[发明专利]基于PLC的变压器局部放电信号在线监测装置

说明书

技术领域

本发明属于对变压器局部放电产生的信号进行同步采样的监测设备，具体涉及了一种基于PLC的变压器局部放电信号在线监测装置。

背景技术

对变压器的局部放电信号进行实时在线监测，能够及时发现变压器的绝缘老化情况和预测故障发展趋势，从而预防恶性事故的发生的有效途径；因此，人们开发出了一些在线监测装置，如中国专利申请号为201210279848.3公开了一种干式变压器局部放电在线监测及其定位方法，第一超声波传感器、第二超声波传感器、第三超声波传感器、第四超声波传感器分别采集局部放电信号中的超声波信号，并传输至信号处理单元；超高频传感器采集局部放电信号中的超高频信号，并传输至信号处理单元；信号处理单元分别对四路超声波信号和一路超高频信号进行放大和滤波处理，将处理后的四路超声波信号和一路超高频信号分别转换为四路超声波数字信号和一路超高频数字信号并存储，达到触发要求时，四路超声波数字信号或四路超声波数字信号与一路超高频信号传输至计算机，计算机进行计算实现对局部放电位置的定位。上述的技术方案虽然在一定程度上实现了对变压器局部放电信号的监测，但是其对局部放电的宽频电-声信号进行同步实时信号监测仍存在一定的难度。这主要是因为变压器的局部放电信号的脉冲电流信号和超声波信号的频率范围很宽（10kHz～10MHz左右），而且易受工作现场的电磁干扰、机械振动噪声的影响，对A/D变换的采样速率和处理器的数据传输、信号处理和抗干扰的要求很高，使用单片机或DSP作为主控制器的局部放电监测装置，受控制器自身的硬件资源限制，很难实现对局部放电产生的电-声信号进行同步高速A/D采样和复杂的信号运算，影响了监测的精度和可靠性，而采用高性能的数据采集卡和专用的局放分析定位软件对局放信号进行采集和处理又提高了系统的成本，难以在中、小型变压器上得到推广应用。因此，目前市场上的变压器局部放电信号在线监测设备还需要进一步改进、开发。

PLC= Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC现已成为工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性高、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、以易与计算机接口、能对模拟量进行控制，具备高速计数与位控等性能模块等优异性能，日益取代由大量中间继电器、时间继电器、计数继电器等组成的传统继电—接触控制系统。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于PLC的变压器局部放电信号在线监测装置，该装置利用具有高速并行逻辑运算功能的PLC控制器控制多通道模/数转换器对变压器局部放电产生的宽频（10kHz～10MHz左右）脉冲电流信号和超声波信号进行同步高速采样，然后通过PCI总线接口将采样数据上传到上位计算机，在上位计算机中采用FFT、小波变换、相关分析、数字滤波等信号处理算法实时分析出变压器局部放电的信号特征，从而准确判断出变压器的故障类型、故障程度和故障位置，而且还能实现对变压器的智能化、网络化监测。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于PLC的变压器局部放电信号在线监测装置，包括依次连接的传感器模块、信号处理电路模块、模/数转换器、解串器模块、FIFO存储器和PCI总线接口电路和上位计算机；其中，该装置还包括PLC控制器，且PLC控制器设有I/O端口和RS232接口；所述的信号处理电路模块、模/数转换器、解串器模块、FIFO存储器和PCI总线接口电路的控制端分别与PLC控制器的I/O端口相连接，所述上位计算机通过RS232总线与PLC控制器的RS232接口相连接；所述的PLC控制器分别控制信号处理电路模块和模/数转换器，对传感器模块采集到的变压器局部放电产生的脉冲电流信号和超声波信号进行预处理和同步A/D变换后，经解串器模块将采样数据暂存在FIFO存储器中，然后在PLC控制器的控制下，将8位采样数据拼接成32位数据后，经32位的PCI总线接口电路上传到上位计算机，在上位计算机中对电-声信号联合监测数据进行综合分析和处理，以判断变压器内是否存在局部放电现象，同时，所述上位计算机通过RS232总线对PLC控制器的工作状态进行监控与设置。