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    高速采集方案使利用UHF局部放电检测技术监控电网成为现实
    时间:2021-5-12 中国电力电工网

    整个20世纪,电能已经变得无处不在,成为了日常生活的必需品。不难想象,如今支持我们每天的电能需求的电力网络极为复杂。人们需要处理多种问题,如维护或替换老旧的系统、连接旧设施和新的绿色发电解决方案、支持和应对能源需求的波动、长距离传输能源、拥挤地区的输配电和对应标准以及保证客户的整体满意度。

    在过去的几十年里,电力服务中断一直是人们关注的焦点,并推动了监测、预测和预防设备问题的研究。

    一种被称为局部放电(PD)的物理现象已经被用于检测这些问题。

    本文将简要介绍局部放电的概念和优点,以及不同的捕捉技术,着重介绍超高频 (UHF)系统,特别是其数据采集系统,介绍构建这种系统的数据转换解决方案。


    局部放电概念

    局部放电是发生在电气设备(电缆、开关设备、断路器等)绝缘层的放电。由于这种放电没有完全连接两个导电端子,因此被称为局部放电。


    为何检测局部放电

    局部放电可能发生在电网的许多部分,通常是传输高压并被某种绝缘介质(固体、液体、空气)包围的地方。由于局部放电的局部性和重复性,随着时间的推移将导致变压器、电力线缆和附件的绝缘损坏。

    人们可以通过局部电网的中断尽早发现故障并进行预防性更换,对电力用户产生最小的影响。此外,通过确定局部放电的位置,有助于快速发现和解决问题。这对于地下部分特别有用,因为挖掘的成本高昂,还会产生如道路封闭等其他的影响。


    如何检测并定位局部放电

    原则上,UHF局部放电检测器可监测产生的短放电脉冲(通常持续几纳秒)。由于脉冲时间非常短,放电信号的频率范围可从直流跨越到几GHz。使用信号的UHF部分有很多优点。这个频段受干扰的影响小,且更容易采取减少干扰的措施。

    此外,采用最新的UHF传感器和数据转换器技术可实现高灵敏度,而且UHF检测系统可实现更好的定位精度和默认模式识别。对于电网监视,这意味着能更好地找出故障发生的位置,并评估它的影响。


    UHF 采集系统是检测性能的关键

    采集系统的目标是准确捕获包含局部放电信息的局部放电传感器的模拟输出。经过信号调理环节后,模拟信号被转换到数字域,然后被处理,以判断是否发生局部放电,并获取局部放电的位置和任何其他感兴趣的参数。

    采集系统中最关键的部件之一是ADC(模数转换器), 用于将传感器的输出转换成主机PC能够处理的数字数据流。由于局部放电的脉冲特性,其UHF分量可达到1ns以下的瞬态时间。为了准确捕获脉冲,需要考虑ADC的多个参数:

    ·-3dB模拟输入带宽

    ·分辨率:可理解为垂直(电压)分辨率

    ·采样速度:可理解为水平(时间)分辨率

    ·通道数:可理解为可用采集通道的数量


    成熟的产品方案解决商

    Teledyne面向局部放电设备制造商提供两种解决方案:

    Teledyne SP Devices开发高性能数字采集卡(数字化仪)。位于瑞典的Teledyne SP Devices在过去的15年里一直致力于开发高速数字化仪,专注于高速解决方案及其灵活性,使客户能根据特定的应用情况优化数字化仪。

    Teledyne e2v开发高速模数转换器。位于法国的Teledyne e2v在过去的25年里一直致力于开发高速数据转换器,并一直在高速四通道ADC技术上保持业内领先。Teledyne e2v行业经验丰富,为客户提供顶级信号处理解决方案和微处理器产品。

    此外,Teledyne SP Devices和Teledyne e2v在硬件或元器件层面提供满足高速采集系统要求COTS产品,帮助客户设计中高性能的UHF局部放电设备。

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    附带介绍相关技术、产品白皮书

    三种调整处理器系统功耗的方法

    Teledyne e2v作为高可靠性微处理器的领导者,多年来一直致力于提高超越标准性能指标的定制处理器的核心竞争力,使系统设计师能够增加系统安全的余量,并优化SWaP (尺寸,重量和功耗)。

    白皮书将介绍Teledyne e2v为系统设计师提供的定制方案,以调整高可靠性处理器系统的功耗。


    Teledyne e2v的

    四核ARM? Cortex? -A72 耐辐射微处理器

    从军事,到气象,到地球观测,再到电信(特别是随着5G网络的全球发展),一个技术问题贯穿始终 —— 如何选择和实现一款快速、可靠的宇航级微处理器。其基本要求包括计算能力/速度、尺寸、重量、功耗和成本,以满足耐辐射太空/卫星发展的挑战和适应性。

    Teledyne e2v的"LS1046-Space" 四核ARM? Cortex? -A72微处理器将为未来几十年的太空/卫星发展的密集计算需求带来革命性的变化。白皮书将介绍相关技术特性。


    Teledyne e2v通过最新的微波数字转换器

    推动无线电软件化

    随着过去10年数字电子技术的发展,出现了越来越多的复杂敏捷无线电系统和相关的应用,如即将到来的5G移动无线终端。但是,若不仔细规划、设计网络系统,则难以保证未来通讯系统的流畅度。关键的数据需要在机器和机器(M2M)之间交换,如自动售货机网络以及自动驾驶和交通管理系统等,使得系统对吞吐量和延迟的压力越来越大。

    Teledyne e2v计划研发的直接射频转换采样器预计-3dB模拟输入带宽高达微波Ka波段(即在26.5到40GHz之间)。此外, 预计在不远的将来推出高灵活性数据转换器片上系统(SiP)模块。


    Teledyne e2v的四通道ADC为

    5G NR ATE和现场测试系统的自动校准测试测量

    无线技术在过去的20年里快速从3G发展到4G,现在已到了5G的时代。有一个技术问题一直贯穿这一发展的过程,即高频器件的自动校准测试。RF ATE和现场测试系统面临的最困难的挑战是校准、可重复性和测试结果的关联度。未来的无线技术的发展需要5G NR器件。

    Teledyne e2v的四通道多输入端口ADC利用非并行片上高频交叉点开关输入电路技术,使用户可在RF ATE和/或现场测试环境中使用自动校准和测量技术。白皮书将具体介绍产品相关技术特性。


    一体化封装的高级系统让射频直接转换成为可能

    随着ADC和DAC的性能规格、形状参数和新的传感器 技术(Rx和Tx)的不断发展,RF数据转换系统正在发生快速变化。

    现在,随着高级的SiP(系统级封装)组装技术的发展,数据转换器系统的设计正逐步从硬件中心向软件中心转变。

    Teledyne e2v的SiP设计、发展和组装的专业技术革新了系统级设计,可实现最大的灵活性并支持多任务的应用。利用最先进的技术(倒装芯片、有机封装等)开发的RF混合信号数字处理应用可用于工业、医疗、航空电子、仪器、电信、军事和宇航等应用。白皮书将具体介绍产品相关技术特性。

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