CN106154200B - 便携式gis局放高频传感器测试装置及测试方法 - Google Patents

便携式gis局放高频传感器测试装置及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种便携式GIS局放高频传感器测试装置，包括调制信号源模块、VCO压控射频振荡器模块、宽频射频功率放大器模块、无线相位同步信号模块、射频功率指示器和电源模块；该装置适用于变电站所有GIS局放在线监测UHF高频传感器和GIS局放在线监测系统功能测试，彻底解决了目前GIS局放在线监测传感器无法进行现场检测等问题，还具备局放在线监测系统高频通道检测和UHF传感器接收频率带宽范围功能；同时本装置体积小巧、重量轻、操作简单，非常适于变电站在线监测设备传感器现场检测和校验；通过采用高功率电池供电，电池续航时间长，无需外接电源模块，现场使用更方便。

Description

便携式GIS局放高频传感器测试装置及测试方法
技术领域
本发明涉及电力设备检测技术领域，特别涉及一种用于现场检查变电站GIS局放在线监测UHF传感器的便携式仪器，同时还涉及一种测试方法。
背景技术
随着GIS局放线实时监测设备的普及，采用超高频传感器对监测点每天24小时的不间断实时监测，覆盖面广，随时随地地对GIS的运行状态进行远程监视，确保GIS的安全可靠运。但是局放发生不是所有设备上都存在，对没有局放发生的设备上进行监测，传感器是不能感受到信号的，从数据上来看数据基本不变或为零。长期运行即便传感器坏了或性能下降都不能从数据上来判断，一旦局放真正发生就不能正确监测到，也就失去了局放在线监测的目的，因此GIS局放传感器的现场检测显得尤为重要，通常是在现场通过高压信号发生器模拟放电获得信号源。
但是目前GIS局放UHF高频传感器的现场检测存在以下问题：
1)目前市场上尚无针对GIS局放UHF高频传感器检测的仪器，更无针对现场使用的便携式仪器；
2)目前只能在实验室模拟局放信号的设备费用高，体积大不方便现场使用的缺点，且需要大功率的升压设备，使用不便且也不安全；
3)运行中的GIS局放UHF高频传感器，在没有局放发生时是没有局放信号的，根据系统后台无法判断传感器的性能是否良好；
4)对新建变电站安装在线监测设备后，投运前设备没有带电运行，由于缺乏专用仪器检测，无法对UHF高频传感器的好坏和安装是否正确进行投运前的批量验收。
鉴于目前市场上还没有专门针对这种UHF高频传感器进行检测的便携式专用仪器。因此有必要对现场检测的方法及便携式局放信号源便携式GIS局放高频传感器测试装置进行研究，以满足现场维护的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种便携式GIS局放高频传感器测试装置，以满足在线监测设备现场运行维护和检测的需要，利用本仪器解决上述问题，实现GIS局放在线监测UHF高频传感器现场的检测和效验，并通过本仪器测试GIS局放在线监测系统的工作状况。本发明的目的之二是提供一种测试GIS局放高频传感器的方法。
本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的：
该种便携式GIS局放高频传感器测试装置，包括调制信号源模块、VCO压控射频振荡器模块、宽频射频功率放大器模块、无线相位同步信号模块、射频功率指示器和电源模块；
所述调制信号源模块用于产生多钟特定波形的调制信号，具有多种波形输出，可实现模拟放电信号幅值的调节；
所述VCO压控射频振荡器模块的信号输入端与调制信号源模块的输出端相联接，所述VCO压控射频振荡器模块通过调频电位器改变模块频率控制端电压，使射频输出端产生一个频率可调的载波信号并在载波信号上加上特定的调制信号；
所述宽频射频功率放大器模块接收VCO压控射频振荡器模块发出的经调制后的载波信号，经放大后输出至发射天线；
所述无线同步相位信号模块与调制信号源模块电联接，用于通过无线传输方式取得系统电压同步相位信号，实现调制信号与系统相位保持一致性；
所述射频功率指示器用于将检测到的高频信号变换为直流微安电流，从而实现直观显示；
所述电源模块用于上述各部件的供电。
进一步，所述装置还包括VCO输出端子和放大器输入端子，所述VCO输出端子连接VCO压控射频振荡器模块的信号输出端，所述放大器输入端子连接宽频射频功率放大器模块的信号输入端，所述VCO输出端子与放大器输入端子之间通过外接射频线相连接。
进一步，所述射频功率指示器包括微安表、高频二极管、高频二极管和限流电阻。
进一步，所述电源模块由DC/DC稳压模块、电池充电电路和一组12V锂离子电池构成。
本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的：
一种测试GIS局放高频传感器的方法，包括以下步骤：
步骤一：通过调制信号源模块用于产生多钟特定波形的调制信号；
步骤二：将VCO压控射频振荡器模块的信号输入端与调制信号源模块的输出端相联接，VCO压控射频振荡器模块通过调频电位器改变模块频率控制端电压，使射频输出端产生一个频率可调的载波信号并在载波信号上加上特定的调制信号；
步骤三：通过宽频射频功率放大器模块接收VCO压控射频振荡器模块发出的经调制后的载波信号，经放大后输出至发射天线；
步骤四：将发射天线靠近UHF传感器，打开电源模块开关，调节VCO压控射频振荡器模块的频率调节旋钮，使射频指示电流表显示值最大,通过GIS局放在线监测系统后台即可看到感受到的信号波形、信号相位及幅值，接收到信号波形及幅值正常表示传感器工作正常，否则说明传感器工作异常或性能下降。
进一步，在步骤四中，还包括局放信号告警模拟检测步骤，是将天线靠近UHF传感器，打开电源模块开关，调节VCO压控射频振荡器模块的频率调节旋钮，使射频指示电流表显示值最大,通过加入特定的调制信号波形，在GIS局放在线监测系统后台即可看到感受到的信号波形、信号相位及幅值，维持信号几分钟，即可在系统后台上看到局放发生信号及放电类型，通过在加入不同的调制波形信号，即可使系统发出各种放电类型的告警信号，以验证系统告警功能是否正常。
进一步，所述步骤四中，还包括高频通道检测步骤，该步骤是将VCO压控射频振荡器模块的信号输出端用射频线连接至通道切换器的输入端，并将通道手动切换至该通道上，通过GIS局放在线监测系统后台即可看到感受到的信号波形、信号相位及幅值，接收到信号波形及幅值正常表示高频通道工作正常，否则说明高频通道工作异常或性能下降。
进一步，所述步骤四中，还包括UHF高频传感器的检测频率带宽检测步骤，该步骤是通过调节VCO压控射频振荡器模块的频率旋钮，使输出载波频率在最低和最高频率，在系统后台上观察接收的局放信号，确定传感器的接收频率带宽范围。
本发明的有益效果是：
本发明的装置适用于变电站所有GIS局放在线监测UHF高频传感器和GIS局放在线监测系统功能测试，彻底解决了目前GIS局放在线监测传感器无法进行现场检测等问题，还具备局放在线监测系统高频通道检测和UHF传感器接收频率带宽范围功能；同时本装置体积小巧、重量轻、操作简单，非常适于变电站在线监测设备传感器现场检测和校验；通过采用高功率电池供电，电池续航时间长，无需外接电源模块，现场使用更方便；本装置解决新建GIS局放在线监测设备系统投运前无法进行检测和效验问题，同时还解决了运行中的GIS局放在线监测设备传感器无法进行日常维护校验问题。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明的部件连接示意图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的便携式GIS局放高频传感器测试装置，包括调制信号源模块、VCO压控射频振荡器模块、无线同步相位信号模块、宽频射频功率放大器模块、射频功率指示器和电源模块；各部件的功能分述如下：
(1)调制信号源模块：用于产生多钟特定波形的调制信号，具有多种波形输出，可实现模拟放电信号幅值的调节；
(2)VCO压控射频振荡器模块：的信号输入端与调制信号源模块的输出端相联接，VCO压控射频振荡器模块通过调频电位器改变模块频率控制端电压，使射频输出端产生一个频率可调的载波信号并在载波信号上加上特定的调制信号；
(3)宽频射频功率放大器模块：用于接收VCO压控射频振荡器模块发出的经调制后的载波信号，经放大后输出至发射天线；
(4)射频功率指示器：用于将检测到的高频信号变换为直流微安电流，从而实现直观显示；本实施例中，射频功率指示器包括微安表A1、高频二极管D1、高频二极管D2和限流电阻R。
(5)电源模块：用于上述各部件的供电。本实施例中，电源模块由DC/DC稳压模块、电池充电电路和一组12V锂离子电池构成。
(6)无线同步相位信号模块：与调制信号源模块电联接，用于通过无线传输方式取得系统电压同步相位信号，有利于更加逼真模拟局放信号和现场使用，本实施例中，该模块由系统相位同步电路和无线信号收发电路构成。
本实施例中，装置还包括VCO输出端子SMA1和放大器输入端子SMA2，VCO输出端子SMA1连接VCO压控射频振荡器模块的信号输出端，放大器输入端子SMA2连接宽频射频功率放大器模块的信号输入端，VCO输出端子SMA1与放大器输入端子SMA2之间通过外接射频线相连接。
为实现传感器和高频通道均能检测，将VCO输出及放大器输入端连分别接到SMA1、SMA1端子上，用于通道检测时，小信号直接从端子SMA1上取，未被放大射频信号通过射频线直接加在通道上，可检测高频通道及通道切换器工作情况。用于传感器检测时，在仪器外部通过射频线将SMA1与SMA2端连接，射频信号经放大后由SMA3端子输出至天线。将天线靠近传感器，信号经天线发射到高频传感器上，使传感器感受到高频电磁波即可到达检测目的。
根据上述的检测装置，本发明还提出了一种测试GIS局放高频传感器的方法，包括以下步骤：
步骤一：通过调制信号源模块用于产生多钟特定波形的调制信号；
步骤二：将VCO压控射频振荡器模块的信号输入端与调制信号源模块的输出端相联接，VCO压控射频振荡器模块通过调频电位器改变模块频率控制端电压，使射频输出端产生一个频率可调的载波信号并在载波信号上加上特定的调制信号；
步骤三：通过宽频射频功率放大器模块接收VCO压控射频振荡器模块发出的经调制后的载波信号，经放大后输出至发射天线；
步骤四：将发射天线靠近UHF传感器，打开电源模块开关，调节VCO压控射频振荡器模块的频率调节旋钮，使射频指示电流表显示值最大,通过GIS局放在线监测系统后台即可看到感受到的信号波形、信号相位及幅值，接收到信号波形及幅值正常表示传感器工作正常，否则说明传感器工作异常或性能下降。
其中，作为进一步的改进，在步骤四中，还包括局放信号告警模拟检测步骤，是将天线靠近UHF传感器，打开电源模块开关，调节VCO压控射频振荡器模块的频率调节旋钮，使射频指示电流表显示值最大,通过加入特定的调制信号波形，在GIS局放在线监测系统后台即可看到感受到的信号波形、信号相位及幅值，维持信号几分钟，即可在系统后台上看到局放发生信号及放电类型，通过在加入不同的调制波形信号，即可使系统发出各种放电类型的告警信号，以验证系统告警功能是否正常。
作为进一步的改进，步骤四中，还包括高频通道检测步骤，该步骤是将VCO压控射频振荡器模块的信号输出端用射频线连接至通道切换器的输入端，并将通道手动切换至该通道上，通过GIS局放在线监测系统后台即可看到感受到的信号波形、信号相位及幅值，接收到信号波形及幅值正常表示高频通道工作正常，否则说明高频通道工作异常或性能下降。
作为进一步的改进，步骤四中，还包括UHF高频传感器的检测频率带宽检测步骤，该步骤是通过调节VCO压控射频振荡器模块的频率旋钮，使输出载波频率在最低和最高频率，在系统后台上观察接收的局放信号，确定传感器的接收频率带宽范围。
本发明的装置能模拟GIS局放发生时产生的放电高频信号，实现UHF高频传感器性能检测、GIS局放在线监测系统告警功能测试、在线监测系统通道切换器检测功能、UHF传感器接收频率带宽范围功能，同时具备内部调制信号及外部调制信号输入功能，可输入多种波形模拟多种放电类型的局放高频信号；发射天线可直接安装在仪器上或采用射频线延伸至传感器，从而可以适应不同测试环境，本装置可根据射频天线的频率和现场环境来调节仪器射频工作到最佳状态，使用非常方便；电源模块采用电池供电，现场使用无需外接电源模块，便携性较高。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.便携式GIS局放高频传感器测试装置，其特征在于：包括调制信号源模块、VCO压控射频振荡器模块、宽频射频功率放大器模块、无线相位同步信号模块、射频功率指示器和电源模块；
所述调制信号源模块用于产生多种特定波形的调制信号，具有多种波形输出，可实现模拟放电信号幅值的调节；
所述VCO压控射频振荡器模块的信号输入端与调制信号源模块的输出端相联接，所述VCO压控射频振荡器模块通过调频电位器改变模块频率控制端电压，使射频输出端产生一个频率可调的载波信号并在载波信号上加上特定的调制信号；
所述宽频射频功率放大器模块接收VCO压控射频振荡器模块发出的经调制后的载波信号，经放大后输出至发射天线；
所述无线同步相位信号模块与调制信号源模块电联接，用于通过无线传输方式取得系统电压同步相位信号，实现调制信号与系统相位保持一致性；
所述射频功率指示器用于将检测到的高频信号变换为直流微安电流，从而实现直观显示；
所述电源模块用于上述各部件的供电。
2.根据权利要求1所述的便携式GIS局放高频传感器测试装置，其特征在于：所述装置还包括VCO输出端子(SMA1)和放大器输入端子(SMA2)，所述VCO输出端子(SMA1)连接VCO压控射频振荡器模块的信号输出端，所述放大器输入端子(SMA2)连接宽频射频功率放大器模块的信号输入端，所述VCO输出端子(SMA1)与放大器输入端子(SMA2)之间通过外接射频线相连接。
3.根据权利要求1或2所述的便携式GIS局放高频传感器测试装置，其特征在于：所述射频功率指示器包括微安表（A1）、第一高频二极管（D1）、第二高频二极管（D2）和限流电阻（R）。
4.根据权利要求1或2所述的便携式GIS局放高频传感器测试装置，其特征在于：所述电源模块由DC/DC稳压模块、电池充电电路和一组12V锂离子电池构成。
5.一种测试GIS局放高频传感器的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：通过调制信号源模块用于产生多种特定波形的调制信号；
步骤二：将VCO压控射频振荡器模块的信号输入端与调制信号源模块的输出端相联接，VCO压控射频振荡器模块通过调频电位器改变模块频率控制端电压，使射频输出端产生一个频率可调的载波信号并在载波信号上加上特定的调制信号；
步骤三：通过宽频射频功率放大器模块接收VCO压控射频振荡器模块发出的经调制后的载波信号，经放大后输出至发射天线；
步骤四：将发射天线靠近GIS局放高频传感器，调节VCO压控射频振荡器模块的频率调节旋钮，使射频指示电流表显示值最大,通过GIS局放在线监测系统后台即可看到感受到的信号波形、信号相位及幅值，接收到信号波形及幅值正常表示传感器工作正常，否则说明传感器工作异常或性能下降。
6.根据权利要求5所述的一种测试GIS局放高频传感器的方法，其特征在于：在步骤四中，还包括局放信号告警模拟检测步骤，是将天线靠近GIS局放高频传感器，打开电源模块开关，调节VCO压控射频振荡器模块的频率调节旋钮，使射频指示电流表显示值最大,通过加入特定的调制信号波形，在GIS局放在线监测系统后台即可看到感受到的信号波形、信号相位及幅值，维持信号几分钟，即可在系统后台上看到局放发生信号及放电类型，通过在加入不同的调制波形信号，即可使系统发出各种放电类型的告警信号，以验证系统告警功能是否正常。
7.根据权利要求5所述的一种测试GIS局放高频传感器的方法，其特征在于：所述步骤四中，还包括高频通道检测步骤，该步骤是将VCO压控射频振荡器模块的信号输出端用射频线连接至通道切换器的输入端，并将通道手动切换至该通道上，通过GIS局放在线监测系统后台即可看到感受到的信号波形、信号相位及幅值，接收到信号波形及幅值正常表示高频通道工作正常，否则说明高频通道工作异常或性能下降。
8.根据权利要求5所述的一种测试GIS局放高频传感器的方法，其特征在于：所述步骤四中，还包括UHF高频传感器的检测频率带宽检测步骤，该步骤是通过调节VCO压控射频振荡器模块的频率旋钮，使输出载波频率在最低和最高频率，在系统后台上观察接收的局放信号，确定传感器的接收频率带宽范围。
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