基于ARM的变压器局部放电信号采集系统设计

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1、2011正仪表技术与传感器2011第11期InstrumentTechniqueandSensorNo．11基于ARM的变压器局部放电信号采集系统设计粟娟，郭晓梅，张明，邓念东(内江电业局调度中心，四川内江641000)摘要：运用ARM$3C2410s微处理器，针对变压器局部放电产生的超声波信号特征设计了一种变压器局部放电信号采集系统。该系统由超声波预处理电路和基于$3C2410s的信号采集、图形显示、键盘操作和数据存储等功能模块组成，具有速度快、结构简单、经济、方便携带等优点。测试表明：该系统能可靠地采集处理变压器局部放电超声波信号，准确地反映信号的

2、大小、频率及波形。关键词：变压器局部放电；超声波采集系统；ARM中图分类号：TM41文献标识码：A文章编号：1002—1841(2011)11一O089—03DesignofPartialDischargeAcquisitionSysteminPowerTransformerBasedonAlUSUJuan，GUOXiao—mei，ZHANGMing，DENGNian—dong(N蝴iangElectricPowerBureau，Neijiang641000，China)Abstract：Apartialdischargeacquisitionsyst

3、eminpowertransformerwasdesignedbasedonARM$3C2410s，whichwasusedtoacquirePDultrasonic．Thesystem'sfunctionconsistsofanalogsignalpretreatmentcircuit，dataacquisition，displayofgraphics，keyboardcontrolanddatastorage．Itiswiththeexcellenceofhighspeed，simplestructure，convenientforcalTy，et

4、c．Thefeasibilityandaccuracyofthesystemisvalidatedbyexamination．Keywords：partialdischargeinpowertransformer；ultrasonicacquisitionsystem；ARM0引言文中将基于ARM9TDMI内核、具有266MHz高频率、1．1由于变压器绝缘材料生产过程中存在的缺陷或其内部存Mlps／MHz快速数据处理速度和大量控制器接口的$3C2410s在着弱点，绝缘体各区域承受的电场强度不均匀，在某些区域微处理器应用于变压器局部放电信号采集系统，通过

5、采集局放的电场强度达到击穿强度时，会发生局部放电。若变压器绝缘超声波信号，分析其幅值、频率、波形等特征，为判断局部放电在运行电压下不断出现局部放电，这些微弱的放电将产生累积有无、放电量大小及放电类型等特征提供有效的依据。效应使绝缘介电性能逐渐劣化并使放电区域不断扩大，最终导1系统工作原理致整个绝缘体击穿，引发变压器故障。变压器局部放电过程伴r该变压器局部放电信号采集系统在结构上可分为超声波随着光、电脉冲、超声波等信号的发生I2J，通过检测变压器局信号预处理电路和基于$3C2410s微处理器的数据采集处理模部放电产生的超声波信号，及时判断出变压器局部放电

6、状况，块，其结构如图1所示。系统在微处理器的控制下对经预处理是阻止局部放电进一步扩大和绝缘材料被损害的重要手段。后的超声波信号进行采集、处理、显示和存储。图1系统结构收稿日期：2011-08—09收修改稿日期：2011—08—20InstrumentTechniqueandSensorNOV．2O1l2信号预处理电路有源超声波传感器将超声波信转换为模拟信号；该模拟信号再根据变压器局部放电超声波最佳检测频带为80—300经放大和滤波电路预处理。使其幅度大小在采集输入信号的要kHz的特性，系统采用增益大于40dB，频带为80300kHz的求范围内，能量集中

7、在最佳检测频带内，预处理电路如图2所示。5V图2预处理电路系统放大电路由固定增益、程控增益和微调增益三级放大数据采集处理模块的电路结构，系统在$3C2410s的控制电路组成：固定增益放大电路由AD620及其外围元件组成，它下，以数据采集为核心，辅以液晶显示、数据存储、键盘控制等将传感器输出的微弱信号放大1O倍；程控增益放大电路由功能，对局部放电超声波信号进行采集、计算、显示及存储。AD826和数字电位器AD5160组成，系统通过微处理器向3．1采集模块AD5160发送数字和时钟信号来控制该级放大电路的增益；微3．1．1采集电路调增益放大电路由AD826

8、和一个精密可调电位器组成，通过它信号采集是系统的核心，其模块主要由$3C2410s的对放大电路