基于外差下变频的气体绝缘开关设备特高频局部放电监测系统

《IEEE Access》：A Low-Speed Sampling UHF Partial Discharge Monitoring System Based on Heterodyne Down-Conversion for Gas-Insulated Switchgear

　　气体绝缘开关设备中的特高频局部放电信号分析通常需要高速数据采集系统，因为这些信号包含跨越数百兆赫兹的宽带频率分量。然而，此类系统涉及高昂的硬件成本、庞大的数据存储需求以及沉重的计算负担，限制了其连续在线监测的适用性。本文提出一种基于外差下变频的特高频局部放电监测系统，该系统将局部放电信号从特高频频段转换至适合低速采样的低频段，同时保留其诊断相关的频谱特征。所提系统由特高频传感器、低噪声放大器、混频器、本振和低通滤波器组成。研究了气体绝缘开关设备中具有代表性的绝缘缺陷，并在时域和频域对转换后的信号进行了分析。实验结果表明，所提方法保留了原始特高频局部放电信号中包含的诊断频率信息，并能在低速采样条件下实现频域相位分辨局部放电图谱分析。此外，频域测量证实原始信号的主导频谱特征在整个外差转换过程中得以保持。因此，所提系统降低了对高速采集硬件的依赖，同时能够在低速采样条件下进行频率分辨局部放电分析，从而支持其在气体绝缘开关设备局部放电监测中的潜在应用。