一种基于FPGA的电缆局部放电模拟发生装置的制作方法

本发明属于电子电路，具体涉及一种基于fpga的电缆局部放电模拟发生装置。

背景技术：

1、局部放电缺陷模拟发生装置(partial discharge fault simulation device)是一种用于模拟电气设备中可能发生的局部放电缺陷的装置。局部放电是指电气设备中出现的局部电击放电现象，通常是由于设备绝缘系统的损坏或不良引起的。

2、电力设备在运行过程中，由于长期的电压和电流作用，会导致绝缘系统的老化、电介质的破坏等问题，从而引发局部放电缺陷。这种缺陷一般为微小的放电现象，而且往往在设备内部无法直接观测到，因此需要通过一种特殊的装置来模拟和检测。

3、局部放电缺陷模拟发生装置通过模拟和产生特定的局部放电缺陷，可以对电气设备的绝缘性能进行评估和测试。它通常由高压发生器、放电电极、信号采集系统、数据分析系统等组成。

4、在实际运行中，该装置首先通过高压发生器提供适当的电压，然后利用放电电极模拟产生局部放电缺陷。放电电极是装置中非常重要的一个组件，它通常被安装在需要测试的设备内部，通过产生高压电场来引发局部放电现象。同时，信号采集系统会实时监测和记录电流、电压和放电特征等相关数据。

5、局部放电缺陷模拟发生装置在电力设备的维护和运行中具有重要的作用。它可以帮助工程师及时检测和分析设备中存在的局部放电缺陷，预防潜在的故障发生，提高电力设备的可靠性和安全性。同时，它也可以为电力设备的设计和研发提供重要的参考数据，促进电力设备技术的进步和发展。

6、然而，现有的局部放电模拟发生装置无法直接连接高压电缆使用，且局部放电缺陷模拟发生装置模拟的是一种高频放电现象，而局部放电现象通常是随机发生的，其特征参数也可能会随时间和情况变化，因此，现有的局部放电模拟发生装置在复现实验结果和准确测量局部放电特征参数方面存在困难。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于fpga的电缆局部放电模拟发生装置，用以解决现有技术中存在的上述问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供一种基于fpga的电缆局部放电模拟发生装置，包括依次连接的fpga处理器、dac模块和rc电路，所述fpga处理器用于生成数字控制信号，并将数字控制信号传输至dac模块，所述dac模块用于接收数字控制信号，并将数字控制信号转换为模拟控制信号，并将模拟控制信号传输至rc电路，所述rc电路用于接收模拟控制信号，并输出局部放电模拟信号至高压电缆。

4、在一个可能的设计中，所述装置还包括上位机，所述上位机与fpga处理器连接，用于向fpga处理器发送操控命令，以使fpga处理器接收操控命令后根据操控命令生成数字控制信号。

5、在一个可能的设计中，所述上位机采用单片机。

6、在一个可能的设计中，所述装置还包括电源模块，所述电源模块用于为fpga处理器、dac模块和rc电路提供工作电源。

7、在一个可能的设计中，所述fpga处理器采用xc6slx16-2csg324c型fpga芯片。

8、在一个可能的设计中，所述dac模块包括dac芯片以及连接dac芯片的滤波放大电路，所述滤波放大电路设有多路。

9、在一个可能的设计中，所述dac芯片采用ad9767型双通道dac芯片，所述滤波放大电路包括低频滤波电路和两级运算放大器，所述运算放大器采用ad8065型运算放大器。

10、在一个可能的设计中，所述rc电路包括信号源、第一高压电容、第二高压电容、第一电阻和第二电阻，所述信号源的输入端与dac模块连接，其中一输出端依次串联第一高压电容、第二高压电容和第一电阻，另一输出端连接第一输出端子，在第一高压电容与第二高压电容之间并联第二电阻，第二电阻的另一端并联第一输出端子，第一电阻的另一端连接第二输出端子，第一输出端子和第二输出端子用于连接高压电缆。

11、有益效果：本发明通过fpga处理器可生成相应的数字控制信号传输至dac模块，通过dac模块可将数字控制信号转换为模拟控制信号，并将模拟控制信号传输至rc电路，通过rc电路可接收模拟控制信号进行脉冲生成处理，最终输出相应的局部放电模拟信号至高压电缆，实现高压电缆的局部放电缺陷模拟。本发明可直接连接高压电缆进行局部放电缺陷模拟，且保证局部放电特征参数可控，模拟实验结果可复现，有利于电缆局部放电模拟实验数据的保存及再分析。

技术特征：

1.一种基于fpga的电缆局部放电模拟发生装置，其特征在于，包括依次连接的fpga处理器、dac模块和rc电路，所述fpga处理器用于生成数字控制信号，并将数字控制信号传输至dac模块，所述dac模块用于接收数字控制信号，并将数字控制信号转换为模拟控制信号，并将模拟控制信号传输至rc电路，所述rc电路用于接收模拟控制信号，并输出局部放电模拟信号至高压电缆。

2.根据权利要求1所述的一种基于fpga的电缆局部放电模拟发生装置，其特征在于，所述装置还包括上位机，所述上位机与fpga处理器连接，用于向fpga处理器发送操控命令，以使fpga处理器接收操控命令后根据操控命令生成数字控制信号。

3.根据权利要求2所述的一种基于fpga的电缆局部放电模拟发生装置，其特征在于，所述上位机采用单片机。

4.根据权利要求1所述的一种基于fpga的电缆局部放电模拟发生装置，其特征在于，所述装置还包括电源模块，所述电源模块用于为fpga处理器、dac模块和rc电路提供工作电源。

5.根据权利要求1所述的一种基于fpga的电缆局部放电模拟发生装置，其特征在于，所述fpga处理器采用xc6slx16-2csg324c型fpga芯片。

6.根据权利要求1所述的一种基于fpga的电缆局部放电模拟发生装置，其特征在于，所述dac模块包括dac芯片以及连接dac芯片的滤波放大电路，所述滤波放大电路设有多路。

7.根据权利要求6所述的一种基于fpga的电缆局部放电模拟发生装置，其特征在于，所述dac芯片采用ad9767型双通道dac芯片，所述滤波放大电路包括低频滤波电路和两级运算放大器，所述运算放大器采用ad8065型运算放大器。

8.根据权利要求1所述的一种基于fpga的电缆局部放电模拟发生装置，其特征在于，所述rc电路包括信号源、第一高压电容、第二高压电容、第一电阻和第二电阻，所述信号源的输入端与dac模块连接，其中一输出端依次串联第一高压电容、第二高压电容和第一电阻，另一输出端连接第一输出端子，在第一高压电容与第二高压电容之间并联第二电阻，第二电阻的另一端并联第一输出端子，第一电阻的另一端连接第二输出端子，第一输出端子和第二输出端子用于连接高压电缆。

技术总结
本发明属于电子电路技术领域，具体公开了一种基于FPGA的电缆局部放电模拟发生装置，通过FPGA处理器可生成相应的数字控制信号传输至DAC模块，通过DAC模块可将数字控制信号转换为模拟控制信号，并将模拟控制信号传输至RC电路，通过RC电路可接收模拟控制信号进行脉冲生成处理，最终输出相应的局部放电模拟信号至高压电缆，实现高压电缆的局部放电缺陷模拟。本发明可直接连接高压电缆进行局部放电缺陷模拟，且保证局部放电特征参数可控，模拟实验结果可复现，有利于电缆局部放电模拟实验数据的保存及再分析。

技术研发人员：申荣豪,马源昊,陈玥,齐延章,白翔宇
受保护的技术使用者：北京雄新电力科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7