可消除噪声的特高频局放检测电路及装置的制作方法

1.本实用新型涉及特高频局放监测技术领域，尤其涉及一种可消除噪声的特高频局放检测电路及装置。


背景技术：

2.在发电厂或变电站中，需要大范围使用gis设备(气体绝缘金属封闭开关设备)，因此对特高频局放监测设备需求量较高。而在现有技术中，某些特高频局放监测设备未对监测信号在传输与处理过程中可能存在的干扰信号进行有效抑制，降低特高频局放监测设备的可靠性。虽然一些特高频局放监测设备能够对干扰信号进行抑制，但其存在硬件电路复杂、成本高等缺陷。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的至少一个缺陷，提供一种可消除噪声的特高频局放检测电路及装置。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种可消除噪声的特高频局放检测电路，包括：
5.特高频噪声检测传感器，用于检测公共背景噪声信号；
6.若干特高频局放传感器，用于检测特高频局放信号；
7.若干放大及滤波电路，与所述特高频噪声检测传感器和若干所述特高频局放传感器一一对应连接，用于对所述公共背景噪声信号或特高频局放信号进行放大及滤波；
8.转换电路，与若干所述放大及滤波电路连接，用于对放大及滤波后的所述公共背景噪声信号和特高频局放信号进行同步及模数转换；
9.处理电路，与所述转换电路连接，用于对所述特高频局放信号和公共背景噪声信号进行运算处理，以消除所述特高频局放信号中的公共背景噪声。
10.在本实用新型所述的可消除噪声的特高频局放检测电路中，所述若干放大及滤波电路中的每一个放大及滤波电路包括第二十一电容c21、放大器u11、第一滤波单元、第二十二电容c22和无源带通滤波器；
11.所述第二十一电容c21的第一端作为所述放大及滤波电路的输入端连接所述特高频噪声检测传感器或特高频局放传感器，所述第二十一电容c21的第二端连接所述放大器u11的输入端，所述放大器u11的输出端连接所述第一滤波单元的输出端，所述放大器u11的输出端还经所述第二十二电容c22连接至所述无源带通滤波器的输入端，所述无源带通滤波器的输出端作为所述放大及滤波电路的输出端连接所述转换电路的模拟信号输入端，所述第一滤波单元的输入端用于连接第一输入电压。
12.在本实用新型所述的可消除噪声的特高频局放检测电路中，所述第一滤波单元包括第十三电容c13、第十一电阻r11和第十一电感l11；
13.所述第十三电容c13的第一端作为所述第一滤波单元的输入端经所述第十一电阻
r11和第十一电感l11连接至所述放大器u11的输出端，所述第十三电容c13的第二端接模拟地。
14.在本实用新型所述的可消除噪声的特高频局放检测电路中，所述放大器u11的型号为era-3sm 。
15.在本实用新型所述的可消除噪声的特高频局放检测电路中，所述转换电路包括模数转换芯片u1、第一电容c1、第四电容c4、第五电容c5、第七电容c7和第二电源滤波单元；
16.所述模数转换芯片u1的基准电压输入端经所述第一电容c1连接至模拟地，所述模数转换芯片u1的第一去耦电容连接端经所述第四电容c4连接至模拟地，所述模数转换芯片u1的第二去耦电容连接端经所述第五电容c5连接至模拟地，所述模数转换芯片u1的基准电压缓冲输出端经所述第七电容c7连接至模拟地，所述模数转换芯片u1的若干模拟信号输入端分别一一对应连接若干所述放大及滤波电路的输出端，所述模数转换芯片u1的通讯端连接所述处理电路，所述第二电源滤波单元的输入端用于连接第二输入电压，所述第二电源滤波单元的输出端连接所述模数转换芯片u1的模拟电源输入端，所述模数转换芯片u1的模拟电源接地端和基准电压接地端接模拟地。
17.在本实用新型所述的可消除噪声的特高频局放检测电路中，所述第二电源滤波单元包括第一电感l1、第十二电容c12、第八电容c8、第九电容c9、第十电容c10和第十一电容c11；
18.所述第一电感l1的第一端作为所述第二电源滤波单元的输入端用于连接所述第二输入电压，所述第一电感l1的第二端作为所述第二电源滤波单元的输出端连接所述模数转换芯片u1的模拟电源输入端，所述第一电感l1的第二端还经所述第十二电容c12连接至模拟地，所述第八电容c8、第九电容c9、第十电容c10和第十一电容c11分别并联于所述第十二电容c12。
19.在本实用新型所述的可消除噪声的特高频局放检测电路中，所述转换电路还包括第一电阻r1、第七电阻r7、第六电阻r6和第二电阻r2；
20.所述模数转换芯片u1的基准电压使能端连接所述第一电阻r1的第二端，所述第一电阻r1的第一端用于连接第三输入电压，所述模数转换芯片u1的省电模式设置端连接所述第七电阻r7的第二端，所述第七电阻r7的第一端连接所述第一电阻r1的第一端，所述模数转换芯片u1的输入范围设置端经所述第六电阻r6连接至数字地，所述模数转换芯片u1的通讯模式设置端经所述第二电阻r2连接至数字地。
21.在本实用新型所述的可消除噪声的特高频局放检测电路中，所述转换电路还包括第二电容c2、第三电容c3和第六电容c6；
22.所述第二电容c2和第三电容c3分别并联于所述第一电容c1，所述模数转换芯片u1的逻辑电源输入端经所述第六电容c6连接至数字地，所述模数转换芯片u1的逻辑电源输入端还连接所述第三输入电压。
23.在本实用新型所述的可消除噪声的特高频局放检测电路中，所述模数转换芯片u1的型号为ad7606。
24.本实用新型还提供一种可消除噪声的特高频局放检测装置，包括本实用新型实施例提供的可消除噪声的特高频局放检测电路。
25.本实用新型具有以下有益效果：通过若干放大及滤波电路分别对特高频噪声检测
传感器输出的公共背景噪声信号和若干特高频局放传感器输出的特高频局放信号进行放大，并且放大及滤波电路还对其传输和处理过程中可能存在的噪声进行滤波，以初步得到频率及幅值适合的公共背景噪声信号和若干特高频局放信号，再利用转换电路对公共背景噪声信号和若干特高频局放信号进行同步及模数转换，之后将其发送至处理电路，处理电路将若干特高频局放信号分别一一减去公共背景噪声信号。本实用新型不仅可以消除所有特高频局放信号中的公共背景噪声，还可以对公共背景噪声信号和特高频局放信号在传输与处理过程中可能存在的噪声进行消除，以得到纯净的特高频局放信号，进而提高监测设备的可靠性，并且信号的处理通过芯片在后台执行算法便能消除公共背景噪声，无需配置大量的硬件电路进行滤波，有利于降低监测设备的成本。
附图说明
26.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
27.图1是本实用新型提供的可消除噪声的特高频局放检测电路的结构示意图；
28.图2是本实用新型提供的可消除噪声的特高频局放检测电路中的放大及滤波电路的电路图；
29.图3是本实用新型提供的可消除噪声的特高频局放检测电路中的转换电路的电路图；
30.图4是本实用新型提供的可消除噪声的特高频局放检测电路中的第二电源滤波单元的电路图。
具体实施方式
31.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
32.参考图1，本实用新型构造了一种可消除噪声的特高频局放检测电路，包括特高频噪声检测传感器、若干特高频局放传感器、若干放大及滤波电路、转换电路和处理电路。
33.特高频噪声检测传感器用于检测公共背景噪声信号。
34.特高频局放传感器用于检测特高频局放信号。在一些实施例中，特高频噪声检测传感器和特高频局放传感器的型号相同。
35.若干放大及滤波电路分别与特高频噪声检测传感器和若干特高频局放传感器一一对应连接，放大及滤波电路用于对公共背景噪声信号或特高频局放信号进行放大及滤波。
36.转换电路与若干放大及滤波电路连接，转换电路用于对放大及滤波后的公共背景噪声信号和特高频局放信号进行同步及模数转换。
37.处理电路与转换电路连接，处理电路用于对特高频局放信号和公共背景噪声信号进行运算处理，以消除特高频局放信号中的公共背景噪声。进一步的，处理电路还可以根据消除公共背景噪声后的特高频局放信号输出模拟量信号和开关量信号反馈给特高频局放监测设备，进而使监测设备获取到纯净的特高频局放信号。其中，运算处理可以为减法运算处理。
38.在一些实施例中，如图2所示，若干放大及滤波电路中的每一个放大及滤波电路包
括第二十一电容c21、放大器u11、第一滤波单元1、第二十二电容c22和无源带通滤波器。其中，放大器u11的型号可以为era-3sm 。
39.进一步的，第二十一电容c21的第一端作为放大及滤波电路的输入端连接特高频噪声检测传感器或特高频局放传感器，第二十一电容c21的第二端连接放大器u11的输入端，放大器u11的输出端连接第一滤波单元1的输出端，放大器u11的输出端还经第二十二电容c22连接至无源带通滤波器的输入端，无源带通滤波器的输出端作为放大及滤波电路的输出端连接转换电路的模拟信号输入端，第一滤波单元1的输入端用于连接第一输入电压vcc。
40.参考图2，放大及滤波电路的工作原理如下：以特高频噪声检测传感器为例，特高频噪声检测传感器输出的公共背景噪声信号经第二十一电容c21输入至放大器u11的输入端，从而对公共背景噪声信号进行放大，第一滤波单元1不仅用于对第一输入电压vcc进行滤波，还可以避免放大器u11的输出信号影响到第一输入电压vcc的电压值，接着，放大后的公共背景噪声信号经第二十二电容c22输入到无源带通滤波器，无源带通滤波器对公共背景噪声信号进行选频和滤波后，输入到转换电路。其中，本实用新型不对无源带通滤波器进行限定。
41.在一些实施例中，如图2所示，第一滤波单元1包括第十三电容c13、第十一电阻r11和第十一电感l11。第十三电容c13的第一端作为第一滤波单元1的输入端经第十一电阻r11和第十一电感l11连接至放大器u11的输出端，第十三电容c13的第二端接模拟地。
42.在一些实施例中，如图3、图4所示，转换电路包括模数转换芯片u1、第一电容c1、第四电容c4、第五电容c5、第七电容c7和第二电源滤波单元。
43.在一些实施例中，模数转换芯片u1的型号可以为ad7606。参考图3，模数转换芯片u1的49引脚、51引脚、53引脚、55引脚、57引脚、59引脚、61引脚和63引脚为adc引脚，对应为转换电路的模拟信号输入端，与若干放大及滤波电路的输出端一一对应连接；模数转换芯片u1的50引脚、52引脚、54引脚、56引脚、58引脚、60引脚、62引脚和64引脚用于连接模拟地；模数转换芯片u1的42引脚为基准电压输入端；模数转换芯片u1的36引脚为第一去耦电容连接端；模数转换芯片u1的39引脚对应为第二去耦电容连接端；模数转换芯片u1的44引脚和45引脚为基准电压缓冲输出端；模数转换芯片u1的13引脚至33引脚为io端口，对应为通讯端，与处理电路连接，用于与处理电路通信；模数转换芯片u1的1引脚、37引脚、38引脚和48引脚为模拟电源输入端；模数转换芯片u1的2引脚、26引脚、35引脚、40引脚、41引脚和47引脚为模拟电源接地端；模数转换芯片u1的43引脚和46引脚为基准电压接地端；模数转换芯片u1的34引脚为基准电压使能端；模数转换芯片u1的7引脚为省电模式设置端，用于设置省电模式；模数转换芯片u1的8引脚为输入范围设置端，用于设置模拟信号输入端的输入电压范围；模数转换芯片u1的6引脚为通讯模式设置端，用于设置模数转换芯片u1与上位机的通信模式(包括串行、并行和字节接口选择输入)；模数转换芯片u1的23引脚为逻辑电源输入端。其中，模数转换芯片u1的基准电压输入端用于连接2.5v基准电压，并可以通过设置模数转换芯片u1的基准电压使能端对其进行使能。模数转换芯片u1各引脚具体实现的功能可参照ad7606的数据手册。
44.在一些实施例中，模数转换芯片u1的基准电压输入端经第一电容c1连接至模拟地，模数转换芯片u1的第一去耦电容连接端经第四电容c4连接至模拟地，模数转换芯片u1
的第二去耦电容连接端经第五电容c5连接至模拟地，模数转换芯片u1的基准电压缓冲输出端经第七电容c7连接至模拟地，模数转换芯片u1的若干模拟信号输入端分别一一对应连接若干放大及滤波电路的输出端，模数转换芯片u1的通讯端连接处理电路，第二电源滤波单元的输入端用于连接第二输入电压dvcc5vb，第二电源滤波单元的输出端连接模数转换芯片u1的模拟电源输入端，模数转换芯片u1的模拟电源接地端和基准电压接地端接模拟地。
45.在一些实施例中，如图4所示，第二电源滤波单元包括第一电感l1、第十二电容c12、第八电容c8、第九电容c9、第十电容c10和第十一电容c11。第一电感l1的第一端作为第二电源滤波单元的输入端用于连接第二输入电压dvcc5vb，第一电感l1的第二端作为第二电源滤波单元的输出端连接模数转换芯片u1的模拟电源输入端，第一电感l1的第二端还经第十二电容c12连接至模拟地，第八电容c8、第九电容c9、第十电容c10和第十一电容c11分别并联于第十二电容c12。
46.在一些实施例中，如图3所示，转换电路还包括第一电阻r1、第七电阻r7、第六电阻r6和第二电阻r2。模数转换芯片u1的基准电压使能端连接第一电阻r1的第二端，第一电阻r1的第一端用于连接第三输入电压vdrive，模数转换芯片u1的省电模式设置端连接第七电阻r7的第二端，第七电阻r7的第一端连接第一电阻r1的第一端，模数转换芯片u1的输入范围设置端经第六电阻r6连接至数字地，模数转换芯片u1的通讯模式设置端经第二电阻r2连接至数字地。
47.在一些实施例中，如图3所示，转换电路还包括第二电容c2、第三电容c3和第六电容c6。第二电容c2和第三电容c3分别并联于第一电容c1，模数转换芯片u1的逻辑电源输入端经第六电容c6连接至数字地，模数转换芯片u1的逻辑电源输入端还连接第三输入电压vdrive。其中，第二电容c2和第三电容c3用于对2.5v基准电压进行滤波；第六电容c6则用于对模拟电压avcc进行滤波。
48.可以理解的，本实用新型通过若干放大及滤波电路分别对特高频噪声检测传感器输出的公共背景噪声信号和若干特高频局放传感器输出的特高频局放信号进行放大，并且放大及滤波电路还对其传输和处理过程中可能存在的噪声进行滤波，以初步得到频率及幅值适合的公共背景噪声信号和若干特高频局放信号，再利用转换电路对公共背景噪声信号和若干特高频局放信号进行同步及模数转换，之后将其发送至处理电路，处理电路基于相同时基，将若干特高频局放信号分别一一减去公共背景噪声信号。本实用新型不仅可以消除所有特高频局放信号中的公共背景噪声，还可以对公共背景噪声信号和特高频局放信号在传输与处理过程中可能存在的噪声进行消除，以得到纯净的特高频局放信号，进而提高监测设备的可靠性，进一步的，信号的处理通过芯片在后台执行算法便能消除公共背景噪声，无需配置大量的硬件电路进行滤波，有利于降低监测设备的成本。
49.本实用新型还构造一种可消除噪声的特高频局放检测装置，包括本实用新型实施例提供的可消除噪声的特高频局放检测电路。
50.可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。