CN105301454A - 一种用于电晕放电探测装置的探测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于电晕放电探测装置的方法，包括：在多个不同频段范围内对接收的信号进行滤波，得到多路信号；针对多路信号中的每一路信号：进行接收信号强度指示，具体包括对信号进行包络检波，并将包络检波后的信号等分为第一信号和第二信号；当第一信号的强度大于某一阈值时，采集并标记第二信号，然后对第二信号的特征进行分析；当所述多路信号的第二信号的特征均符合设定的条件时，判断出现电晕放电。根据本发明，可以在一个较宽频带上实现对电晕放电的高效、高灵敏度探测。

Description

一种用于电晕放电探测装置的探测方法
技术领域
本发明涉及自持放电探测领域，尤其涉及一种用于电晕放电探测装置的探测方法。
背景技术
电晕放电是一种气体在极不均匀的电场中发生的局部自持放电现象。也就是在不存在外界电源的情况下，仅仅依靠外界形成的不均匀电场而形成的电离气体的电流。比如，当空气中有一尖端物体带电时，在其周围就会形成极不均匀的电场。当场强达到一定值时，尖端物体周围的气体就会发生电离和激励，从而产生电晕放电现象。
近年来，随着我国经济发展速度不断加快以及供电需求迅速增加，发展超特高压输电已成为一个必然的趋势。与此同时，超特高压造成的电磁环境污染问题也愈发严重。随着电压等级的升高和紧凑型线路的广泛应用，电晕放电现象对输电线周围工频电磁环境的污染可能会更为严重。因此，若能对输电线路中的电晕放电进行实时探测，将会有利于电磁环境的评测，以及有利于电力系统的安全运行。
另外，在国防等其他领域也存在很多静电敏感设备。特别是带有高压电源的设备，若发生电晕放电可能会带来潜在的危险。
因此，研究一种具备高灵敏度的电晕放电探测方法，特别是用于便携化电晕放电探测中的探测方法，将会具有很大的应用价值。
发明内容
本发明的实施例提供了一种用于电晕放电探测装置的探测方法，可以在一个较宽频带上实现对电晕放电的高效、高灵敏度探测。
本发明提供了一种用于电晕放电探测装置的探测方法，包括：
S1.在多个不同频段范围内对接收的信号进行滤波，得到多路信号；
S2.针对所述多路信号中的每一路信号：
进行接收信号强度指示：具体包括对信号进行包络检波，并将包络检波后的信号等分为第一信号和第二信号；
当第一信号的强度大于某一阈值时，采集并标记第二信号，然后对第二信号的特征进行分析；
S3、当所述多路信号的第二信号的特征均符合设定的条件时，判断出现电晕放电。
优选的，所述设定的条件包括：信号的强度大于所述某一阈值；信号按照高频段在前低频段在后的顺序出现；信号的重复周期一致并且重复频率满足特里切尔脉冲频率的范围。
优选的，在步骤S1之前，还包括：步骤S0、对接收的信号进行放大。
优选的，在步骤S0之前，还包括：对接收的信号进行前置滤波。
优选的，在将包络检波后的信号等分为第一信号和第二信号之前，还包括：对包络检波后的信号进行自动增益控制。
优选的，在步骤S3之后，还包括：步骤S4、当判断出现电晕放电后，显示电晕放电预警信息。所述电晕放电预警信息包括：电晕放电的辐射强度、火花放电危险性。
优选的，所述多个不同频段范围为三个。
优选的，所述三个不同频段范围分别为：30～75MHz，120～170MHz，170～220MHz。
优选的，所述前置滤波滤除的干扰信号的频段为70～120MHz。
优选的，在对接收的信号进行前置滤波之前，还包括：对电晕放电探测装置的背景噪声进行测量，并对电晕放电探测装置的背景噪声进行抑制。
本发明实施例的用于电晕放电探测装置的探测方法，包括：在多个不同频段范围内对接收的电晕放电辐射信号进行滤波，得到多路信号；针对多路信号中的每一路信号：进行接收信号强度指示，具体包括对信号进行包络检波，并将包络检波后的信号等分为第一信号和第二信号；当第一信号的强度大于某一阈值时，采集并标记第二信号，然后对第二信号的特征进行分析；当所述多路信号的第二信号的特征均符合设定的条件时，判断出现电晕放电。通过对多个不同频段同时处理，能够在一个较宽频带上实现对电晕放电的高效、高灵敏度探测；通过当第一信号的强度大于某一阈值时再进行第二信号的采集，降低了信号采集的频次，提高了电晕放电的探测效率。
附图说明
图1为根据本发明实施例的用于电晕放电探测装置的探测方法的流程图。
图2为根据本发明实施例的用于电晕放电探测装置的探测方法的原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
电晕放电发生的一种重要情况是在高压输电线的传输过程中。由于输电线上的电场强度不会达到很大，因此只会在一个很小的区域发生电晕放电，即电晕区。而且，电晕放电信号辐射信号在传输过程中会发生能量损耗。因此，若想探测到电晕放电辐射信号，电晕放电探测方法要具备一定的探测灵敏度。
当空间中没有障碍物时，信号的传输损耗的计算公式为：Los＝32.44+20lgD+20lgF。其中，D表示信号的传输距离，F表示信号的频率。由于电晕放电信号的辐射频率主要集中在200MHz以内，因此当在距离放电结构15m处对电晕放电进行探测时，电晕放电辐射信号的强度损耗为Los＝32.44+20lg0.015+20lg200＝41.98dB，探测装置接收端接收的电晕放电信号的强度为Pmin＝P0-Los＝-71.98dBm。其中P0为30dB，是电晕放电的激励源功率。当输入信号强度大于电晕放电探测方法的探测灵敏度时，所述电晕放电探测方法才可以检测到信号。因此当探测距离为15m时，电晕放电探测方法的探测灵敏度至少要低于-71.38dBm。
本发明提供了一种用于电晕放电探测装置的探测方法，通过在多个通道上对多个特征频段的信号同时进行处理，实现了对电晕放电的高效、高灵敏度探测。
下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。本发明提供了一种用于电晕放电探测装置的探测方法，如图1、图2所示。
根据本发明的实施例的用于电晕放电探测装置的探测方法包括：
对接收的信号进行前置滤波。
为了排除干扰信号对电晕放电探测的干扰，我们首先要对天线01接收的信号进行前置滤波。考虑到频率范围为70～120MHz的调频广播电台信号是电晕放电探测过程中的主要干扰因素，我们通过前置滤波滤除了频率范围为70～120MHz的信号。在本发明实施例中，可通过陷波器02实现对信号的前置滤波。
S0、对前置滤波后的信号进行放大。
具体的，对前置滤波后的信号进行低噪放大。在本发明实施例中，可通过低噪放03对前置滤波后的信号进行放大。
S1、在多个不同频段范围内对步骤S0放大后的信号进行滤波，得到多路信号。
具体的，所述多个不同频段范围的个数为三个。在具体实施时，考虑到电晕放电的辐射特性以及干扰信号的影响，我们选取了电晕放电信号中三个较为干净的特征频段。所述三个特征频段分别为：30～75MHz，120～170MHz，170～220MHz。在本发明实施例中可通过功分器将信号三等分，并在三个通道内进行传输；可通过三个带通频率不同的带通滤波器05在三个不同频段范围对信号进行滤波，得到三路信号。
S2、针对所述三路信号中的每一路信号：进行接收信号强度指示，以提取每一路信号的强度信息，具体包括对信号进行包络检波，然后对包络检波检出的低频信号进行自动增益控制，并将经过自动增益控制后的信号等分为第一信号和第二信号。其中，所述低频信号为带通滤波后获得的高频信号的包络信号。当第一信号的强度大于某一阈值时，采集并标记第二信号。
在本发明实施例中，可通过对数检波器06对滤波后的信号进行包络检波；可通过自动增益控制器(AGC)07对包络检波后的信号进行自动增益控制。信号从自动增益控制器07输出后被分为相等的两路信号：第一信号和第二信号。其中，第一信号进入比较器08，第二信号进入模数转换器(AD)09。当第一信号的强度大于某一阈值时，比较器产生脉冲信号，并将所述脉冲信号传递给信号采集与处理单元10。所述比较器08通过向信号采集与处理单元10输出脉冲，能够触发信号采集与处理单元通过控制模数转换器09的启动与终止采集信号，同时能向信号采集与处理单元10提供时间标记信息以及放电信号的重复频率信息。
S3.当所述多路信号的第二信号的特征均符合设定的条件时，判断出现电晕放电。
在本发明实施例中，可通过信号采集与处理单元10实现对信号的采集与处理，用以判断是否出现电晕放电。具体的，判断出现电晕放电的条件是：(1)接收到的信号在三个频段上的信号强度均高于阈值；(2)接收到的信号在三个频段上按高频段在前、低频段在后的时间顺序出现；(3)接收到的信号的重复周期一致，并且重复频率符合特里切尔脉冲频率的范围。当频段不同的三路信号均满足电晕放电的判断条件时，判断出现电晕放电。
S4.当判断出现电晕放电后，输出电晕放电的判断结果，并根据该判断结果显示电晕放电预警信息。
所述电晕放电预警信息包括：电晕放电的辐射强度、火花放电危险性。在本发明实施例中，可通过设置报警与显示单元(图中未示出)显示电晕放电预警信息。
在对接收的信号进行前置滤波之前，还包括：对电晕放电探测装置的背景噪声进行测量，并对电晕放电探测装置的背景噪声进行抑制。具体的，当电晕放电探测装置开机后，如果系统的背景噪声强度超过某一噪声阈值，则对电晕放电装置的背景噪声强度进行测量以及进行降噪处理。本发明实施例中，所述对背景噪声进行测量的过程具体为，当背景噪声超过某一噪声阈值时，比较器08向信号采集与处理单元10输出脉冲信号，触发信号采集与处理单元10对背景噪声进行采集与处理。所述对背景噪声进行降噪处理的过程具体为，信号采集与处理单元10通过控制自动增益控制器(AGC)07降低中放增益，直至比较器08无脉冲输出。
与现有技术相比，本发明实施例通过对三个不同频段同时处理，能够在一个较宽频带上实现对电晕放电的高效探测；通过当第一信号的强度大于某一阈值时再进行第二信号的采集，降低了信号采集的频次，提高了电晕放电的探测效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于电晕放电探测装置的探测方法，所述方法包括：
S1、在多个不同频段范围内对接收的信号进行滤波，得到多路信号；
S2、针对所述多路信号中的每一路信号：
进行接收信号强度指示，具体包括对信号进行包络检波，并将包络检波后的信号等分为第一信号和第二信号；
当第一信号的强度大于某一阈值时，采集并标记第二信号，然后对第二信号的特征进行分析；
S3、当所述多路信号的第二信号的特征均符合设定的条件时，判断出现电晕放电。
2.如权利要求1所述的用于电晕放电探测装置的探测方法，其特征在于，所述设定的条件包括：信号的强度大于所述某一阈值；信号按照高频段在前低频段在后的顺序出现；信号的重复周期一致并且重复频率满足特里切尔脉冲频率的范围。
3.如权利要求2所述的用于电晕放电探测装置的探测方法，其特征在于，在步骤S1之前，还包括：
S0、对接收的信号进行放大。
4.如权利要求3所述的用于电晕放电探测装置的探测方法，其特征在于，在步骤S0之前，还包括：
对接收的信号进行前置滤波。
5.如权利要求4所述的用于电晕放电探测装置的探测方法，其特征在于，在所述将包络检波后的信号等分为第一信号和第二信号之前，还包括：
对包络检波后的信号进行自动增益控制。
6.如权利要求5所述的用于电晕放电探测装置的探测方法，其特征在于，在步骤S3之后，还包括：
S4、当判断出现电晕放电后，显示电晕放电预警信息；所述电晕放电预警信息包括：电晕放电的辐射强度、火花放电危险性。
7.如权利要求6所述的用于电晕放电探测装置的探测方法，其特征在于，所述多个不同频段范围的个数为三个。
8.如权利要求7所述的用于电晕放电探测装置的探测方法，其特征在于，所述三个不同频段范围分别为：30～75MHz，120～170MHz，170～220MHz。
9.如权利要求8所述的用于电晕放电探测装置的探测方法，其特征在于，所述前置滤波滤除的干扰信号的频段为70～120MHz。
10.如权利要求9所述的用于电晕放电探测装置的探测方法，其特征在于，在对接收的信号进行前置滤波之前，还包括：
对电晕放电探测装置的背景噪声进行测量，并对电晕放电探测装置的背景噪声进行抑制。
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