CN105116306B - 变电站局放带电检测电磁干扰的采集方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变电站局放带电检测电磁干扰的采集方法及装置，方法步骤包括分别通过特高频天线和暂态地电压电容传感器采集被测电磁干扰的耦合型电磁干扰信号，通过高频罗氏线圈采集被测电磁干扰的传导型电磁干扰信号；将采集得到的电磁干扰信号分别进行信号调理后输出；装置包括电磁干扰信号敏感单元和信号调理单元，电磁干扰信号敏感单元包括用于采集耦合型电磁干扰信号的特高频天线和暂态地电压电容传感器、用于检测传导型电磁干扰信号的高频罗氏线圈，特高频天线、暂态地电压电容传感器、高频罗氏线圈的输出端分别与信号调理单元相连。本发明具有能够采集抑制与局放信号有频带重叠的复杂干扰信号，检测准确度高、检测灵敏度好、现场检测方便的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电力工程技术领域，具体涉及一种变电站局放带电检测电磁干扰的采集方法及装置，用于35kV及以上变电站变压器、GIS、开关柜、电缆等主设备进行局部放电带电检测时对背景电磁干扰的监测和记录。
背景技术
高压电气设备如变压器是电力系统的重要设备，其质量直接影响着电网的安全运行，局部放电的检测能够提前反映变压器的绝缘状况，及时发现变压器内部的绝缘缺陷，预防潜伏性和突发性事故的发生。对于局部放电的检测和评价已经成为绝缘状况监测的重要手段。局部放电特高频、高频、暂态地电压检测法日益广泛地应用，为GIS、变压器、开关柜、电缆等设备安全运行及状态检修提供了有力的技术支持。
随着局部放电带电检测技术在GIS、变压器、开关柜、电缆运行现场的应用，一些关键技术问题也逐渐显现。众所周知，设备运行现场往往存在复杂的电磁环境，有较多的随机性宽带、窄带干扰源，如手机信号、无线电或电视信号、汽车马达、导线电晕、现场施工电焊机及照明光源、高压出线端部的悬浮性放电、临近设备上的放电等等，这些都对电力设备局放现场检测造成严重电磁干扰。因此，对于如何采集、分析并抑制这些复杂的、与局放信号有频带重叠的干扰信号并提高检测灵敏度，成为这些检测法现场应用的瓶颈。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种能够采集抑制与局放信号有频带重叠的复杂干扰信号，检测准确度高、检测灵敏度好、现场检测方便的变电站局放带电检测电磁干扰的采集方法及装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
本发明提供一种变电站局放带电检测电磁干扰的采集方法，步骤包括：分别通过特高频天线和暂态地电压电容传感器采集被测电磁干扰的耦合型电磁干扰信号，通过高频罗氏线圈采集被测电磁干扰的传导型电磁干扰信号；将采集得到的耦合型电磁干扰信号和传导型电磁干扰信号分别进行信号调理后输出。
本发明还提供一种变电站局放带电检测电磁干扰的采集装置，包括电磁干扰信号敏感单元和信号调理单元，所述电磁干扰信号敏感单元包括用于采集耦合型电磁干扰信号的特高频天线和暂态地电压电容传感器、用于检测传导型电磁干扰信号的高频罗氏线圈，所述特高频天线、暂态地电压电容传感器、高频罗氏线圈的输出端分别与信号调理单元相连。
优选地，所述信号调理单元包括两个信号采集通道，所述特高频天线的输出端和一个信号采集通道的输入端相连，所述暂态地电压电容传感器的输出端、高频罗氏线圈的输出端分别和另一个信号采集通道的输入端相连。
优选地，所述信号采集通道包括前置放大器、定向耦合器、检波器和采集卡，所述前置放大器和定向耦合器的输入端相连，所述定向耦合器的一路输出端和采集卡相连、另一路输出端通过检波器和采集卡相连。
优选地，所述检波器和采集卡之间设有中级放大器。
优选地，所述特高频天线的带宽为300M～3000MHz，所述暂态地电压电容传感器的带宽为3M～100MHz，所述高频罗氏线圈的带宽为1M～30MHz。
优选地，所述特高频天线、暂态地电压电容传感器、高频罗氏线圈分别通过射频电缆与信号调理单元相连，所述射频电缆的阻抗均为50欧姆，所述特高频天线、暂态地电压电容传感器、高频罗氏线圈三者的特征阻抗均为50欧姆。
优选地，所述信号调理单元的输出端还连接有存储显示单元。
优选地，所述存储显示单元的一路输入端和信号调理单元的输出端相连，另一路输入端还连接有参考信号采集单元，所述参考信号采集单元包括隔离变压器和衰减器，所述隔离变压器的一次侧与工频电源相连，所述隔离变压器的二次侧通过衰减器和存储显示单元的输入端相连。
优选地，所述衰减器的衰减倍数为100倍。
本发明变电站局放带电检测电磁干扰的采集方法具有下述优点：本发明分别通过特高频天线和暂态地电压电容传感器采集被测电磁干扰的耦合型电磁干扰信号，通过高频罗氏线圈采集被测电磁干扰的传导型电磁干扰信号，将采集得到的耦合型电磁干扰信号和传导型电磁干扰信号分别进行信号调理后输出，能够采集抑制与局放信号有频带重叠的复杂干扰信号，可作为现场电磁干扰识别的特征指纹库，为提高局放带电检测灵敏度提供技术指导，具有检测准确度高、检测灵敏度好、现场检测方便的优点。
本发明变电站局放带电检测电磁干扰的采集装置为本发明变电站局放带电检测电磁干扰的采集方法对应的装置，包括电磁干扰信号敏感单元和信号调理单元，电磁干扰信号敏感单元包括用于采集耦合型电磁干扰信号的特高频天线和暂态地电压电容传感器、用于检测传导型电磁干扰信号的高频罗氏线圈，特高频天线、暂态地电压电容传感器、高频罗氏线圈的输出端分别与信号调理单元相连，同样也能够采集抑制与局放信号有频带重叠的复杂干扰信号，可作为现场电磁干扰识别的特征指纹库，为提高局放带电检测灵敏度提供技术指导，具有检测准确度高、检测灵敏度好、现场检测方便的优点。
附图说明
图1为本发明实施例装置的主要框架结构示意图。
图2为本发明实施例装置的详细框架结构示意图。
图3为本发明实施例装置中参考信号采集单元的框架结构示意图。
图例说明：1、电磁干扰信号敏感单元；11、特高频天线；12、暂态地电压电容传感器；13、高频罗氏线圈；2、信号调理单元；21、前置放大器；22、定向耦合器；23、检波器；24、采集卡；25、中级放大器；3、存储显示单元；4、参考信号采集单元；41、隔离变压器；42、衰减器。
具体实施方式
如图1所示，本实施例变电站局放带电检测电磁干扰的采集方法的步骤包括：针对局放带电检测现场电磁干扰传播路径不同，分别采用耦合型和传导型的传感器采集电磁干扰信号，分别通过特高频天线UHF和暂态地电压电容传感器TEV采集被测电磁干扰的耦合型电磁干扰信号，通过高频罗氏线圈HF采集被测电磁干扰的传导型电磁干扰信号；将采集得到的耦合型电磁干扰信号和传导型电磁干扰信号分别进行信号调理后输出。
如图1所示，本实施例变电站局放带电检测电磁干扰的采集装置包括电磁干扰信号敏感单元1和信号调理单元2，电磁干扰信号敏感单元1包括用于采集耦合型电磁干扰信号的特高频天线11（UHF）和暂态地电压电容传感器12（TEV）、用于检测传导型电磁干扰信号的高频罗氏线圈13（HF），特高频天线11、暂态地电压电容传感器12、高频罗氏线圈13的输出端分别与信号调理单元2相连，通过特高频天线11、暂态地电压电容传感器12、高频罗氏线圈13采集经过空间传播的电磁波信号以及经过导线传播的电磁波信号。
如图2所示，本实施例中信号调理单元2包括两个信号采集通道，特高频天线11的输出端（输出UHF信号）和一个信号采集通道（图2中为上侧的信号采集通道）的输入端相连，暂态地电压电容传感器12的输出端（输出TEV信号）、高频罗氏线圈13的输出端（输出HF信号）分别和另一个信号采集通道（图2中为下侧的信号采集通道）的输入端相连。
如图2所示，信号采集通道包括前置放大器21、定向耦合器22、检波器23和采集卡24，前置放大器21和定向耦合器22的输入端相连，定向耦合器22的一路输出端和采集卡24相连、另一路输出端通过检波器23和采集卡24相连。电磁干扰信号经过信号调理单元2时，通过前置放大器21放大滤波以提高信号的信噪比；再经过定向耦合器22将信号分成两路：一路信号不作处理直接进入采集卡24；另一路信号经过检波器23后进入采集卡24，检波器23用于将信号进行低频处理后。本实施例中，检波器23和采集卡24之间设有中级放大器25。通过前置放大器21和中级放大器25构成了对信号的二级放大电路。本实施例中，上侧信号采集通道中，前置放大器21的带宽为300M～3000MHz，增益为40dB，用于特高频天线11采集到的信号UHF进行放大，定向耦合器22和检波器23分别用于特高频天线采集到的信号UHF的分路和检波；下侧信号采集通道的前置放大器21的带宽为1M～200MHz，增益为40dB，用于暂态地电压电容耦合传感器12和高频罗氏线圈13采集到的信号进行放大，定向耦合器22和检波器23分别用于电容耦合传感器TEV和高频罗氏线圈HF采集到的信号的分路和检波；采集卡24的采样率为50MSa/s，采样精度为12Bit；中级放大器25的带宽为0～100MHz，增益为10～30dB可调。需要说明的是，本实施例中两个信号采集通道是以两个独立的采集卡24进行示例性说明，毫无疑问在此启发下，本领域技术人员也可以根据需要采用同一个独立的采集卡24来实现对两个信号采集通道的信号采集，其原理与本实施例相同。
本实施例中，特高频天线11的带宽为300M～3000MHz，暂态地电压电容传感器12的带宽为3M～100MHz，高频罗氏线圈13的带宽为1M～30MHz。
本实施例中，特高频天线11、暂态地电压电容传感器12、高频罗氏线圈13分别通过射频电缆与信号调理单元2相连，射频电缆的阻抗均为50欧姆，特高频天线11、暂态地电压电容传感器12、高频罗氏线圈13三者的特征阻抗均为50欧姆。本实施例中，射频电缆的驻波比小于1.2，射频电缆两端均为N-50型接头，带宽0～3000MHz，可以最大限度降低对采集到信号的抑制。
如图2所示，信号调理单元2的输出端还连接有存储显示单元3，除了基本信号显示输出以外，本实施例中存储显示单元3还可以实时显示时域波形和频域波形，并可计算获取相关特征参数，例如3通过将检波信号进行数学处理，以相位脉冲序列PRPS、相位分布PRPD、时频分布等方式展示，提取相关特征参数，形成局放带电检测现场电磁干扰的指纹库，通过开展变电站现场电磁干扰的采集和分析，技术上将有利于掌握电磁干扰的波形特征、传播特性、统计特征，从而有助于查找局放现场干扰和提出有针对性的抑制措施。需要说明的是，存储显示单元3的基本功能为实现采集信号的存储和显示，存储显示单元3的结构一般包括控制器和显示模块，通过控制器和显示模块实现采集信号的存储和显示是本领域的常规技术手段，而实时显示时域波形和频域波形、计算获取相关特征参数仅仅是对本实施例结构上的进一步改进，本实施例的实施显然并不依赖于存储显示单元3的实时显示时域波形和频域波形、计算获取相关特征参数，在此不再赘述。
如图2所示，存储显示单元3的一路输入端和信号调理单元2的输出端相连，另一路输入端还连接有参考信号采集单元4，参考信号采集单元4包括隔离变压器41和衰减器42，隔离变压器41的一次侧与工频电源相连，隔离变压器41的二次侧通过衰减器42和存储显示单元3的输入端相连，隔离变压器41用于将市电包含的谐波滤掉，以提供标准参考信号。参考信号采集单元4采集工频电压信号作为参考信号输出至存储显示单元3。本实施例中，衰减器42的衰减倍数为100倍，用来将隔离变压器41的二次侧电压进行降压，为存储显示单元3提供参考信号。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种变电站局放带电检测电磁干扰的采集方法，其特征在于步骤包括：分别通过特高频天线和暂态地电压电容传感器采集被测电磁干扰的耦合型电磁干扰信号，通过高频罗氏线圈采集被测电磁干扰的传导型电磁干扰信号；将采集得到的耦合型电磁干扰信号和传导型电磁干扰信号分别进行信号调理后输出。
2.一种变电站局放带电检测电磁干扰的采集装置，其特征在于：包括电磁干扰信号敏感单元（1）和信号调理单元（2），所述电磁干扰信号敏感单元（1）包括用于采集耦合型电磁干扰信号的特高频天线（11）和暂态地电压电容传感器（12）、用于检测传导型电磁干扰信号的高频罗氏线圈（13），所述特高频天线（11）、暂态地电压电容传感器（12）、高频罗氏线圈（13）的输出端分别与信号调理单元（2）相连。
3.根据权利要求2所述的变电站局放带电检测电磁干扰的采集装置，其特征在于：所述信号调理单元（2）包括两个信号采集通道，所述特高频天线（11）的输出端和一个信号采集通道的输入端相连，所述暂态地电压电容传感器（12）的输出端、高频罗氏线圈（13）的输出端分别和另一个信号采集通道的输入端相连。
4.根据权利要求3所述的变电站局放带电检测电磁干扰的采集装置，其特征在于：所述信号采集通道包括前置放大器（21）、定向耦合器（22）、检波器（23）和采集卡（24），所述前置放大器（21）和定向耦合器（22）的输入端相连，所述定向耦合器（22）的一路输出端和采集卡（24）相连、另一路输出端通过检波器（23）和采集卡（24）相连。
5.根据权利要求4所述的变电站局放带电检测电磁干扰的采集装置，其特征在于：所述检波器（23）和采集卡（24）之间设有中级放大器（25）。
6.根据权利要求5所述的变电站局放带电检测电磁干扰的采集装置，其特征在于：所述特高频天线（11）的带宽为300M～3000MHz，所述暂态地电压电容传感器（12）的带宽为3M～100MHz，所述高频罗氏线圈（13）的带宽为1M～30MHz。
7.根据权利要求6所述的变电站局放带电检测电磁干扰的采集装置，其特征在于：所述特高频天线（11）、暂态地电压电容传感器（12）、高频罗氏线圈（13）分别通过射频电缆与信号调理单元（2）相连，所述射频电缆的阻抗均为50欧姆，所述特高频天线（11）、暂态地电压电容传感器（12）、高频罗氏线圈（13）三者的特征阻抗均为50欧姆。
8.根据权利要求7所述的变电站局放带电检测电磁干扰的采集装置，其特征在于：所述信号调理单元（2）的输出端还连接有存储显示单元（3）。
9.根据权利要求8所述的变电站局放带电检测电磁干扰的采集装置，其特征在于：所述存储显示单元（3）的一路输入端和信号调理单元（2）的输出端相连，另一路输入端还连接有参考信号采集单元（4），所述参考信号采集单元（4）包括隔离变压器（41）和衰减器（42），所述隔离变压器（41）的一次侧与工频电源相连，所述隔离变压器（41）的二次侧通过衰减器（42）和存储显示单元（3）的输入端相连。
10.根据权利要求9所述的变电站局放带电检测电磁干扰的采集装置，其特征在于：所述衰减器（42）的衰减倍数为100倍。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |