CN110554294A - 一种用于局放信号测试的抗干扰装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于局放信号测试的抗干扰装置，包括带通滤波电路、第一混频电路、随机共振处理模组和第二混频电路，带通滤波电路的输入端作为抗干扰装置的输入端；带通滤波电路的输出端的输出端与第一混频电路的输入端电连接；第一混频电路的载波输入端输入载波信号；第一混频电路的输出端与随机共振处理模组的输入端电连接；随机共振处理模组的输出端与第二混频电路的输入端电连接；第二混频电路的载波输入端输入载波信号，第二混频电路的输出端作为抗干扰装置的输出端。本发明通过随机共振处理模组将含有噪声的局放信号通过随机共振的原理，提高了信噪比，降低了硬件开销，保证了对局放信号进行真实有效的分析判断。
Description
技术领域
本发明涉及信号抗干扰装置领域，更具体地，涉及一种用于局放信号测试的抗干扰装置。
背景技术
局部放电试验具有较高的灵敏度。对于新设计和制造的高压电气设备，通过局部放电测量可以及时发现绝缘中的薄弱环节，防止设计与制造工艺上的差错及材料的使用不当，是鉴别产品绝缘或设备运行可靠性的一种重要方法，它能发现耐压试验无法发现的设备缺陷。局部放电测试是当前电力设备预防性试验的重要项目之一。GIS全称气体绝缘全封闭组合电器，是电力***的重要设备，由于其密封性很高，GIS很少需要维护，但是由于GIS内部场强很高，一旦发生故障必将引起局部以致全部地区停电，甚至可能造成人员伤亡，到目前为止,国内已发生多起由于GIS绝缘故障引起的GIS变电站事故。导致GIS设备故障的主要原因是其绝缘性能的劣化，当这种性能劣化没有贯穿绝缘介质时，常规的预防性试验手段难以发现缺陷所在，而此时设备绝缘介质中常常有局部放电产生，GIS局部放电检测方法大体上可分为声测法、化学法、脉冲电流法及特高频法。特高频法因具有抗干扰能力强、灵敏度高、实时性好且能进行故障定位的优点，已成为目前GIS局部放电检测技术中的主要方法。GIS特高频局放测试其频率范围约在300M-3GHZ之间，通过分析特高频局放信号可以诊断设备的放电类型、强度、局放点和传播路径等等。在进行GIS或者开关柜等设备的局放测试中。因为工作现场容易被电磁干扰，如无线电、灯管闪烁、现场施工、地铁干扰等的影响，产生了高强度的噪声，往往湮没了真实的局部放电信号，所以测试往往会不准确。甚至很多时候设备已经产生了局部放电，试验人员却无法采用局部放电测试仪进行测试。
发明内容
本发明克服了现有局部放电信号噪声严重的缺陷，提供了一种新的用于局放信号测试的抗干扰装置。本发明通过随机共振处理模组将含有噪声的局放信号通过随机共振的原理，提高了信噪比，降低了硬件开销，保证了对局放信号进行真实有效的分析判断。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种用于局放信号测试的抗干扰装置，包括带通滤波电路、第一混频电路、随机共振处理模组和第二混频电路，其中，
所述的随机共振处理模组用于将含有噪声的局放信号通过随机共振的原理，提高信噪比；
所述的带通滤波电路的输入端作为抗干扰装置的输入端，带通滤波电路的输入端接收含有噪声的局放信号；带通滤波电路的输出端的输出端与第一混频电路的输入端电连接；
所述的第一混频电路的载波输入端输入载波信号；
所述的第一混频电路的输出端与随机共振处理模组的输入端电连接；
所述的随机共振处理模组的输出端与第二混频电路的输入端电连接；
所述的第二混频电路的载波输入端输入载波信号，第二混频电路的输出端作为抗干扰装置的输出端。
本发明工作过程：通过带通滤波电路将局放信号频段带以外的噪声进行过滤，然后通过第一混频电路，将局放信号的频率降低，通过随机共振处理模组进行信号处理，提高局放信号的信噪比。再经过第二混频电路恢复为原频率的局放信号。
在一种优选的方案中，所述的随机共振处理模组包括加法器、积分电路、第一乘法电路、第二乘法电路、第一放大电路、第二放大电路、反相器，其中，
所述的加法器的第一输入端作为随机共振处理模组的输入端，加法器的第二输入端与第一放大电路的输出端电连接；
所述的加法器的第三输入端与第二放大电路的输出端电连接；
所述的加法器的输出端与积分电路的输入端电连接；
所述的积分电路的输出端与第二乘法电路的第一输入端电连接；
所述的积分电路的输出端与第一乘法电路的第一输入端电连接；
所述的积分电路的输出端与第一乘法电路的第二输入端电连接；
所述的第一乘法电路的输出端与第二乘法电路的第二输入端电连接；
所述的第二乘法电路的输出端与第一放大电路的输入端电连接；
所述的积分电路的输出端与反相器的输入端电连接；
所述的反相器的输出端与第二放大电路的输入端电连接，反相器的输出端作为随机共振处理模组的输出端。
在一种优选的方案中，所述的反相器包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一运算放大器、第二运算放大器、第一电容，其中，
所述的第一电阻的一端作为反相器的输入端，第一电阻的另一端与第一电容的一端电连接；
所述的第一电阻的另一端与第一运算放大器的反相输入端电连接；
所述的第一电容的另一端与第一运算放大器的输出端电连接；
所述的第二电阻的一端与第一运算放大器的同相输入端电连接；
所述的第二电阻的另一端接地；
所述的第一运算放大器的输出端与第三电阻的一端电连接；
所述的第三电阻的另一端与第二运算放大器的反相输入端电连接；
所述的第三电阻的另一端与第四电阻的一端电连接；
所述的第二运算放大器的同相输入端与第五电阻的一端电连接；
所述的第五电阻的另一端接地；
所述的第四电阻的另一端与第二运算放大器的输出端电连接，第二运算放大器的输出端作为反相器的输出端。
在一种优选的方案中，所述的加法器包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第三运算放大器，其中，
所述的第六电阻的一端作为加法器的第一输入端，第六电阻的另一端与第九电阻的一端电连接；
所述的第七电阻的一端作为加法器的第二输入端，第七电阻的另一端与第九电阻的一端电连接；
所述的第八电阻的一端作为加法器的第三输入端，第八电阻的另一端与第九电阻的一端电连接；
所述的第三运算放大器的同相输入端与第九电阻的一端电连接；
所述的第九电阻的另一端接地；
所述的第十电阻的一端接地；
所述的第十电阻的另一端与第三运算放大器的反相输入端电连接；
所述的第十电阻的另一端与第十一电阻的一端电连接；
所述的第十一电阻的另一端与第三运算放大器的输出端电连接，第三运算放大器的输出端作为加法器的输出端。
在一种优选的方案中，所述的带通滤波电路包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第二电容、第三电容、第四运算放大器，其中，
所述的第十二电阻的一端作为带通滤波电路的输入端，第十二电阻的另一端与第二电容的一端电连接；
所述的第二电容的另一端接地；
所述的第十二电阻的另一端与第三电容的一端电连接；
所述的第三电容的另一端与第十三电阻的一端电连接；
所述的第十三电阻的另一端接地；
所述的第三电容的另一端与第四运算放大器的同相输入端电连接；
所述的第十二电阻的另一端与第十四电阻的一端电连接；
所述的第十四电阻的另一端与第四运算放大器的输出端电连接；
所述的第四运算放大器的反相输入端与第十五电阻的一端电连接；
所述的第十五电阻的另一端接地；
所述的第四运算放大器的反相输入端与第十六电阻的一端电连接；
所述的第十六电阻的另一端与第四运算放大器的输出端电连接，第四运算放大器的输出端作为带通滤波电路的输出端。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明通过随机共振处理模组将含有噪声的局放信号通过随机共振的原理，提高了信噪比，降低了硬件开销，保证了对局放信号进行真实有效的分析判断。
附图说明
图1为实施例的模块图。
图2为实施例的随机共振处理模组图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
如图1所示，一种用于局放信号测试的抗干扰装置，包括带通滤波电路、第一混频电路、随机共振处理模组和第二混频电路，其中，
带通滤波电路的输入端作为抗干扰装置的输入端，带通滤波电路的输入端接收含有噪声的局放信号；带通滤波电路的输出端的输出端与第一混频电路的输入端电连接；
第一混频电路的载波输入端输入载波信号；
第一混频电路的输出端与随机共振处理模组的输入端电连接；
随机共振处理模组的输出端与第二混频电路的输入端电连接；
第二混频电路的载波输入端输入载波信号，第二混频电路的输出端作为抗干扰装置的输出端。
其中，如图2所示，随机共振处理模组包括加法器、积分电路、第一乘法电路、第二乘法电路、第一放大电路、第二放大电路、反相器，其中，
加法器的第一输入端作为随机共振处理模组的输入端，加法器的第二输入端与第一放大电路的输出端电连接；
加法器的第三输入端与第二放大电路的输出端电连接；
加法器的输出端与积分电路的输入端电连接；
积分电路的输出端与第二乘法电路的第一输入端电连接；
积分电路的输出端与第一乘法电路的第一输入端电连接；
积分电路的输出端与第一乘法电路的第二输入端电连接；
第一乘法电路的输出端与第二乘法电路的第二输入端电连接；
第二乘法电路的输出端与第一放大电路的输入端电连接；
积分电路的输出端与反相器的输入端电连接；
反相器的输出端与第二放大电路的输入端电连接，反相器的输出端作为随机共振处理模组的输出端。
其中，反相器包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一运算放大器、第二运算放大器、第一电容，其中，
第一电阻的一端作为反相器的输入端，第一电阻的另一端与第一电容的一端电连接；
第一电阻的另一端与第一运算放大器的反相输入端电连接；
第一电容的另一端与第一运算放大器的输出端电连接；
第二电阻的一端与第一运算放大器的同相输入端电连接；
第二电阻的另一端接地；
第一运算放大器的输出端与第三电阻的一端电连接；
第三电阻的另一端与第二运算放大器的反相输入端电连接；
第三电阻的另一端与第四电阻的一端电连接；
第二运算放大器的同相输入端与第五电阻的一端电连接；
第五电阻的另一端接地；
第四电阻的另一端与第二运算放大器的输出端电连接，第二运算放大器的输出端作为反相器的输出端。
其中，加法器包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第三运算放大器，其中，
第六电阻的一端作为加法器的第一输入端，第六电阻的另一端与第九电阻的一端电连接；
第七电阻的一端作为加法器的第二输入端，第七电阻的另一端与第九电阻的一端电连接；
第八电阻的一端作为加法器的第三输入端，第八电阻的另一端与第九电阻的一端电连接；
第三运算放大器的同相输入端与第九电阻的一端电连接；
第九电阻的另一端接地；
第十电阻的一端接地；
第十电阻的另一端与第三运算放大器的反相输入端电连接；
第十电阻的另一端与第十一电阻的一端电连接；
第十一电阻的另一端与第三运算放大器的输出端电连接，第三运算放大器的输出端作为加法器的输出端。
其中，带通滤波电路包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第二电容、第三电容、第四运算放大器，其中，
第十二电阻的一端作为带通滤波电路的输入端，第十二电阻的另一端与第二电容的一端电连接；
第二电容的另一端接地；
第十二电阻的另一端与第三电容的一端电连接；
第三电容的另一端与第十三电阻的一端电连接；
第十三电阻的另一端接地；
第三电容的另一端与第四运算放大器的同相输入端电连接；
第十二电阻的另一端与第十四电阻的一端电连接；
第十四电阻的另一端与第四运算放大器的输出端电连接；
第四运算放大器的反相输入端与第十五电阻的一端电连接；
第十五电阻的另一端接地；
第四运算放大器的反相输入端与第十六电阻的一端电连接；
第十六电阻的另一端与第四运算放大器的输出端电连接，第四运算放大器的输出端作为带通滤波电路的输出端。
本实施例工作过程：
通过带通滤波电路将局放信号频段带以外的噪声进行过滤，然后通过第一混频电路，将局放信号的频率降低，通过随机共振处理模组进行信号处理，提高局放信号的信噪比。再经过第二混频电路恢复为原频率的局放信号，实现对局放信号的抗干扰（提高信噪比）的操作。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于局放信号测试的抗干扰装置，其特征在于，包括带通滤波电路、第一混频电路、随机共振处理模组和第二混频电路，其中，
所述的随机共振处理模组用于将含有噪声的局放信号通过随机共振的原理，提高信噪比；
所述的带通滤波电路的输入端作为抗干扰装置的输入端，带通滤波电路的输入端接收含有噪声的局放信号；带通滤波电路的输出端的输出端与第一混频电路的输入端电连接；
所述的第一混频电路的载波输入端输入载波信号；
所述的第一混频电路的输出端与随机共振处理模组的输入端电连接；
所述的随机共振处理模组的输出端与第二混频电路的输入端电连接；
所述的第二混频电路的载波输入端输入载波信号，第二混频电路的输出端作为抗干扰装置的输出端。
2.根据权利要求1所述的抗干扰装置，其特征在于，所述的随机共振处理模组包括加法器、积分电路、第一乘法电路、第二乘法电路、第一放大电路、第二放大电路、反相器，其中，
所述的加法器的第一输入端作为随机共振处理模组的输入端，加法器的第二输入端与第一放大电路的输出端电连接；
所述的加法器的第三输入端与第二放大电路的输出端电连接；
所述的加法器的输出端与积分电路的输入端电连接；
所述的积分电路的输出端与第二乘法电路的第一输入端电连接；
所述的积分电路的输出端与第一乘法电路的第一输入端电连接；
所述的积分电路的输出端与第一乘法电路的第二输入端电连接；
所述的第一乘法电路的输出端与第二乘法电路的第二输入端电连接；
所述的第二乘法电路的输出端与第一放大电路的输入端电连接；
所述的积分电路的输出端与反相器的输入端电连接；
所述的反相器的输出端与第二放大电路的输入端电连接，反相器的输出端作为随机共振处理模组的输出端。
3.根据权利要求2所述的抗干扰装置，其特征在于，所述的反相器包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一运算放大器、第二运算放大器、第一电容，其中，
所述的第一电阻的一端作为反相器的输入端，第一电阻的另一端与第一电容的一端电连接；
所述的第一电阻的另一端与第一运算放大器的反相输入端电连接；
所述的第一电容的另一端与第一运算放大器的输出端电连接；
所述的第二电阻的一端与第一运算放大器的同相输入端电连接；
所述的第二电阻的另一端接地；
所述的第一运算放大器的输出端与第三电阻的一端电连接；
所述的第三电阻的另一端与第二运算放大器的反相输入端电连接；
所述的第三电阻的另一端与第四电阻的一端电连接；
所述的第二运算放大器的同相输入端与第五电阻的一端电连接；
所述的第五电阻的另一端接地；
所述的第四电阻的另一端与第二运算放大器的输出端电连接，第二运算放大器的输出端作为反相器的输出端。
4.根据权利要求2或3所述的抗干扰装置，其特征在于，所述的加法器包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第三运算放大器，其中，
所述的第六电阻的一端作为加法器的第一输入端，第六电阻的另一端与第九电阻的一端电连接；
所述的第七电阻的一端作为加法器的第二输入端，第七电阻的另一端与第九电阻的一端电连接；
所述的第八电阻的一端作为加法器的第三输入端，第八电阻的另一端与第九电阻的一端电连接；
所述的第三运算放大器的同相输入端与第九电阻的一端电连接；
所述的第九电阻的另一端接地；
所述的第十电阻的一端接地；
所述的第十电阻的另一端与第三运算放大器的反相输入端电连接；
所述的第十电阻的另一端与第十一电阻的一端电连接；
所述的第十一电阻的另一端与第三运算放大器的输出端电连接，第三运算放大器的输出端作为加法器的输出端。
5.根据权利要求4所述的抗干扰装置，其特征在于，所述的带通滤波电路包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第二电容、第三电容、第四运算放大器，其中，
所述的第十二电阻的一端作为带通滤波电路的输入端，第十二电阻的另一端与第二电容的一端电连接；
所述的第二电容的另一端接地；
所述的第十二电阻的另一端与第三电容的一端电连接；
所述的第三电容的另一端与第十三电阻的一端电连接；
所述的第十三电阻的另一端接地；
所述的第三电容的另一端与第四运算放大器的同相输入端电连接；
所述的第十二电阻的另一端与第十四电阻的一端电连接；
所述的第十四电阻的另一端与第四运算放大器的输出端电连接；
所述的第四运算放大器的反相输入端与第十五电阻的一端电连接；
所述的第十五电阻的另一端接地；
所述的第四运算放大器的反相输入端与第十六电阻的一端电连接；
所述的第十六电阻的另一端与第四运算放大器的输出端电连接，第四运算放大器的输出端作为带通滤波电路的输出端。
6.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的抗干扰装置，其特征在于，所述的带通滤波电路包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第二电容、第三电容、第四运算放大器，其中，
所述的第十二电阻的一端作为带通滤波电路的输入端，第十二电阻的另一端与第二电容的一端电连接；
所述的第二电容的另一端接地；
所述的第十二电阻的另一端与第三电容的一端电连接；
所述的第三电容的另一端与第十三电阻的一端电连接；
所述的第十三电阻的另一端接地；
所述的第三电容的另一端与第四运算放大器的同相输入端电连接；
所述的第十二电阻的另一端与第十四电阻的一端电连接；
所述的第十四电阻的另一端与第四运算放大器的输出端电连接；
所述的第四运算放大器的反相输入端与第十五电阻的一端电连接；
所述的第十五电阻的另一端接地；
所述的第四运算放大器的反相输入端与第十六电阻的一端电连接；
所述的第十六电阻的另一端与第四运算放大器的输出端电连接，第四运算放大器的输出端作为带通滤波电路的输出端。
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