CN107192929A - 用于特高频监测系统校验的gis局放信号源系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气体绝缘设备局部放电缺陷特高频在线监测技术，具体涉及用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统，包括计算机、局放信号源装置和特高频发射天线，局放信号源装置包括主控CPU、多个脉冲发射模块、多路选择器以及存储模块和显示模块；主控CPU分别与多个脉冲发射模块、存储模块和显示模块连接；计算机与局放信号源装置通信连接，局放信号源装置与特高频发射天线连接。该系统克服了以单脉冲源为基础的局放信号源由于电容充放电时间限制而无法连续高频率输出脉冲信号的问题，能够大大地增加放电次数的调节范围，能够更加真实地模拟GIS真实局部放电产生的UHF信号，同时也降低了对脉冲信号发射装置的性能要求，显示了巨大的应用前景。

Description

用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统及使用方法

技术领域

本发明属于气体绝缘设备局部放电缺陷特高频（300M-3GHz）在线监测技术领域，尤其涉及用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统及使用方法。

背景技术

特高频法作为一种可靠性高、灵敏度高和抗干扰能力强的检测手段，在气体绝缘设备局部放电缺陷监测领域获得了广泛的应用。目前，国家电网和南方电网下属的多家电力公司都装备了特高频局部放电监测系统，但在长期的使用过程中却发现多数特高频监测系统存在不报警现象，因此需要能够真实模拟GIS局部放电缺陷的信号源对现已装配的特高频监测系统进行校验。

脉冲信号源和发射天线的配合可以实现气体绝缘设备局部放电信号的模拟，但是，由于脉冲信号源本身是通过电容的充放电来实现脉冲信号的发射，而电容在短时间（微秒级）内是很难实现连续充放电过程的，而根据GIS典型局部放电缺陷下特高频信号的时域特征可知，不同程度不同相位对应的放电次数差别很大，但多数的相邻局部放电脉冲信号之间的时间间隔是可以到纳秒级（1微秒等于1000纳秒），所以通过单脉冲源和发射天线的配合是无法真实模拟GIS局部放电信号源的，同样，通过这种方法对现有大量特高频监测系统进行校正的方法不够严谨，校验结果也是不可信的。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够连续高频输出脉冲信号并真实模拟气体绝缘设备局部放电缺陷的信号源系统及其使用方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统，包括计算机、局放信号源装置和特高频发射天线，局放信号源装置包括主控CPU、多个脉冲发射模块、多路选择器以及存储模块和显示模块；主控CPU分别与多个脉冲发射模块、存储模块和显示模块连接；计算机与局放信号源装置通信连接，局放信号源装置与特高频发射天线连接。

在上述的用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统中，计算机通过串口或者网口与主控CPU进行通信，特高频发射天线与多路选择器连接。

在上述的用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统中，主控CPU还连接有同步模块，同步模块用于输出同步信号。

用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统的使用方法，包括以下步骤：

步骤1、主控CPU接收来自计算机或显示模块的局部放电类型选择结果；

步骤2、根据步骤1所选择的局部放电类型，主控CPU从存储模块获取所选择局部放电类型对应的局部放电包络信号；同时筛选出性能完好的脉冲发射模块，对其进行地址编码；

步骤3、然后主控CPU对脉冲发射模块和局部放电包络信号进行等时间间隔划分，提取局部放电包络信号在各间隔时间点对应值构成新的包络信号，并为每个新包络信号值赋予一个脉冲发射模块；

步骤4、主控CPU同时输出所选择局部放电类型对应的新包络信号和包络信号时间点对应的脉冲发射模块的编码地址给多路选择器，多路选择器根据编码地址接通对应的脉冲发射模块的输出通道；接通了输出通道的脉冲发射模块输出脉冲信号，从主控CPU输出的新包络信号对该脉冲信号进行截取，输出局部放电类型对应的局部放电信号至特高频发射天线，且同时输出同步信号。

在上述的用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统的使用方法中，步骤2的实现具体包括：

步骤2.1主控CPU获取所有脉冲发射模块的充电完成状态，并根据充电时间长短，从中甄选出充放电时间小于规定时间的脉冲发射模块作这性能完好的脉冲发射模块；

步骤2.2主控CPU对甄选出的性能完好的脉冲发射模块进行依次编号，并按照编号值从小到大依次排序；

步骤2.3主控CPU对参与编号的每个脉冲发射模块进行地址编码。

在上述的用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统的使用方法中，步骤3的实现具体包括：

步骤3.1主控CPU对已经编号的脉冲发射模块按照从小到大的顺序在0-360°一个交流信号周期内进行等时间间隔划分，且时间间隔大于等于脉冲发射模块的最大充放电时间，如果所有脉冲发射模块均参与了等时间间隔划分而局部放电包络信号对应时间段的最大值时间还没到来，则进行新一轮的划分，直至局部放电包络信号对应时间段的最大值为止，如果部分编号较大的脉冲发射模块还未参与等时间间隔的划分，而局部放电包络信号对应时间段的最大值已经到来，则停止等时间间隔划分，未参与等时间间隔划分的脉冲发射模块不再参与划分；

步骤3.2主控CPU按照与脉冲发射模块相同的时间间隔对局部放电包络信号进行等时间间隔划分，并取每个时间点对应的包络信号值组成新局部放电包络信号。

在上述的用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统的使用方法中，计算机和存储模块内预存有针板、气隙、微粒和金属污秽四种绝缘缺陷的局部放电包络信号。

在上述的用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统的使用方法中，局部放电包络信号为0-360°一个交流周期内的局部放电包络信号，以一维数组的形式存储。

本发明的有益效果是：能够在短时间内连续高频输出脉冲信号，大范围地扩大放电次数的调节范围，更加真实地模拟GIS局放信号，同时也降低了对脉冲发射模块的性能要求。

附图说明

图1为本发明一个实施例的电路原理框图；

图2为本发明一个实施例的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“相连”“连接"应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于相关领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明的实施例是通过以下技术方案来实现的，用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统，包括计算机、局放信号源装置和特高频发射天线，局放信号源装置包括主控CPU、多个脉冲发射模块、多路选择器以及存储模块和显示模块；主控CPU分别与多个脉冲发射模块、存储模块和显示模块连接；计算机与局放信号源装置通信连接，局放信号源装置与特高频发射天线连接。

进一步，计算机通过串口或者网口与主控CPU进行通信，特高频发射天线与多路选择器连接。

更进一步，主控CPU还连接有同步模块，同步模块用于输出同步信号。

用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统的使用方法，包括以下步骤：

步骤1、主控CPU接收来自计算机或显示模块的局部放电类型选择结果；

步骤2、根据步骤1所选择的局部放电类型，主控CPU从存储模块获取所选择局部放电类型对应的局部放电包络信号；同时筛选出性能完好的脉冲发射模块，对其进行地址编码；

步骤3、然后主控CPU对脉冲发射模块和局部放电包络信号进行等时间间隔划分，提取局部放电包络信号在各间隔时间点对应值构成新的包络信号，并为每个新包络信号值赋予一个脉冲发射模块；

步骤4、主控CPU同时输出所选择局部放电类型对应的新包络信号和包络信号时间点对应的脉冲发射模块的编码地址给多路选择器，多路选择器根据编码地址接通对应的脉冲发射模块的输出通道；接通了输出通道的脉冲发射模块输出脉冲信号，从主控CPU输出的新包络信号对该脉冲信号进行截取，输出局部放电类型对应的局部放电信号至特高频发射天线，且同时输出同步信号。

进一步，步骤2的实现具体包括：

步骤2.1主控CPU获取所有脉冲发射模块的充电完成状态，并根据充电时间长短，从中甄选出充放电时间小于规定时间的脉冲发射模块作这性能完好的脉冲发射模块；

步骤2.2主控CPU对甄选出的性能完好的脉冲发射模块进行依次编号，并按照编号值从小到大依次排序；

步骤2.3主控CPU对参与编号的每个脉冲发射模块进行地址编码。

进一步，步骤3的实现具体包括：

步骤3.1主控CPU对已经编号的脉冲发射模块按照从小到大的顺序在0-360°一个交流信号周期内进行等时间间隔划分，且时间间隔大于等于脉冲发射模块的最大充放电时间，如果所有脉冲发射模块均参与了等时间间隔划分而局部放电包络信号对应时间段的最大值时间还没到来，则进行新一轮的划分，直至局部放电包络信号对应时间段的最大值为止，如果部分编号较大的脉冲发射模块还未参与等时间间隔的划分，而局部放电包络信号对应时间段的最大值已经到来，则停止等时间间隔划分，未参与等时间间隔划分的脉冲发射模块不再参与划分；

步骤3.2主控CPU按照与脉冲发射模块相同的时间间隔对局部放电包络信号进行等时间间隔划分，并取每个时间点对应的包络信号值组成新局部放电包络信号。

进一步，计算机和存储模块内预存有针板、气隙、微粒和金属污秽四种绝缘缺陷的局部放电包络信号。

更进一步，局部放电包络信号为0-360°一个交流周期内的局部放电包络信号，以一维数组的形式存储。

具体实施时，如图1所示，用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统包括三大部分，计算机、局放信号源装置和特高发射频天线。计算机、局放信号源装置和特高发射频天线是彼此分开的，计算机和局放信号源装置通过串口或者网口进行通信，通过计算机可以实时监测局放信号源装置输出的局部放电信号的PRPD图（PRPD图为高压绝缘监测领域的专有名词）。局放信号源装置内包含主控CPU、多个脉冲发射模块、一个多路选择器以及存储模块、显示模块和同步模块。

如图2所示，用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统的使用方法如下：GIS局放信号源系统的存储模块中预存有针板、气隙、微粒和金属污秽四种绝缘缺陷在一个交流周期内的局部放电信号包络图，且计算机可以通过串口或者网口向存储模块中存储新的局部放电类型对应的包络图或者删除已经存在的局部放电类型的包络图，且新添加或者删除的局部放电类型信息均会在显示模块中体现。根据所选择输出的GIS局部放电类型的不同，主控CPU从存储模块获取对应的局部放电包络信号并同时获取所有脉冲发射模块的充电完成状态，并根据充电时间长短，从中甄选出性能完好的脉冲发射模块，并进行编号排序，且所有编号均不相同，然后主控CPU对脉冲发射模块和局部放电包络信号在局部放电包络信号对应时间段内进行等时间间隔划分，且时间间隔大于等于脉冲发射模块的最大充放电时间，如果所有脉冲发射模块都参与了等时间间隔划分，而包络信号对应时间段的最大时间仍没到，则对脉冲发射模块进行新一轮的等时间间隔划分，直至到达局部放电包络信号对应时间段的最大时间值，如果还有部分编号较大的脉冲发射模块未参与时间划分，而局部放电包络信号对应时间段的最大值已经到来，则停止对脉冲发射模块的等时间间隔划分，未参与等时间间隔划分的脉冲信号发射装置不再参与划分。然后主控CPU提取局部放电包络信号在各间隔时间点对应值组成新的包络信号，最后主控CPU同时输出所选择的局部放电类型对应的新包络信号和包络信号时间点对应的脉冲发射模块的编码地址给多路选择器，多路选择器接通编码地址对应的脉冲发射模块的输出通道，接通通道的脉冲发射模块输出脉冲信号，而从主控CPU输出的新包络信号则对该脉冲信号进行截取，从而输出与相应局部放电类型对应的局部放电信号至特高频发射天线，同时，同步模块输出脉冲信号通知使用者GIS局部放电信号源系统已经开始输出局部放电信号。

而且，计算机既能显示本系统输出的局部放电信号发射的PRPD图，同时也能从计算机上由用户选择要发射的局部放电类型，并可以将局部放电类型通过串口或者网口传输给主控CPU。

而且，显示模块既能显示本实施例GIS局部放电信号源系统输出的局部放电信号发射的PRPD图，同时也能从显示模块上由用户选择要发射的局部放电类型，并将局放放电类型传输给主控CPU。

而且，计算机和显示模块均实时显示本实施例GIS局部放电信号源系统输出的局部放电信号的PRPD图；计算机和显示模块均可以选择系统所要输出的局部放电类型，并将局部放电类型传输给主控CPU模块。

而且，局部放电包络信号为0-360°一个交流周期内的包络信息，以一维数组的形式存储。

而且，绝缘缺陷对应的局部放电包络信号以一维数组的形式存储在存储模块中。

而且，本实施例GIS局放信号源系统中可以没有同步模块，在同步模块不存在的情况下，由主控CPU完成同步模块的功能输出同步信号。

而且，脉冲发射模块在检测到其本身内部电容充电完成后，便向主控CPU发送充电完成的状态信号以及对应的充放电时间。

而且，主控CPU根据电容是否在规定时间（该时间可以由使用者修改）内完成充电过程为标准来判断脉冲发射模块是否能够正常工作，能够按时充满电的脉冲发射模块判定为性能完好；主控CPU将性能完好的脉冲发射模块进行依次编号，并按照编号值从小到大依次排序；对参与编号的每个脉冲发射模块进行地址编码。

而且，主控CPU对已经编号的脉冲发射模块按照从小到大的顺序在0-360°一个交流信号周期内进行等时间间隔划分，且时间间隔大于等于脉冲发射模块的最大充放电时间，如果所有脉冲发射模块均参与了等时间间隔划分而包络信号对应时间段的最大值还没到来，则按照相同的时间划分方案进行新一轮的划分，直至包络信号对应时间段的最大值到来为止，如果部分编号较大的脉冲脉冲发射模块还未参与等时间间隔的划分，而包络信号对应时间段的最大值已经到来，则等时间间隔划分停止，未参与等时间间隔划分的脉冲发射模块不再参与划分。

而且，参与等时间间隔划分的脉冲发射模块都可能具有多个对应的时间点，但其编码地址只有一个。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

虽然以上结合附图描述了本发明的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (8)

1.用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统，包括计算机、局放信号源装置和特高频发射天线，其特征在于，局放信号源装置包括主控CPU、多个脉冲发射模块、多路选择器以及存储模块和显示模块；主控CPU分别与多个脉冲发射模块、存储模块和显示模块连接；计算机与局放信号源装置通信连接，局放信号源装置与特高频发射天线连接。

2.如权利要求1所述的用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统，其特征在于，计算机通过串口或者网口与主控CPU进行通信，特高频发射天线与多路选择器连接。

3.如权利要求1所述的用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统，其特征在于，主控CPU还连接有同步模块，同步模块用于输出同步信号。

4.如权利要求1-3任一权利要求所述的用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、主控CPU接收来自计算机或显示模块的局部放电类型选择结果；

步骤2、根据步骤1所选择的局部放电类型，主控CPU从存储模块获取所选择局部放电类型对应的局部放电包络信号；同时筛选出性能完好的脉冲发射模块，对其进行地址编码；

步骤3、然后主控CPU对脉冲发射模块和局部放电包络信号进行等时间间隔划分，提取局部放电包络信号在各间隔时间点对应值构成新的包络信号，并为每个新包络信号值赋予一个脉冲发射模块；

步骤4、主控CPU同时输出所选择局部放电类型对应的新包络信号和包络信号时间点对应的脉冲发射模块的编码地址给多路选择器，多路选择器根据编码地址接通对应的脉冲发射模块的输出通道；接通了输出通道的脉冲发射模块输出脉冲信号，从主控CPU输出的新包络信号对该脉冲信号进行截取，输出局部放电类型对应的局部放电信号至特高频发射天线，且同时输出同步信号。

5.如权利要求4所述的用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统的使用方法，其特征在于，步骤2的实现具体包括：

步骤2.1主控CPU获取所有脉冲发射模块的充电完成状态，并根据充电时间长短，从中甄选出充放电时间小于规定时间的脉冲发射模块作这性能完好的脉冲发射模块；

步骤2.2主控CPU对甄选出的性能完好的脉冲发射模块进行依次编号，并按照编号值从小到大依次排序；

步骤2.3主控CPU对参与编号的每个脉冲发射模块进行地址编码。

6.如权利要求4所述的用于特高频监测系统校验的GIS局部信号源系统的使用方法，其特征在于，步骤3的实现具体包括：

步骤3.1主控CPU对已经编号的脉冲发射模块按照从小到大的顺序在0-360°一个交流信号周期内进行等时间间隔划分，且时间间隔大于等于脉冲发射模块的最大充放电时间，如果所有脉冲发射模块均参与了等时间间隔划分而局部放电包络信号对应时间段的最大值时间还没到来，则进行新一轮的划分，直至局部放电包络信号对应时间段的最大值为止，如果部分编号较大的脉冲发射模块还未参与等时间间隔的划分，而局部放电包络信号对应时间段的最大值已经到来，则停止等时间间隔划分，未参与等时间间隔划分的脉冲发射模块不再参与划分；

步骤3.2主控CPU按照与脉冲发射模块相同的时间间隔对局部放电包络信号进行等时间间隔划分，并取每个时间点对应的包络信号值组成新局部放电包络信号。

7.如权利要求4所述的用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统的使用方法，其特征在于，计算机和存储模块内预存有针板、气隙、微粒和金属污秽四种绝缘缺陷的局部放电包络信号。

8.如权利要求4所述的用于特高频监测系统校验的GIS局放信号源系统的使用方法，其特征在于，局部放电包络信号为0-360°一个交流周期内的局部放电包络信号，以一维数组的形式存储。