CN111537935A - 一种高频局部放电抗干扰功能校验方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种高频局部放电抗干扰功能校验方法及系统。所述方法包括控制计算机读取将预存的高频放电及高频电磁干扰样本库中的样本数据传输至可编程脉冲序列发生装置；可编程脉冲序列发生装置根据样本数据生成高频局放脉冲信号和各类干扰信号；待测高频局部放电检测仪器通过卡在干扰信号和局放脉冲信号输出通路接线上的传感器，依据模式识别程序得到检测结果，将检测结果回传至控制计算机；控制计算机读取待测高频局部放电检测仪器的检测结果，通过比对检测结果和实际发出的局部放电类型，自动评价待测高频局部放电检测仪器的高频局部放电抗干扰功能并生成检测报告。实现对高频局部放电检测仪器抗干扰功能的校验，提高高频局放仪器的检测水平。
Description
技术领域
本申请高频局放检测领域，尤其涉及一种高频局部放电抗干扰功能校验方法及系统。
背景技术
对局部放电检测而言，检测仪器的抗干扰能力至关重要，是保证局部放电检测准确性的必要前提。大多数检测仪器的抗干扰功能远远不能满足现场测试的需要，使得现有局部放电检测仪器出现了大量的误报、漏报问题。
然而，已有标准对于局部放抗干扰能力的校验，尚未给出有效的量化评价方法和手段，因此，急需建立局部放电检测仪器抗干扰功能校验平台，提高检测仪器的检测水平。
发明内容
本申请提供了一种高频局部放电抗干扰功能校验方法，包括：
控制计算机读取将预存的高频放电及高频电磁干扰样本库中的样本数据传输至可编程脉冲序列发生装置；
可编程脉冲序列发生装置根据样本数据生成高频局放脉冲信号和各类干扰信号；
待测高频局部放电检测仪器通过卡在干扰信号和局放脉冲信号输出通路接线上的传感器，依据模式识别程序得到检测结果，将检测结果回传至控制计算机；
控制计算机读取待测高频局部放电检测仪器的检测结果，通过比对检测结果和实际发出的局部放电类型，自动评价待测高频局部放电检测仪器的高频局部放电抗干扰功能并生成检测报告。
如上所述的高频局部放电抗干扰功能校验方法，其中，自动评价待测高频局部放电检测仪器的高频局部放电抗干扰功能，具体为计算局部放电信号与干扰信号的信噪比，根据预先构建的基于信噪比的考核等级评价待测高频局部放电检测仪器的高频局部放电抗干扰功能。
如上所述的高频局部放电抗干扰功能校验方法，其中，基于信噪比的考核等级包括：
I级：信噪比SNR≈1:0.5，表征的是局放信号略高于干扰信号水平，可通过调节阈值提取有用信号，但通过提高阈值将造成局放信号图谱失真的情况；
II级：信噪比SNR≈1:1，表征的是局放信号与干扰信号水平相当，难以直接通过阈值设置提取有用信号的情况；
III级：信噪比SNR≤1:2，代表了局放信号从幅度上被干扰信号完全淹没，不采用针对性的抗干扰措施根本无法正常实施检测的情况。
如上所述的高频局部放电抗干扰功能校验方法，其中，可编程脉冲序列发生装置的局部放电信号输出通道连接有注入电容通路、干扰信号输出通道连接电阻匹配通路；
在评价待测高频局部放电检测仪器的高频局部放电抗干扰功能之后还包括根据基于信噪比的考核等级以及工程因素误差，分别调节可编程脉冲序列发生装置各通道的输出水平。
如上所述的高频局部放电抗干扰功能校验方法，其中，基于信噪比的考核等级构建评价待测高频局部放电检测仪器抗干扰性能优劣的评分模型：
Score＝100×e-k·SNR
其中，Score为待测高频局部放电检测仪器抗干扰能力的评分，SNR为设备内部局放信号幅值与干扰信号幅值之比，k为拟合的修正因子。
如上所述的高频局部放电抗干扰功能校验方法，其中，计算当待测高频局部放电检测仪器通过I级干扰条件时信噪比SNR＝2，抗干扰性能得分Score＝60，计算得到拟合的修正因子k＝0.255；
根据评分模型计算得到：当信噪比SNR＝1条件下的抗干扰测试时，待测高频局部放电检测仪器得分为77分；当信噪比SNR＝0.5条件下的抗干扰测试时，待测高频局部放电检测仪器得分为88分；当信噪比SNR趋近于0，待测高频局部放电检测仪器得分趋近于100分；在任意给定窄带频率干扰电流的情况下，允许调整待测高频局部放电检测仪器的滤波功能，当待测高频局部放电检测仪器通过滤波手段完全抑制窄带通信干扰或规则与随机干扰时，评分为100分。
本申请还提供一种高频局部放电抗干扰功能校验系统，包括控制计算机、可编程脉冲序列发生装置和待测高频局部放电检测仪器，所述高频局部放电抗干扰功能校验系统执行上述所述的高频局部放电抗干扰功能校验方法。
如上所述的高频局部放电抗干扰功能校验系统，其中，控制计算机包括自动比对分析系统和数据存储单元，数据存储单元中设置高频局放样本库和高频电磁干扰样本库，其中高频局放样本库中存储高频放电样本、高频电磁干扰样本库中存放高频电磁干扰样本；自动比对分析系统读取保存在数据存储单元中的高频局放样本库和高频电磁干扰样本，通过PCIe模块将数据传输至可编程脉冲序列发生装置；以及在接收到检测结果后，通过比对检测结果和实际发出的局部放电类型，自动评价待测高频局部放电检测仪器的高频局部放电抗干扰功能并生成检测报告。
如上所述的高频局部放电抗干扰功能校验系统，其中，可编程脉冲序列发生装置生成的各类干扰信号来自已经建立的高频电磁干扰样本库中的所有干扰类型。
如上所述的高频局部放电抗干扰功能校验系统，其中，可编程脉冲序列发生装置生成高频局放脉冲信号UP和注入电容C0，在高频校验接线回路中产生视在电荷量为Q的高频脉冲电流，同时可编程脉冲序列发生装置通过其他通道生成各类干扰信号Us，经电阻Rs施加到被测传感器HFCT上。
本申请实现的有益效果如下：采用本申请提供的高频局部放电抗干扰功能校验方法及系统，能够实现对高频局部放电检测仪器抗干扰功能的校验，有效提升高频局部放电检测的有效性，提高高频局放仪器的检测水平。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例一提供的一种高频局部放电抗干扰功能校验系统示意图；
图2是高频抗干扰功能校验接线图；
图3是本申请实施例二提供的一种高频局部放电抗干扰功能校验方法流程图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本申请实施例一提供一种高频局部放电抗干扰功能校验系统，如图1所示，包括控制计算机、可编程脉冲序列发生装置和待测高频局部放电检测仪器；
其中，控制计算机包括自动比对分析系统和数据存储单元，数据存储单元中设置高频局放样本库和高频电磁干扰样本库，其中高频局放样本库中存储高频放电样本、高频电磁干扰样本库中存放高频电磁干扰样本；
自动比对分析系统读取保存在数据存储单元中的高频局放样本库和高频电磁干扰样本，通过PCIe模块将数据传输至可编程脉冲序列发生装置；以及在接收到检测结果后，通过比对检测结果和实际发出的局部放电类型，自动评价待测高频局部放电检测仪器的高频局部放电抗干扰功能并生成检测报告；
可编程脉冲序列发生装置能够接收控制计算机发送的样本数据，也可以接收通过设备按钮或控制计算机设置的采样率、幅值和触发等配置信息；可编程脉冲序列发生装置的输出通道连接信号耦合装置、局部放电信号输出通道连接有注入电容通路、干扰信号输出通道连接电阻匹配通路；
如图2所示的高频抗干扰功能校验接线图，图2中UP为通过可编程脉冲序列发生装置生成的高频局放脉冲信号、C0为注入电容，一般选用100pF±2％的高频陶瓷电容、Us为可编程脉冲序列发生装置通过其他通道生成的各类干扰正弦信号、Rs选用50Ω电阻、HFCT为被测传感器、M0为待测高频局部放电检测仪器、M1为示波器；
本申请实施例中，先通过可编程脉冲序列发生装置生成高频局放脉冲信号UP和注入电容C0，然后在高频校验接线回路中产生视在电荷量(指在电力设备局部放电的试品两端注入一定电荷量，使试品端电压的变化量和局部放电时端电压变化量相同)为Q的高频脉冲电流，同时可编程脉冲序列发生装置通过其他通道生成各类干扰信号Us，经电阻Rs施加到被测传感器HFCT上；当视在电荷量Q为50pC、干扰电流Is的峰-峰值为25mA时，被测仪器均能以不低于2:1的信噪声比显示被测脉冲信号；
其中，可编程脉冲序列发生装置生成的各类干扰信号可以来自已经建立的高频电磁干扰样本库中的所有干扰类型；
在此过程中，在任意给定窄带频率干扰电流的情况下，允许调整被测仪器的滤波功能，其中窄带频率可选择50kHz、500kHz、1MHz、2MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz、25MHz、30MHz、35MHz、40MHz。
待测高频局部放电检测仪器通过卡在干扰信号输出通路接线和局部放电信号输出通路接线上的传感器，依据模式识别程序得到检测结果，将检测结果回传至控制计算机。
实施例二
本申请实施例二提供一种高频局部放电抗干扰功能校验方法，如图3所示，包括如下步骤：
步骤310、控制计算机读取将预存的高频放电及高频电磁干扰样本库中的样本数据传输至可编程脉冲序列发生装置；
步骤320、可编程脉冲序列发生装置根据样本数据生成高频局放脉冲信号和各类干扰信号；
步骤330、待测高频局部放电检测仪器通过卡在干扰信号和局放脉冲信号输出通路接线上的传感器，依据模式识别程序得到检测结果，将检测结果回传至控制计算机；
步骤340、控制计算机读取待测高频局部放电检测仪器的检测结果，通过比对检测结果和实际发出的局部放电类型，自动评价待测高频局部放电检测仪器的高频局部放电抗干扰功能并生成检测报告；
局放检测装置抗干扰性能考核，是建立在装置灵敏度、动态范围等基本性能合格的基础之上的高级功能考核；从定量的角度而言，无论放电信号还是干扰信号，其强度如果在检测系统动态范围以内，能否有效提取放电信号的关键则在于信噪比高低。因此针对局放检测中可能会出现的上述4种典型干扰情况，预先构建的信噪比考核等级，计算局部放电信号与干扰信号的信噪比，根据预先构建的基于信噪比的考核等级评价待测高频局部放电检测仪器的高频局部放电抗干扰功能；
其中，基于信噪比(SNR)构建了三种考核等级如下：
I级：SNR≈1:0.5，表征的是局放信号略高于干扰信号水平，可通过调节阈值提取有用信号，但通过提高阈值将造成局放信号图谱失真的情况；
II级：SNR≈1:1，表征的是局放信号与干扰信号水平相当，难以直接通过阈值设置提取有用信号的情况；
III级：SNR≤1:2，代表了局放信号从幅度上被干扰信号完全淹没，不采用针对性的抗干扰措施根本无法正常实施检测的情况。
以现场实测各类高频电磁干扰信号的峰值强度Vp作为基准，根据上述信噪比级别，分别调节信号发生装置各通道的输出水平，考虑工程因素误差控制在±10％以内，如表1所示。
表1局放检测装置抗电磁干扰能力量化分级
对于任何一种干扰类型，以被检测装置能否通过滤波等各类技术手段实现电磁干扰信号的抑制，或从脉冲干扰信号中有效分离出待检测设备内部放电信号，作为判别其是否合格的依据。此外，考虑到现场检测信噪比1:2远非电磁干扰的极限，且具体情况差异极大，为进一步量化评价检测装置抗干扰性能的优劣，提出了在上述三级的基础上进行评分的模型：
Score＝100×e-k·SNR (1)
其中，Score为被测装置抗干扰能力的评分，SNR为设备内部局放信号幅值与干扰信号幅值之比，k为拟合的修正因子；
该评分模型构造的基本原则是：当被测装置恰好通过I级干扰条件的考核时(即SNR＝2)，其抗干扰性能的得分为60分；被测装置所能通过的信噪比SNR条件越低，其得分越高，满分为100分，由此计算得到k＝0.255。
根据该原则，当被测装置满足SNR＝1条件下的抗干扰测试时，得分为77分；当SNR＝0.5时，得分为88分；当信噪比趋近于0，被测装置得分趋近于100分；当被测装置可通过滤波等技术手段，完全抑制窄带通信干扰或规则与随机干扰时，评分为100分。通过这种方式，实现了对被测装置的量化分级，而且可以给出各种信噪比情况下的量化评分，从而对于被测设备给出更为准确的评价。
以下为对某一高频局放仪的抗干扰功能校验示例，该高频局放仪具有良好的多源信号聚类分离功能，可以在存在复杂的高频电磁干扰情况下实现有效的信号聚类和辨识，在试验中同时存在一个内部放电源和两个干扰放电源，下表给出了该高频局放仪的抗干扰性能测试评分结果：
表2某高频局放仪抗电磁干扰性能评价结果
以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种高频局部放电抗干扰功能校验方法，其特征在于，包括：
控制计算机读取将预存的高频放电及高频电磁干扰样本库中的样本数据传输至可编程脉冲序列发生装置；
可编程脉冲序列发生装置根据样本数据生成高频局放脉冲信号和各类干扰信号；
待测高频局部放电检测仪器通过卡在干扰信号和局放脉冲信号输出通路接线上的传感器，依据模式识别程序得到检测结果，将检测结果回传至控制计算机；
控制计算机读取待测高频局部放电检测仪器的检测结果，通过比对检测结果和实际发出的局部放电类型，自动评价待测高频局部放电检测仪器的高频局部放电抗干扰功能并生成检测报告。
2.如权利要求1所述的高频局部放电抗干扰功能校验方法，其特征在于，自动评价待测高频局部放电检测仪器的高频局部放电抗干扰功能，具体为计算局部放电信号与干扰信号的信噪比，根据预先构建的基于信噪比的考核等级评价待测高频局部放电检测仪器的高频局部放电抗干扰功能。
3.如权利要求2所述的高频局部放电抗干扰功能校验方法，其特征在于，基于信噪比的考核等级包括：
I级：信噪比SNR≈1:0.5，表征的是局放信号略高于干扰信号水平，可通过调节阈值提取有用信号，但通过提高阈值将造成局放信号图谱失真的情况；
II级：信噪比SNR≈1:1，表征的是局放信号与干扰信号水平相当，难以直接通过阈值设置提取有用信号的情况；
III级：信噪比SNR≤1:2，代表了局放信号从幅度上被干扰信号完全淹没，不采用针对性的抗干扰措施根本无法正常实施检测的情况。
4.如权利要求3所述的高频局部放电抗干扰功能校验方法，其特征在于，可编程脉冲序列发生装置的局部放电信号输出通道连接有注入电容通路、干扰信号输出通道连接电阻匹配通路；
在评价待测高频局部放电检测仪器的高频局部放电抗干扰功能之后还包括根据基于信噪比的考核等级以及工程因素误差，分别调节可编程脉冲序列发生装置各通道的输出水平。
5.如权利要求3所述的高频局部放电抗干扰功能校验方法，其特征在于，基于信噪比的考核等级构建评价待测高频局部放电检测仪器抗干扰性能优劣的评分模型：
Score＝100×e-k·SNR
其中，Score为待测高频局部放电检测仪器抗干扰能力的评分，SNR为设备内部局放信号幅值与干扰信号幅值之比，k为拟合的修正因子。
6.如权利要求5所述的高频局部放电抗干扰功能校验方法，其特征在于，计算当待测高频局部放电检测仪器通过I级干扰条件时信噪比SNR＝2，抗干扰性能得分Score＝60，计算得到拟合的修正因子k＝0.255；
根据评分模型计算得到：当信噪比SNR＝1条件下的抗干扰测试时，待测高频局部放电检测仪器得分为77分；当信噪比SNR＝0.5条件下的抗干扰测试时，待测高频局部放电检测仪器得分为88分；当信噪比SNR趋近于0，待测高频局部放电检测仪器得分趋近于100分；在任意给定窄带频率干扰电流的情况下，允许调整待测高频局部放电检测仪器的滤波功能，当待测高频局部放电检测仪器通过滤波手段完全抑制窄带通信干扰或规则与随机干扰时，评分为100分。
7.一种高频局部放电抗干扰功能校验系统，其特征在于，包括控制计算机、可编程脉冲序列发生装置和待测高频局部放电检测仪器，所述高频局部放电抗干扰功能校验系统执行如权利要求1-6任一项所述的高频局部放电抗干扰功能校验方法。
8.如权利要求7所述的高频局部放电抗干扰功能校验系统，其特征在于，控制计算机包括自动比对分析系统和数据存储单元，数据存储单元中设置高频局放样本库和高频电磁干扰样本库，其中高频局放样本库中存储高频放电样本、高频电磁干扰样本库中存放高频电磁干扰样本；自动比对分析系统读取保存在数据存储单元中的高频局放样本库和高频电磁干扰样本，通过PCIe模块将数据传输至可编程脉冲序列发生装置；以及在接收到检测结果后，通过比对检测结果和实际发出的局部放电类型，自动评价待测高频局部放电检测仪器的高频局部放电抗干扰功能并生成检测报告。
9.如权利要求8所述的高频局部放电抗干扰功能校验系统，其特征在于，可编程脉冲序列发生装置生成的各类干扰信号来自已经建立的高频电磁干扰样本库中的所有干扰类型。
10.如权利要求7所述的高频局部放电抗干扰功能校验系统，其特征在于，可编程脉冲序列发生装置生成高频局放脉冲信号UP和注入电容C0，在高频校验接线回路中产生视在电荷量为Q的高频脉冲电流，同时可编程脉冲序列发生装置通过其他通道生成各类干扰信号Us，经电阻Rs施加到被测传感器HFCT上。
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