ITPR20070061A1 - Strumento e procedimento di rilevazione di scariche elettriche parziali aventi luogo in un apparato elettrico - Google Patents
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- G01R31/14—Circuits therefor, e.g. for generating test voltages, sensing circuits
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione avente per TITOLO:
“STRUMENTO E PROCEDIMENTO DI RILEVAZIONE DI SCARICHE ELETTRICHE PARZIALI AVENTI LUOGO IN UN APPARATO ELETTRICO”,
La presente invenzione ha per oggetto uno strumento e un procedimento di rilevazione di scariche elettriche parziali aventi luogo in un apparato elettrico.
II settore tecnico del presente trovato è quello della diagnostica dei sistemi elettrici (in particolare in alta tensione), mediante la rilevazione / elaborazione di scariche elettriche parziali ed eventualmente altre grandezze.
Si osservi che una scarica parziale è una scarica elettrica che interessa una porzione limitata di un isolante di un sistema elettrico, pertanto essa provoca non il guasto immediato del sistema, ma un suo progressivo degrado. Dunque, le scariche parziali hanno, per loro natura, uno sviluppo limitato sostanzialmente a un difetto del sistema isolante. In questa luce, le tecniche diagnostiche basate sulla rilevazione e interpretazione delle scariche parziali sono tra le più promettenti e sono largamente studiate nell'ambito della ricerca scientifica, in quanto lo studio delle scariche parziali consente di indagare la natura dei difetti del sistema isolante in cui hanno sede le scariche stesse.
Tuttavia, la rilevazione unitamente alla successiva valutazione delle scariche parziali ai fini diagnostici non è ancora completamente entrata tra gli standard in ambito industriale, come strumento per pianificare la manutenzione e/o sostituzione di componenti elettrici operanti in alta tensione, a causa della difficoltà che si incontra neH'interpretare i risultati delle misure.
Per quanto riguarda la rilevazione di scariche parziali, sono state sviluppate varie tipologie di tecniche, sfruttando i diversi fenomeni fìsici associati all'avvento delle scariche stesse, come ad esempio tecniche di tipo ottico, acustico ed elettrico. Il presente trovato si riferisce, in particolare ma non esclusivamente, alle tecniche di rilevazione di tipo elettrico, che consistono, come è noto, nella misura degli impulsi di corrente che percorrono un circuito di rilevazione accoppiato con il sistema elettrico in esame. Tali impulsi di corrente rilevati (denominati nel seguito impulsi di scarica, per semplicità) presentano uno sviluppo temporale, che dipende dalla dinamica con cui avvengono le scariche parziali (ovvero dalla fisica dei fenomeni di scarica) e dalla natura dei mezzi che gli impulsi rilevati attraversano, nel loro percorso dal sito di scarica (in cui le scariche hanno origine) al sito di rilevazione. Dunque, lo sviluppo temporale degli impulsi di scarica, consistente nella forma d'onda degli impulsi stessi, comprende informazioni preziose dal punto di vista diagnostico, per quanto riguarda sia i fenomeni fisici associati alle scariche (correlati alla natura dei difetti del sistema isolante), che la natura del mezzo che gli impulsi rilevati attraversano (correlata alla localizzazione dei difetti nelfambito del sistema isolante).
Per quanto riguarda le difficoltà nel l'interpretazione dei risultati delle misure di scariche parziali, esse dipendono, oltre che dalla necessità di disporre di un'esperienza e una casistica specifica, dal fatto che i dati misurati potrebbero risultare non attendibili o non significativi.
Infatti, è possibile che nella rilevazione dei segnali associati alle scariche parziali si verifichi una perdita di informazioni essenziali per una successiva valutazione dei segnali stessi ai fini diagnostici (una perdita di informazione può essere costituita, per esempio, da una mancata rilevazione di un impulso, oppure da una mancata rilevazione della forma d'onda di un impulso).
Considerando che gli impulsi di scarica contengono informazioni che possono essere sfruttate a livello diagnostico, sarebbe particolarmente importante rilevare gli impulsi con una banda di rilevazione particolarmente ampia, per esempio dell'ordine delle decine di MHz, o almeno di qualche MHz.
Tuttavia, va osservato che i segnali che si rilevano sono impulsi di corrente, i quali sono correlati ai trasferimenti di carica aventi luogo nei difetti dell'apparato elettrico in valutazione e costituenti le scariche parziali, ma non costituiscono una misura diretta di detti trasferimenti di carica.
Pertanto, per poter stimare l'intensità di una scarica parziale corrispondente a un segnale rilevato, è necessario effettuare una calibrazione dello strumento di acquisizione, finalizzata a determinare un fattore di proporzionalità tra l'ampiezza dei segnali di misurati dallo strumento e il trasferimento di carica associato alle scariche parziali corrispondenti a quei segnali.
A tale scopo, si applica a morsetti dell'apparato un calibratore atto a iniettare nell'apparato un impulso di corrente con caratteristiche opportune; in particolare, il calibratore è tale da generare l'impulso di corrente che sarebbe generato da un trasferimento di una quantità di carica prefissata tra detti morsetti. Pertanto, si attribuisce a un segnale rilevato dall'apparato corrispondente all'impulso di corrente iniettato dal calibratore un valore di carica apparente pari a detto valore di carica prefissato. Il rapporto tra il valore di carica apparante prefissato e il valore dell'ampiezza del segnale rilevato costituisce il fattore di calibrazione ricercato. Pertanto, ai segnali di scarica rilevati su un apparato elettrico si associano corrispondenti valori di carica apparente moltiplicando le ampiezze di detti segnali per il fattore di calibrazione preventivamente determinato per quell'apparato in fase di calibrazione.
In questa luce, va osservato che l'ampiezza dei segnali rilevati e l'attribuzione a detti segnali di corrispondenti valori di carica apparente è influenzata dalla larghezza della banda di rilevazione.
Pertanto, va osservato che i segnali rilevati da strumenti aventi una banda di rilevazione particolarmente ampia non sono confrontabili come ampiezza con i segnali rilevati sullo stesso apparato da strumenti con banda di rilevazione ridotta, anche se ciascuno strumento è stato calibrato.
Tanto è vero che la norma IEC 60270 stabilisce delle specifiche per gli strumenti di rilevazione, allo scopo di rendere gli esiti delle misure confrontabili e coerenti.
Dunque, tale normativa definisce le caratteristiche degli strumenti per misure di PD e definisce anche come verificarne le prestazioni.
In particolare, detta norma stabilisce delle caratteristiche per la banda passante degli strumenti di rilevazione; la norma suggerisce che la frequenza di taglio inferiore (fi) sia compresa fra 30 e 100 kHz, che la frequenza di taglio superiore (f2) sia minore di 500 kHz e che il valore di larghezza di banda (f2-fl ) sia compreso fra 100 e 400 kHz, detti valori di frequenza misurati in corrispondenza ad un’attenuazione di 6 dB rispetto al centrobanda.
Coerentemente, la norma afferma che gli strumenti provvisti di banda di rilevazione particolarmente larga (superiore a qualche MHz) non possano essere calibrati in modo conforme alla norma stessa.
Pertanto, da un lato, si ha l'esigenza di utilizzare uno strumento di rilevazione con banda di rilevazione la più ampia possibile, per rendere possibili successive valutazioni diagnostiche (per esempio per poter discemere le forme degli impulsi delle scariche da segnali di disturbo o per separare segnali relativi a scariche aventi luogo in siti di scarica diversi); dall'altro lato, vi è l'esigenza di utilizzare uno strumento con una banda di rilevazione limitata, per quantificare i segnali rilevati in modo conforme alla norma.
In questa luce, le soluzioni note prevedono l'impiego di strumenti a banda larga o, alternativamente, a banda limitata. In alcuni casi si procede ad utilizzare in parallelo o in successione due strumenti, uno a banda larga e l'altro a banda limitata, senza tuttavia la possibilità di confrontare i risultati ottenuti in modo conforme alla norma, e con evidente dispendio di tempi e di costi.
Il problema della misura contemporanea degli impulsi in larga banda (per preservare le informazioni utili per valutazioni diagnostiche) e in banda ristretta (per poter attribuire ai segnali un valore di ampiezza in pC conforme alla normativa, ovvero confrontabile con i risultati di altri strumenti) può essere risolto anche utilizzando due canali di acquisizione diversi per lo stesso segnale: il primo costituito da un canale in larga banda, il secondo costituito da un canale con filtro analogico hardware in banda stretta.
In tal caso, però, vi sono alcuni problemi e svantaggi. In primo luogo è necessario utilizzare un ulteriore convertitore A/D più lento (per esempio 10 MS/s al posto di 100 MS/s per il canale a banda limitata). Inoltre, vi è il problema di riuscire a stabilire una corrispondenza fra gli impulsi acquisiti dai due canali (perchè il filtro analogico ritarda il segnale).
Inoltre, la banda del canale a banda ristretta non è suscettibile ad alcun tipo di regolazione, in quanto è definita via hardware. Pertanto, tale soluzione è sostanzialmente equivalente a quella di mettere due strumenti di rilevazione in parallelo tra loro.
Scopo del presente trovato è quello di eliminare i suddetti inconvenienti e di rendere disponibile uno strumento e un procedimento per rilevare scariche elettriche parziali con una banda di rilevazione particolarmente ampia e con possibilità di attribuzione a detti segnali di valori di carica apparente in modo conforme alla normativa.
Detto scopo è pienamente raggiunto dall'apparato oggetto del presente trovato, che si caratterizza per quanto contenuto nelle rivendicazioni sotto riportate ed in particolare per il fatto che comprende uno stadio di elaborazione collegato sia allo stadio di ingresso che allo stadio di uscita per ricevere detto segnale digitale e trasferire allo stadio di uscita un segnale digitale filtrato equivalente a una rappresentazione digitale di detto segnale analogico generata da uno stadio di ingresso con banda di rilevazione prefissata di valore inferiore a 500 kHz.
Il procedimento secondo il presente trovato si caratterizza in particolare per il fatto che comprende le seguenti fasi:
- rilevazione di un segnale analogico rappresentativo di uno o più impulsi di scariche parziali e generazione di un segnale digitale rappresentativo delfiniera forma d'onda di detti uno o più impulsi con una banda di rilevazione di almeno 2 MHz di larghezza;
- elaborazione dei detto segnale digitale per generare un segnale digitale filtrato equivalente a una rappresentazione digitale di detto segnale analogico generata da uno stadio di ingresso con banda di rilevazione prefissata conforme alle specifiche dello Standard IEC 60270, ovvero di valore sostanzialmente inferiore a 500 kHz; - trasferimento in uscita dallo strumento di dati in forma digitale relativi sia a detto segnale digitale che a al segnale digitale filtrato.
Queste ed altre caratteristiche risulteranno maggiormente evidenziate dalla descrizione seguente di una preferita forma realizzativa, illustrata a puro titolo esemplificativo e non limitativo nelle unite tavole di disegno, in cui:
- la figura 1 illustra schematicamente un apparato secondo il presente trovato;
- la figura 2 illustra schematicamente un procedimento di calibrazione dell'apparato di figura i;
- la figura 3 illustra schematicamente un procedimento secondo il presente trovato. Nelle figure, si è indicato con 1 uno strumento di rilevazione di scariche elettriche parziali aventi luogo in un apparato elettrico.
Lo strumento 1 comprende:
- un sensore 2 (di tipo sostanzialmente noto) accoppiabile all'apparato per generare un segnale analogico rappresentativo di un impulso (o più impulsi) correlato a una scarica parziale avente luogo nell'apparato;
- una unità di condizionamento 3 col legata al sensore 2 per ricevere detto segnale analogico;
- una unità di digitalizzazione 4 collegata all'unità di condizionamento 3 per ricevere un segnale analogico condizionato e rendere disponibile in uscita un segnale digitale 5 rappresentativo dell'intera forma d'onda di detto impulso.
L'unità di condizionamento provvede ad effettuare un'amplificazione del segnale analogico ricevuto dal sensore e un filtraggio analogico finalizzato ad evitare fenomeni di aliasing (secondo una tecnica sostanzialmente nota).
Il sensore 2, l'unità di condizionamento 3 e l'unità di digitalizzazione 4 definiscono uno stadio di ingresso 6 dello strumento 1.
Pertanto, detto stadio di ingresso 6 è predisposto a ricevere il segnale analogico rappresentativo di (almeno) un impulso correlato a una scarica parziale e a generare in uscita detto segnale digitale 5.
Il sensore 2, l'unità di condizionamento 3 e l'unità di digitalizzazione 4 sono progettati per rilevare il segnale con una banda di rilevazione di almeno 2 MHz di larghezza (secondo una tecnica sostanzialmente nota).
Pertanto, detto stadio di ingresso 5 definisce una banda di rilevazione di almeno 2 MHz di larghezza.
Preferibilmente, detta banda di rilevazione è di almeno 20 MHz. Più preferibilmente, detta banda di rilevazione è di almeno 200 MHz. La banda di rilevazione può superare vantaggiosamente la larghezza di 1GHz.
Lo strumento 1 comprende anche uno stadio di uscita 7 collegato allo stadio di ingresso 6 (ovvero all'unità di digitalizzazione 4) per ricevere detto segnale digitale 6.
Lo stadio di uscita 7 è predisposto a trasferire dati in forma digitale in uscita dallo strumento 1.
Pertanto, lo strumento 1 rende disponibile l'intera forma d'onda di ciascun impulso di scarica acquisito in banda larga.
Inoltre, l'apparato 1 comprende, originalmente, uno stadio di elaborazione 8 collegato sia allo stadio di ingresso 6 (ovvero all'unità di digitalizzazione 4) che allo stadio di uscita 7 per ricevere il segnale digitale 5, elaborarlo e trasferire allo stadio di uscita 7 un segnale digitale filtrato 9 equivalente a una rappresentazione digitale di detto segnale analogico generata da uno stadio di ingresso 6 con banda di rilevazione prefissata di valore inferiore a 500 kHz.
Ovvero, lo stadio di elaborazione 8 trasferisce allo stadio di uscita 7 un segnale digitale filtrato 9 equivalente alla rappresentazione digitale del segnale analogico che lo stadio di ingresso 6 genererebbe se definisse una banda di rilevazione prefissata di valore inferiore a 500 kHz.
Pertanto, lo strumento 1, per ciascun segnale rilevato in banda larga, rende disponibile un corrispondente segnale filtrato digitalmente che presenta caratteristiche equivalenti a quelle che avrebbe lo stesso segnale rilevato da uno strumento con banda limitata in modo prefissato,
Dunque, lo stadio di elaborazione 8 produce digitalmente gli effetti di uno strumento di acquisizione avente in ingresso un filtro analogico passabanda tale da limitare la banda in modo prefissato (in particolare conformemente alla normativa).
In particolare, detta banda prefissata presenta definisce:
- una frequenza di taglio inferiore compresa tra 30 kHz e 100 kHz;
- una frequenza di taglio superiore è inferiore a 500 kHz;
- una larghezza compresa tra 100 kHz e 400 kHz.
Lo stadio di elaborazione 8 comprende un filtro digitale regolabile, in modo che detto segnale digitale filtrato 9 sia equivalente a una rappresentazione digitale di detto segnale analogico generata da uno stadio di ingresso con banda di rilevazione di tipo desiderato.
Pertanto, il filtro digitale regolabile consente di ottenere un segnale digitale filtrato 9 corrispondente a una banda di rilevazione desiderata, variabile a piacere a seconda delle esigenze del caso, in aggiunta al segnale digitale 5 rilevato in banda larga. Ciò consente, vantaggiosamente, di adeguare le caratteristiche dello strumento alla tipologia di apparato in valutazione e ai disturbi, al rumore di fondo presente durante le misure.
Per quanto riguarda le modalità implementative del filtro digitale deirunità di elaborazione 8, sono previste quattro forme realizzative (che tuttavia non sono da intendersi in modo limitativo).
Una prima forma realizzativa del filtro digitale consiste in un filtro digitale di tipo Butterworth del quarto ordine, con bande passanti a -6 dB pari ai valori di fi ed f2 negli intervalli sopra descritti.
Una seconda forma realizzativa del filtro digitale si basa su un'analisi spettrale effettuata mediante l'algoritmo DFT (o più preferibilmente FFT); ossia, si trasforma il segnale campionato dal dominio del tempo al dominio della frequenza mediante l'algoritmo DFT (o FFT), si seleziona la banda di interesse (in funzione dei valori di fi ed f2 sopra descritti) eliminando tutte le componenti spettrali non desiderate e si antitrasforma riportando il segnale nel dominio del tempo.
Sono previsti anche mezzi per finestrare il segnale acquisito nel dominio dei tempi, per esempio mediante finestre di Hamming, o Hanning, o Bartlett.
Pertanto, nella seconda forma realizzativa il filtro digitale comprende:
- mezzi per trasformare il segnale digitale 5 dal dominio del tempo a quello della frequenza;
- mezzi per selezionare una porzione di detto segnale trasformato corrispondente a un intervallo di frequenze desiderato;
- mezzi per antitrasformare dal dominio della frequenza a quello del tempo detta porzione selezionata del segnale trasformato.
In terza forma realizzativa, si implementano due filtri digitali in cascata, uno passa alto (con frequenza di taglio a -6 dB corrispondenti a valori desiderati di fi ) seguito da uno passa basso (con frequenza di taglio a -6 dB corrispondenti a valori desiderati di f2), per esempio del tipo Butterworth (ma non necessariamente) del quarto ordine (ma non necessariamente).
Pertanto, nella seconda forma realizzativa il filtro digitale comprende un primo filtro digitale passa alto e un secondo filtro digitale passa basso connessi in cascata l'uno rispetto all'altro.
Una quarta forma realizzativa del filtro digitale consiste in un filtro digitale di tipo FIR del quarto ordine.
Inoltre, vi sono alcune caratteristiche dello strumento 1 invarianti rispetto alle diverse forme realizzative, ovvero:
- la dinamica del sistema di conversione A/D deve essere almeno pari a 14 bit;
- la durata della rilevazione di un segnale (costituita dal numero di campioni acquisiti moltiplicati per l'intervallo temporale di campionamento) deve essere superiore (almeno il doppio) al reciproco del valore di fi (cioè del valore della frequenza di taglio inferiore del filtro digitale).
Si osservi anche che è previsto di ricorrere alla tecnica dello "zero padding", ossia di aumentare la durata della rilevazione di un segnale di un tempo arbitrario aggiungendo dei campioni di valore nullo al vettore di quelli acquisiti.
Si osservi che il filtro digitale dell'unità di elaborazione 8 (per assicurarsi che metta a disposizione un segnale digitale filtrato 9 effettivamente equivalente a un segnale rilevato con una banda limitata in conformità alla normativa) è tale da definire un modulo dell'impedenza di trasferimento del filtro digitale (rapporto fra tensione in uscita dal filtro e corrente in ingresso) in funzione della frequenza, di valore prefissato.
A tale scopo, è previsto di definire un'uscita "fittizia" del filtro digitale implementato (visualizzata e/o registrata) da impiegare per verificare detta l'impedenza di trasferimento in funzione della frequenza.
Inoltre, lo stadio di uscita 7 comprende un modulo di selezione di una pluralità di segmenti corrispondenti a impulsi di scariche parziali nell'ambito del segnale digitale 5 e un analogo modulo di selezione di una pluralità segmenti corrispondenti a impulsi di scariche parziali nell'ambito del segnale digitale filtrato 9. Tali moduli di selezione comprendono mezzi di triggering, di per se stessi noti.
Inoltre, lo stadio di uscita 7 comprende un modulo di correlazione del segnale digitale 5 al segnale digitale filtrato 9, per associare a ciascun segmento selezionato nell'ambito del segnale digitale 5 un corrispondente segmento selezionato nell'ambito del segnale digitale filtrato 9, in modo che ciascuna coppia di segmenti correlati corrisponda a un medesimo impulso di scarica parziale.
Il modulo di correlazione comprende mezzi di sincronizzazione dei mezzi di triggering attivi sul segnale digitale 5 e su quello digitale filtrato 9; tali mezzi di sincronizzazione computano eventuali ritardi temporali introdotti dal modulo di elaborazione 8 sul segnale digitale filtrato 9. A tale proposito, si osservi che il digitale 5 e il segnale digitale filtrato 9 definiscono corrispondenti flussi continui di dati.
Un vantaggio sostanziale del presente trovato consiste nella possibilità di acquisire l'impulso a larga banda, in modo da poterlo elaborare per determinare valori di parametri legati alla forma d'onda dell'impulso importanti dal punto di vista diagnostico e, contemporaneamente, rendere disponibile in uscita un'informazione (riguardo all'ampiezza della scarica parziale) che risulti confrontabile e coerente con le rilevazioni effettuate con strumenti diversi (con banda di rilevazione qualsiasi). E importante sottolineare che il trasferimento del segnale digitale 5, che è una rappresentazione di impulsi di scarica rilevati in larga banda, viene trasferito allo stadio di uscita 7 contemporaneamente al segnale digitale filtrato 9, che è una rappresentazione degli stessi impulsi di scarica in una banda diversa, definibile / regolabile a piacimento.
Un altro vantaggio importante del presente trovato consiste nel poter modificare a piacere i valori di fi e di f2 in funzione delle condizioni ambientali di misura per poter ottenere il miglior rapporto segnale/rumore.
Il presente trovato mette a disposizione anche un procedimento di calibrazione di uno strumento di rilevazione di scariche elettriche parziali aventi luogo in un apparato elettrico.
Tale procedimento di calibrazione comprende le seguenti fasi:
- applicazione 10 a morsetti dell'apparato di un di un impulso di corrente corrispondente a un impulso generato nell'apparato da un trasferimento tra detti morsetti di una carica elettrica di valore prefissato;
- rilevazione 11 di un segnale analogico rappresentativo di detto impulso di corrente e generazione di un segnale digitale rappresentativo dell'intera forma d'onda di detti uno o più impulsi con una banda di rilevazione di almeno 2 MHz di larghezza;
- elaborazione 12 dei detto segnale digitale per generare un segnale digitale filtrato equivalente a una rappresentazione digitale di detto segnale analogico generata da uno stadio di ingresso con banda di rilevazione prefissata di valore inferiore a 500 kHz;
- derivazione 13 di un fattore di calibrazione definito da un rapporto tra detto valore prefissato di carica elettrica e un valore di tensione di picco di detto segnale digitale filtrato.
Pertanto, il presente trovato mette a disposizione anche un procedimento di rilevazione di scariche elettriche parziali aventi luogo in un apparato elettrico.
Tale procedimento di rilevazione comprende le seguenti fasi:
- rilevazione 14 di un segnale analogico rappresentativo di uno o più impulsi di scariche parziali e generazione di un segnale digitale rappresentativo dell'intera forma d'onda di detti uno o più impulsi con una banda di rilevazione di almeno 2 MHz di larghezza;
- elaborazione 15 di detto segnale digitale per generare un segnale digitale filtrato equivalente a una rappresentazione digitale di detto segnale analogico generata da uno stadio di ingresso con banda di rilevazione prefissata di valore inferiore a 500 kHz;
- trasferimento 16 in uscita dallo strumento di dati in forma digitale relativi sia a detto segnale digitale che a al segnale digitale filtrato.
Per quanto riguarda la fase di rilevazione, è previsto preferibilmente di acquisire ciascun singolo impulso di scarica parziale (ovvero ciascun segnale digitale 5) per un tempo di almeno 50 microsecondi, così da aver sufficienti informazioni per la successiva fase di elaborazione.
Ciò consente, vantaggiosamente, di ridurre l'effetto del rumore ambientale sulla fase di elaborazione.
Preferibilmente, la fase di rilevazione del segnale analogico e generazione del segnale digitale definisce una banda di rilevazione di almeno 20 MHz.
In particolare, la fase di elaborazione 15 prevede una fase di filtraggio digitale, con possibilità di regolazione in modo che detto segnale digitale filtrato sia equivalente a una rappresentazione digitale di detto segnale analogico generata da uno stadio di ingresso con banda di rilevazione di valore desiderato.
Detto filtraggio digitale prevede l'impiego di un filtro digitale implementato secondo diverse varianti realizzative, secondo quanto descritto sopra.
In particolare, è previsto che detta fase di filtraggio digitale comprenda un filtraggio digitale di tipo Butterworth del quarto ordine.
In alternativa, la fase di filtraggio digitale comprende le seguenti fasi:
- trasformazione di detto segnale digitale dal dominio del tempo a quello della frequenza;
- selezione di una porzione di detto segnale trasformato corrispondente a un intervallo di frequenze desiderato;
- antitrasformazione dal dominio della frequenza a quello del tempo detta porzione selezionata del segnale trasformato.
In alternativa, la fase di filtraggio digitale comprende le seguenti fasi in cascata luna rispetto all'altra:
- filtraggio digitale passa alto;
- filtraggio digitale passa basso.
In alternativa, la fase di filtraggio digitale comprende un filtraggio digitale di tipo FIR del quarto ordine.
Inoltre, il procedimento secondo il presente trovato prevede, originalmente, una fase di attribuzione 17 a detto segnale digitale di un valore di carica apparente dato dal prodotto tra un valore di tensione di picco del segnale digitale filtrato e un fattore di calibrazione ottenuto con il procedimento di calibrazione descritto sopra.
Claims (22)
- RIVENDICAZIONI 1. Strumento (1) di rilevazione di scariche elettriche parziali aventi luogo in un apparato elettrico, comprendente: - uno stadio (6) di ingresso predisposto a ricevere un segnale analogico rappresentativo di un impulso correlato a una scarica parziale e a generare in uscita un segnale digitale (5) rappresentativo dell'intera forma d'onda di detto impulso, detto stadio di ingresso (6) definendo una banda di rilevazione di almeno 2 MHz di larghezza; - uno stadio di uscita (7) collegato allo stadio di ingresso (6) per ricevere detto segnale digitale (5) e predisposto a trasferire dati in forma digitale in uscita dallo strumento (1), caratterizzato dal fatto che comprende uno stadio di elaborazione (8) collegato sia allo stadio di ingresso (6) che allo stadio di uscita (7) per ricevere detto segnale digitale (5) e trasferire allo stadio di uscita un segnale digitale filtrato (9) equivalente a una rappresentazione digitale di detto segnale analogico generata da uno stadio di ingresso con banda di rilevazione prefissata di valore inferiore a 500 kHz.
- 2. Strumento secondo la rivendicazione 1 in cui lo stadio di ingresso (6) comprende: - un sensore (2) accoppiabile all'apparato per generare un segnale analogico rappresentativo di un impulso correlato a una scarica parziale; - una unità di condizionamento (3) collegata al sensore per ricevere detto segnale analogico; - una unità di digitalizzazione (4) collegata all'unità di condizionamento per ricevere un segnale analogico condizionato e rendere disponibile in uscita detto segnale digitale (5).
- 3. Strumento secondo la rivendicazione 1 in cui lo stadio di ingresso (6) definisce una banda di rilevazione di almeno 20 MHz.
- 4. Strumento secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detta banda di rilevazione prefissata definita dallo stadio di elaborazione (8) definisce: - una frequenza di taglio inferiore (fi) compresa tra 30 kHz e 100 kHz; - una frequenza di taglio superiore (12) compresa tra 100 e 500 kHz; - una larghezza compresa tra 100 kHz e 400 kHz.
- 5. Strumento secondo ima qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui lo stadio di elaborazione (8) comprende un filtro digitale regolabile in modo che detto segnale digitale filtrato (9) sia equivalente a una rappresentazione digitale di detto segnale analogico (5) generata da uno stadio di ingresso con banda di rilevazione di valore desiderato.
- 6. Strumento secondo la rivendicazione 5 in cui detto filtro digitale è un filtro digitale di tipo Butterworth del quarto ordine.
- 7. Strumento secondo la rivendicazione 5 in cui detto filtro digitale comprende: - mezzi per trasformare detto segnale digitale dal dominio del tempo a quello della frequenza; - mezzi per selezionare una porzione di detto segnale trasformato corrispondente a un intervallo di frequenze desiderato; - mezzi per antitrasformare dal dominio della frequenza a quello del tempo detta porzione selezionata del segnale trasformato.
- 8. Strumento secondo la rivendicazione 5 in cui detto filtro digitale comprende un primo filtro digitale passa alto e un secondo filtro digitale passa basso connessi in cascata l'uno rispetto all'altro.
- 9. Strumento secondo la rivendicazione 5 in cui detto filtro digitale è un filtro digitale di tipo FIR del quarto ordine.
- 10. Strumento secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui lo stadio di uscita (7) è collegato allo stadio di ingresso (6) e allo stadio di elaborazione (8) in modo da ricevere simultaneamente detto segnale digitale (5) dallo stadio di ingresso (6) e detto segnale digitale filtrato (9) dallo stadio di elaborazione (8).
- 11. Strumento secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui lo stadio di uscita (7) comprende un modulo di correlazione tra segmenti selezionati dal segnale digitale (5) e corrispondenti segmenti selezionati dal segnale digitale filtrato (9), in modo che ciascuna coppia di segmenti correlati corrisponda a un medesimo impulso di scarica parziale rilevato.
- 12. Procedimento di calibrazione di uno strumento di rilevazione di scariche elettriche parziali aventi luogo in un apparato elettrico, caratterizzato dal fatto che comprende le seguenti fasi: - applicazione (10) a morsetti dell'apparato di un di un impulso di corrente con carica di valore prefissato; - rilevazione (11) di un segnale analogico rappresentativo di detto impulso di corrente e generazione di un segnale digitale rappresentativo dell'intera forma d'onda di detti uno o più impulsi con una banda di rilevazione di almeno 2 MHz di larghezza; - elaborazione (12) dei detto segnale digitale per generare un segnale digitale filtrato (9) equivalente a una rappresentazione digitale di detto segnale analogico generata da uno stadio di ingresso con banda di rilevazione prefissata di valore inferiore a 500 kHz; - derivazione (13) di un fattore di calibrazione definito da un rapporto tra detto valore prefissato di carica elettrica e un valore di tensione di picco di detto segnale digitale filtrato.
- 13. Procedimento di rilevazione di scariche elettriche parziali aventi luogo in un apparato elettrico, caratterizzato dal fatto che comprende le seguenti fasi: - rilevazione (14) di un segnale analogico rappresentativo di uno o più impulsi di scariche parziali e generazione di un segnale digitale rappresentativo dell'intera forma d'onda di detti uno o più impulsi con una banda di rilevazione di almeno 2 MHz di larghezza; - elaborazione (15) dei detto segnale digitale per generare un segnale digitale filtrato equivalente a una rappresentazione digitale di detto segnale analogico generata da uno stadio di ingresso con banda di rilevazione prefissata di valore inferiore a 500 kHz; - trasferimento (16) in uscita dallo strumento di dati in forma digitale relativi sia a detto segnale digitale che a al segnale digitale filtrato.
- 14. Procedimento secondo la rivendicazione 13, in cui la fase di rilevazione (14) del segnale analogico e generazione del segnale digitale definisce una banda di rilevazione di almeno 20 MHz.
- 15. Procedimento secondo la rivendicazione 13 o la 14, in cui detta banda di rilevazione prefissata definisce: - una frequenza di taglio inferiore compresa tra 30 kHz e 100 kHz; - una frequenza di taglio superiore compresa tra 100 e 500 kHz; - una larghezza compresa tra 100 kHz e 400 kHz.
- 16. Procedimento secondo una qualunque delle rivendicazioni da 13 a 15, in cui la fase di elaborazione (15) prevede una fase di filtraggio digitale, con possibilità di regolazione in modo che detto segnale digitale filtrato sia equivalente a una rappresentazione digitale di detto segnale analogico generata da uno stadio di ingresso con banda di rilevazione di valore desiderato.
- 17. Procedimento secondo la rivendicazione 16, in cui detta fase di filtraggio digitale comprende un filtraggio digitale di tipo Butterworth del quarto ordine.
- 18. Procedimento secondo la rivendicazione 16, in cui detta fase di filtraggio digitale comprende le seguenti fasi: - trasformazione di detto segnale digitale dal dominio del tempo a quello della frequenza; - selezione di una porzione di detto segnale trasformato corrispondente a un intervallo di frequenze desiderato; - antitrasformazione dal dominio della frequenza a quello del tempo detta porzione selezionata del segnale trasformato.
- 19. Procedimento secondo la rivendicazione 16, in cui detta fase di filtraggio digitale comprende le seguenti fasi in cascata l'una rispetto all'altra: - filtraggio digitale passa alto; - filtraggio digitale passa basso.
- 20. Procedimento secondo la rivendicazione 16, in cui detta fase di filtraggio digitale comprende un filtraggio digitale di tipo FIR dei quarto ordine.
- 21. Procedimento secondo una qualunque delle rivendicazioni da 13 a 20, comprendente una fase di attribuzione (17) a detto segnale digitale (5) di un valore di carica apparente dato dal prodotto tra un valore di tensione di picco del segnale digitale filtrato (9) e un fattore di calibrazione ottenuto con un procedimento di calibrazione secondo la rivendicazione 11.
- 22. Procedimento secondo una qualunque delle rivendicazioni da 13 a 21, comprendente una fase selezione di segmenti dal segnale digitale (5) e dal segnale digitale filtrato (9), detti segmenti essendo relativi a impulsi di scariche parziali, e una successiva fase di correlazione dei segmenti selezionati dal segnale digitale (5) con corrispondenti segmenti selezionati dal segnale digitale filtrato (9), in modo che ciascuna coppia di segmenti correlati corrisponda a un medesimo impulso di scarica parziale rilevato.
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