CN105911500A - 一种特高频局部放电在线监测系统的考核校验装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种特高频局部放电在线监测系统的核校验装置及方法；装置部分包括操控主机、校验信号源、同步单元、50Ω同轴电缆信号线和信号发射天线；所述的操控主机的信号输出端与校验信号源的信号输入端连接，同步单元的信号输出端与校验信号源的信号输入端连接，校验信号源与信号发射天线信号连接；该发明提供了一种特高频局部放电在线监测系统的考核校验方法，方法容易实现，操作简单多样，可以有效的考核在线监测系统的检测灵敏度、线性度、稳定性、脉冲计数、诊断识别等功能、性能，适用于变电站现场特高频在线监测系统校验、维护、测试等。

Description

一种特高频局部放电在线监测系统的考核校验装置及方法
技术领域
本发明涉及高压检测技术领域，具体涉及一种特高频局部放电在线监测系统的考核校验装置及方法。
背景技术
在高压变电站现场，为了长期监测GIS等设备的运行状态，往往在GIS内部预埋内置特高频传感器。GIS在运行的过程中，局放在线监测系统通过内置特高频传感器接收局放信号，反馈到后端监测平台，分析设备绝缘状态。而由于国内各变电站现场GIS在线监测系统种类较多，性能良莠不齐。有效信号监测的不确定性，不能及时发现GIS内部缺陷，大大影响了GIS的安全性和可靠性，对GIS的安全运行带来重大隐患。因此设计一种特高频局部放电在线监测系统的考核校验方法具有重大意义。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种特高频局部放电在线监测系统的核校验装置及方法。
一种特高频局部放电在线监测系统的核校验装置，包括操控主机、校验信号源、同步单元、50Ω同轴电缆信号线、信号发射天线；所述的操控主机通过3/4G模式与校验信号源实现信号通讯，发送校验信号指令；所述的同步单元用于接收电网电压同步信号，并通过有线或无线方式传输给校验信号源；所述的校验信号源与信号发射天线通过50Ω同轴电缆信号线连接，接收操控主机的信号指令之后激发对应的校验信号；所述的信号发射天线接收校验电信号，发射特定幅值、频率的电磁波信号，由局放在线监测系统接收该信号进行分析、处理。通过对比局放在线监测系统与校验装置操控主机的信号，即可实现局放在线监测系统的校验评定。
所述的操控主机可实现对信号幅值、频率、波形的控制，由PC和测控软件组成，通过广域网络发送操作指令给信号校验源，实现远程操控(距离不限)；
所述的校验信号源为脉冲标定源，脉冲上升沿小于300ps，脉冲宽度可调(10ns～500ns)，峰值电压可调(不小于50V)，脉冲频率可调(不小于50Hz)。信号源具备连续、断续两种脉冲输出模式，可模拟尖端、颗粒、悬浮、气隙等几种常见的局放信号；
所述的同步单元用于采集、接收高保真被测电网高压信息，无线/有线传输给信号单元，无线同步距离不小于100m；
所述的信号发射天线包括内置发射天线和外置发射天线，在300MHz～1500MHz频带内，平均有效高度不小于10mm，外形与体积符合现场检验要求；
所述的50Ω同轴电缆信号线长度不大于20m，信号衰减不大于5dB。
本发明提出了一种特高频局部放电在线监测系统的考核校验方法，该方法具体包括以下步骤：
1.灵敏度测试
步骤一：校验信号源与信号发射天线相连接，确保各单元通讯良好；
步骤二：校验信号源无信号输出，读取、记录局放在线监测系统的背景信号幅值；
步骤三：操控主机设置信号输出频率固定，控制校验信号源信号输出。逐渐加大信号输出幅值，当局放在线监测系统测得的信号幅值大于背景值5dBm时，记录当前信号输出幅值，作为局放在线监测系统的检测灵敏度。
结论：检测到的信号输出幅值越小，局放在线监测系统的检测灵敏度越高，性能越优越。
2.线性度测试
步骤一：控制信号输出频率固定，调节校验信号源信号输出幅值，使局放在线监测系统测得信号强度低于溢出点5dBm，记录该信号输出幅值U；
步骤二：依次降低校验信号源信号输出幅值为λU(λ＝0.8、0.6、0.4、0.2)，记录局放在线监测系统的响应示值Aλ；
步骤三：根据各组测试数据计算局放在线监测系统的线性度误差
结论：若该系统线性度误差小于5％，则符合性能考核要求。
3.稳定性测试
步骤一：调节校验信号源向刚开机的局放在线监测系统注入恒定幅值、频率的脉冲信号，记下局放在线监测系统此时的检测信号幅值a；
步骤二：将局放在线监测系统连续工作1小时，记下此时的检测信号幅值b；
步骤三：根据记录数据及公式(|b-a|/a)*100％计算稳定性误差。
结论：若局放在线监测系统检测到的峰值变化不超过±20％，则符合性能考核要求。
4.诊断识别功能测试
步骤一：调节校验信号源模拟输出一种典型特征放电信号，比如尖端放电；
步骤二：开启局放在线监测系统异常信号自动识别功能，判别信号类型；
步骤三：控制信号输出次数不少于20次，记录局放在线监测系统对该信号的诊断识别率；
步骤四：调节校验信号源依次输出其它几种典型特征放电信号，气隙放电、颗粒放电、悬浮放电、沿面放电，重复以上试验步骤。
结论：若局放在线监测系统对每种放电类型正确识别率≥80％，则符合功能考核要求。
5.脉冲计数功能测试
步骤一：调节校验信号源信号输出一个固定幅值，使被测局放在线监测系统能明显显示该信号；
步骤二：控制校验信号源信号输出频率稳定，开启被测系统脉冲计数功能；
步骤三：对比系统1S内的脉冲计数个数和信号输出频率数值；
步骤四：改变校验信号源信号输出频率3次，重复以上测试步骤。
结论：若局放在线监测系统的脉冲计算个数与校验信号源脉冲输出数一致，则符合功能考核要求。
本发明所产生的效益
该发明提供了一种特高频局部放电在线监测系统的考核校验方法，方法容易实现，操作简单多样，可以有效的考核在线监测系统的检测灵敏度、线性度、稳定性、脉冲计数、诊断识别等功能、性能，适用于变电站现场特高频在线监测系统校验、维护、测试等。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施例
如图1所示，一种特高频局部放电在线监测系统的考核校验方法基于的装置包括操控主机、校验信号源、同步单元、50Ω同轴电缆信号线、信号发射天线；所述的操控主机通过3/4G模式与校验信号源实现信号通讯，发送校验信号指令；所述的同步单元用于接收电网电压同步信号，并通过有线或无线方式传输给校验信号源；所述的校验信号源与信号发射天线通过50Ω同轴电缆信号线连接，接收操控主机的信号指令之后激发对应的校验信号；所述的信号发射天线接收校验电信号，发射特定幅值、频率的电磁波信号，由局放在线监测系统接收该信号进行分析、处理。通过对比局放在线监测系统与校验装置操控主机的信号，即可实现局放在线监测系统的校验评定。具体测试方法如下：
1.灵敏度测试
步骤一：校验信号源与信号发射天线相连接，确保各单元通讯良好；
步骤二：校验信号源无信号输出，读取、记录局放在线监测系统的背景信号幅值；
步骤三：操控主机设置信号输出频率固定，控制校验信号源信号输出。逐渐加大信号输出幅值，当局放在线监测系统测得的信号幅值大于背景值5dBm时，记录当前信号输出幅值，作为局放在线监测系统的检测灵敏度。
结论：检测到的信号输出幅值越小，局放在线监测系统的检测灵敏度越高，性能越优越。
2.线性度测试
步骤一：控制信号输出频率固定，调节校验信号源信号输出幅值，使局放在线监测系统测得信号强度低于溢出点5dBm，记录该信号输出幅值U；
步骤二：依次降低校验信号源信号输出幅值为λU(λ＝0.8、0.6、0.4、0.2)，记录局放在线监测系统的响应示值Aλ；
步骤三：根据各组测试数据计算局放在线监测系统的线性度误差
结论：若该系统线性度误差小于5％，则符合性能考核要求。
3.稳定性测试
步骤一：调节校验信号源向刚开机的局放在线监测系统注入恒定幅值、频率的脉冲信号，记下局放在线监测系统此时的检测信号幅值a；
步骤二：将局放在线监测系统连续工作1小时，记下此时的检测信号幅值b；
步骤三：根据记录数据及公式(|b-a|/a)*100％计算稳定性误差。
结论：若局放在线监测系统检测到的峰值变化不超过±20％，则符合性能考核要求。
4.诊断识别功能测试
步骤一：调节校验信号源模拟输出一种典型特征放电信号，比如尖端放电；
步骤二：开启局放在线监测系统异常信号自动识别功能，判别信号类型；
步骤三：控制信号输出次数不少于20次，记录局放在线监测系统对该信号的诊断识别率；
步骤四：调节校验信号源依次输出其它几种典型特征放电信号，气隙放电、颗粒放电、悬浮放电、沿面放电，重复以上试验步骤。
结论：若局放在线监测系统对每种放电类型正确识别率≥80％，则符合功能考核要求。
5.脉冲计数功能测试
步骤一：调节校验信号源信号输出一个合适的固定幅值，使被测局放在线监测系统能明显显示该信号；
步骤二：控制校验信号源信号输出频率稳定，开启被测系统脉冲计数功能；
步骤三：对比系统1S内的脉冲计数个数和信号输出频率数值；
步骤四：改变校验信号源信号输出频率3次，重复以上测试步骤。
结论：若局放在线监测系统的脉冲计算个数与校验信号源脉冲输出数一致，则符合功能考核要求。

Claims (7)

1.一种特高频局部放电在线监测系统的考核校验装置；其特征在于：该装置包括操控主机、校验信号源、同步单元、50Ω同轴电缆信号线和信号发射天线；
所述的操控主机的信号输出端与校验信号源的信号输入端连接，同步单元的信号输出端与校验信号源的信号输入端连接，校验信号源与信号发射天线信号连接；
所述的操控主机通过3/4G模式与校验信号源实现信号通讯，发送校验信号指令；所述的同步单元用于接收电网电压同步信号，并通过有线或无线方式传输给校验信号源；所述的校验信号源与信号发射天线通过50Ω同轴电缆信号线连接，校验信号源接收操控主机的信号指令之后激发对应的校验信号；所述的信号发射天线接收校验电信号，发射电磁波信号；
所述的操控主机实现对信号幅值、频率、波形的控制，通过广域网络发送操作指令给信号校验源，实现远程操控。
2.根据权利要求1所述的一种特高频局部放电在线监测系统的考核校验装置；其特征在于：所述的校验信号源为脉冲标定源，脉冲上升沿小于300ps，脉冲宽度可调，范围为10ns～500ns，峰值电压可调，且不小于50V，脉冲频率可调，且不小于50Hz。
3.根据权利要求1所述的一种特高频局部放电在线监测系统的考核校验装置；其特征在于：校验信号源具备连续、断续两种脉冲输出模式。
4.根据权利要求1所述的一种特高频局部放电在线监测系统的考核校 验装置；其特征在于：所述的同步单元用于采集、接收高保真被测电网高压信息，无线/有线传输给信号单元，无线同步距离不小于100m。
5.根据权利要求1所述的一种特高频局部放电在线监测系统的考核校验装置；其特征在于：所述的信号发射天线包括内置发射天线和外置发射天线，在300MHz～1500MHz频带内，平均有效高度不小于10mm。
6.根据权利要求1所述的一种特高频局部放电在线监测系统的考核校验装置；其特征在于：所述的50Ω同轴电缆信号线长度不大于20m，信号衰减不大于5dB。
7.根据权利要求1所述的一种特高频局部放电在线监测系统的考核校验装置的考核校验方法；其特征在于，该方法具体包括如下：
（1）、灵敏度测试
步骤一：校验信号源与信号发射天线相连接，确保各单元通讯良好；
步骤二：校验信号源无信号输出，读取、记录局放在线监测系统的背景信号幅值；
步骤三：操控主机设置信号输出频率固定，控制校验信号源信号输出；逐渐加大信号输出幅值，当局放在线监测系统测得的信号幅值大于背景值5dBm时，记录当前信号输出幅值，作为局放在线监测系统的检测灵敏度；
结论：检测到的信号输出幅值越小，局放在线监测系统的检测灵敏度越高，性能越优越；
（2）、线性度测试
步骤一：控制信号输出频率固定，调节校验信号源信号输出幅值，使 局放在线监测系统测得信号强度低于溢出点5dBm，记录该信号输出幅值U；步骤二：依次降低校验信号源信号输出幅值为λU，λ＝0.8、0.6、0.4、0.2，记录局放在线监测系统的响应示值Aλ；
步骤三：根据各组测试数据计算局放在线监测系统的线性度误差
结论：若该系统线性度误差小于5％，则符合性能考核要求；
（3）、稳定性测试
步骤一：调节校验信号源向刚开机的局放在线监测系统注入恒定幅值、频率的脉冲信号，记下局放在线监测系统此时的检测信号幅值a；
步骤二：将局放在线监测系统连续工作1小时，记下此时的检测信号幅值b；
步骤三：根据记录数据及公式(|b-a|/a)*100％计算稳定性误差；
结论：若局放在线监测系统检测到的峰值变化不超过±20％，则符合性能考核要求；
（4）、诊断识别功能测试
步骤一：调节校验信号源模拟输出一种典型特征放电信号，比如尖端放电；
步骤二：开启局放在线监测系统异常信号自动识别功能，判别信号类型；
步骤三：控制信号输出次数不少于20次，记录局放在线监测系统对该信号的诊断识别率；
步骤四：调节校验信号源依次输出下列四种特征放电信号，气隙放电、 颗粒放电、悬浮放电、沿面放电，重复以上试验步骤；
结论：若局放在线监测系统对每种放电类型正确识别率≥80％，则符合功能考核要求；
（5）、脉冲计数功能测试
步骤一：调节校验信号源信号输出一个固定幅值，使被测局放在线监测系统能明显显示该信号；
步骤二：控制校验信号源信号输出频率稳定，开启被测系统脉冲计数功能；
步骤三：对比系统1S内的脉冲计数个数和信号输出频率数值；
步骤四：改变校验信号源信号输出频率3次，重复以上测试步骤；
结论：若局放在线监测系统的脉冲计算个数与校验信号源脉冲输出数一致，则符合功能考核要求。
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