整个20世纪，电能已经变得无处不在，成为了日常生活的必需品。不难想象，如今支持我们每天的电能需求的电力网络极为复杂。人们需要处理多种问题，如维护或替换老旧的系统、连接旧设施和新的绿色发电解决方案、支持和应对能源需求的波动、长距离传输能源、拥挤地区的输配电和对应标准以及保证客户的整体满意度。

在过去的几十年里，电力服务中断一直是人们关注的焦点，并推动了监测、预测和预防设备问题的研究。

一种被称为局部放电(PD)的物理现象已经被用于检测这些问题。

本文将简要介绍局部放电的概念和优点，以及不同的捕捉技术，着重介绍超高频 (UHF)系统，特别是其数据采集系统，介绍构建这种系统的数据转换解决方案。

局部放电概念

局部放电是发生在电气设备（电缆、开关设备、断路器等）绝缘层的放电。由于这种放电没有完全连接两个导电端子，因此被称为局部放电。

为何检测局部放电

局部放电可能发生在电网的许多部分，通常是传输高压并被某种绝缘介质（固体、液体、空气）包围的地方。由于局部放电的局部性和重复性，随着时间的推移将导致变压器、电力线缆和附件的绝缘损坏。

人们可以通过局部电网的中断尽早发现故障并进行预防性更换，对电力用户产生最小的影响。此外，通过确定局部放电的位置，有助于快速发现和解决问题。这对于地下部分特别有用，因为挖掘的成本高昂，还会产生如道路封闭等其他的影响。

如何检测并定位局部放电

原则上，UHF局部放电检测器可监测产生的短放电脉冲（通常持续几纳秒）。由于脉冲时间非常短，放电信号的频率范围可从直流跨越到几GHz。使用信号的UHF部分有很多优点。这个频段受干扰的影响小，且更容易采取减少干扰的措施。

此外，采用最新的UHF传感器和数据转换器技术可实现高灵敏度，而且UHF检测系统可实现更好的定位精度和默认模式识别。对于电网监视，这意味着能更好地找出故障发生的位置，并评估它的影响。

UHF 采集系统是检测性能的关键

采集系统的目标是准确捕获包含局部放电信息的局部放电传感器的模拟输出。经过信号调理环节后，模拟信号被转换到数字域，然后被处理，以判断是否发生局部放电，并获取局部放电的位置和任何其他感兴趣的参数。

采集系统中最关键的部件之一是ADC(模数转换器)， 用于将传感器的输出转换成主机PC能够处理的数字数据流。由于局部放电的脉冲特性，其UHF分量可达到1ns以下的瞬态时间。为了准确捕获脉冲，需要考虑ADC的多个参数：

·-3dB模拟输入带宽

·分辨率：可理解为垂直（电压）分辨率

·采样速度：可理解为水平（时间）分辨率

·通道数：可理解为可用采集通道的数量

成熟的产品方案解决商

Teledyne面向局部放电设备制造商提供两种解决方案：

Teledyne SP Devices开发高性能数字采集卡（数字化仪）。位于瑞典的Teledyne SP Devices在过去的15年里一直致力于开发高速数字化仪，专注于高速解决方案及其灵活性，使客户能根据特定的应用情况优化数字化仪。

Teledyne e2v开发高速模数转换器。位于法国的Teledyne e2v在过去的25年里一直致力于开发高速数据转换器，并一直在高速四通道ADC技术上保持业内领先。Teledyne e2v行业经验丰富，为客户提供信号处理解决方案和微处理器产品。

此外，Teledyne SP Devices和Teledyne e2v在硬件或元器件层面提供满足高速采集系统要求的COTS产品，帮助客户设计中高性能的UHF局部放电设备。

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