的RF混合信號數字處理應用可用于工業、醫療、航空電子、儀器、電信、軍事和宇航等應用。白皮書將具體介紹產品相關技術特性。

編 輯:章芳
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