CN112630715A - 基于数字重构方式检测超声局放仪的功能的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于数字重构方式检测超声局放仪的功能的方法及系统。其中，该方法包括：建立产生超声局放信号的仿真模型，建立超声局放仪专项功能的校验系统；根据仿真模型产生局部放电超声波信号，监测局部放电超声波信号，采集各种类型的局部放电超声波信号，将各种类型的局部放电超声波信号转换为电信号存储到校验系统的数据库中；基于数字化处理技术和数模转换技术，提取各种类型的局部放电超声波信号的典型波谱特征，重构各种类型的局部放电超声波信号的典型波谱特征；将经过重构后的各类局部放电超声波信号通过声发射传感器输入到不同类型的待检测超声局放仪的传感器中，检测待检测超声局放仪的诊断功能、定位功能以及抗干扰功能。

Description

基于数字重构方式检测超声局放仪的功能的方法及系统

技术领域

本申请涉及输变电设备技术领域，特别是涉及一种基于数字重构方式检测超声局放仪的功能的方法及系统。

背景技术

气体绝缘组合电器(简称GIS)在设备内部绝缘出现时，一般会产生声、电、热等相关信号。根据GIS内部产生的超声局放信号，可进行设备状态的诊断，相关技术在国内应用了二十多年取得了较好的成效。

近几年随着电网带电检测的发展，大量超声局放检测装置应用，不同仪器的诊断结论不统一，故障识别判断迥异，数据分析结果与实际情况不符，尤其受变电站现场复杂环境干扰影响，局放检测装置往往出现误报、漏报、错报等故障。不准确的诊断分析结果严重限制了局放检测装置的应用效果，影响了对一次设备运行状态的评价和判断，亟需要统一并规范局部放电检测装置的功能要求，并建立相应的检验方法和手段。

为了规范电力设备带电检测仪器技术规范，相关单位组织编写制定超声波局放仪(Q/GDW 11061-2013)的相关企业标准，并据此开展了两年的电力设备带电检测仪器性能检测，发现了部分装置存在的缺陷，有力的保证了入网产品质量。

在电力设备超声局放检测中，当现场测到局放信号时，运维人员更加关注引起局放的放电位置、设备缺陷类型以及缺陷严重程度。根据设备超声局放检测结论，确定后期设备相关的运行策略、检测跟踪方案以及停电试验项目。因此局放仪器的诊断功能如缺陷类型识别正确性、缺陷诊断的正确率、仪器的局放定位功能准确性等功能至关重要。

但是目前主要是对超声局放仪的灵敏度、线性度等进行检测，并没有对局部放电超声波信号进行检测，因此运维人员无法了解局放的放电位置、设备缺陷类型以及缺陷严重程度。

针对上述的现有技术中存在的目前主要是对超声局放仪的灵敏度、线性度等进行检测，并没有对局部放电超声波信号进行检测，因此运维人员无法了解超声局放信号的放电位置、设备缺陷类型以及缺陷严重程度的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本公开的实施例提供了一种基于数字重构方式检测超声局放仪的功能的方法及系统，以至少解决现有技术中存在的目前主要是对超声局放仪的灵敏度、线性度等进行检测，并没有对局部放电超声波信号进行检测，因此运维人员无法了解超声局放信号的放电位置、设备缺陷类型以及缺陷严重程度的技术问题。

根据本公开实施例的一个方面，提供了一种基于数字重构方式检测超声局放仪的功能的方法，包括：根据超声局放信号的缺陷原因和缺陷位置，建立产生超声局放信号的仿真模型，并且建立超声局放仪专项功能的校验系统；根据仿真模型进行试验产生局部放电超声波信号，利用脉冲局放仪监测局部放电超声波信号，并利用校验系统采集各种类型的局部放电超声波信号，并将各种类型的局部放电超声波信号转换为电信号存储到校验系统的数据库中；基于数字化处理技术和数模转换技术，提取各种类型的局部放电超声波信号的典型波谱特征，利用校验系统重构各种类型的局部放电超声波信号的典型波谱特征，各种类型的局部放电超声波信号与不同类型的超声局放仪一一对应；以及将经过重构后的各类局部放电超声波信号通过声发射传感器输入到不同类型的待检测超声局放仪的传感器中，检测待检测超声局放仪的诊断功能、定位功能以及抗干扰功能。

根据本公开实施例的另一方面，还提供了一种基于数字重构方式检测超声局放仪的功能的系统，包括：建立模块，用于根据超声局放信号的缺陷原因和缺陷位置，建立产生超声局放信号的仿真模型，并且建立超声局放仪专项功能的校验系统；存储模块，用于根据仿真模型进行试验产生局部放电超声波信号，利用脉冲局放仪监测局部放电超声波信号，并利用校验系统采集各种类型的局部放电超声波信号，并将各种类型的局部放电超声波信号转换为电信号存储到校验系统的数据库中；重构模块，用于基于数字化处理技术和数模转换技术，提取各种类型的局部放电超声波信号的典型波谱特征，利用校验系统重构各种类型的局部放电超声波信号的典型波谱特征，各种类型的局部放电超声波信号与不同类型的超声局放仪一一对应；以及检测模块，用于将经过重构后的各类局部放电超声波信号通过声发射传感器输入到不同类型的待检测超声局放仪的传感器中，检测待检测超声局放仪的诊断功能、定位功能以及抗干扰功能。

在本发明中，通过基于数字重构方式检测超声局放仪的功能的方法可快速对各类超声局放仪的诊断功能开展验证。该方法克服了不同超声局放信号的仿真模型加压模拟局放信号所带来的信号不一致性带来的。该方法可实现对不同类型的超声检测局放仪的定位功能检验。该方法通过对各类典型模式的局部放电信号以及现场噪声信号进行数字程控方式精确模拟，即可以通过实景重现方式，实现对变电站现场条件下局部放电带电检测仪的模式识别和噪声抑制性能进行标准化的比对检验。

进而解决了现有技术中存在的目前主要是对超声局放仪的灵敏度、线性度等进行检测，并没有对局部放电超声波信号进行检测，因此运维人员无法了解超声局放信号的放电位置、设备缺陷类型以及缺陷严重程度的技术问题。

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1是根据本公开实施例所述的一种基于数字重构方式检测超声局放仪的功能的方法的流程示意图；

图2是根据本公开实施例所述的产生超声局放信号的仿真模型的示意图；

图3是根据本公开实施例所述的校验系统的示意图；

图4是根据本公开实施例所述的一种基于数字重构方式检测超声局放仪的功能的方法的示意图；

图5是根据本公开实施例所述的一种实现基于数字重构方式检测超声局放仪的功能的方法示意图；以及

图6是根据本公开实施例所述的一种实现基于数字重构方式检测超声局放仪的功能的系统的示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

根据本实施例的第一个方面，提供了一种基于数字重构方式检测超声局放仪的功能的方法100。图1示出了该方法的流程示意图，参考图1所示，该方法100包括：

S102：根据超声局放信号的缺陷原因和缺陷位置，建立产生超声局放信号的仿真模型，并且建立超声局放仪专项功能的校验系统；

S104：根据仿真模型进行试验产生局部放电超声波信号，利用脉冲局放仪监测局部放电超声波信号，并利用校验系统采集各种类型的局部放电超声波信号，并将各种类型的局部放电超声波信号转换为电信号存储到校验系统的数据库中；

S106：基于数字化处理技术和数模转换技术，提取各种类型的局部放电超声波信号的典型波谱特征，利用校验系统重构各种类型的局部放电超声波信号的典型波谱特征，各种类型的局部放电超声波信号与不同类型的超声局放仪一一对应；以及

S108：将经过重构后的各类局部放电超声波信号通过声发射传感器输入到不同类型的待检测超声局放仪的传感器中，检测待检测超声局放仪的诊断功能、定位功能以及抗干扰功能。

具体地，本发明提供了基于局部放电信号重构的超声波检测装置专项功能检验技方法，具体包括以下步骤：

步骤(1)：根据实际中局放信号的典型缺陷的原因及其位置建立产生局部放电信号的仿真模型，以便进行大量的模拟试验，建立局部放电源的标准化结构模型。参考图2所示，仿真模型包括金属尖端放电模型、自由金属微粒模型、沿面放电模型、悬浮电位放电模型。

步骤(2)：建立超声局放仪专项功能校验系统。该系统包括硬件和软件两部分。参考图3所示，硬件主要包括超声波传感器、放大器、信号采集模块、信号存储模块、超声信号复现模块、系统主控单元等。硬件结构基于软件系统PXI/PXIe系统实现。超声传感器用于将超声信号转换为微弱的电信号，经过前置放大单元后，再经过AD采样滤波后，存储到校验系统内。当需要复现超声信号时，由系统控制单元控制信号浮现模块从存储模块内提取出信号，输入到复现模块内经过D/A转换输入到被检仪器进行相关功能校验。

步骤(3)：软件部分包括相位同步功能设置、数据采集以及存储设置、波形处理等。可实现对采集到的超声局放信号提取局部放电超声波信号的典型波谱特征，包括信号波形、频率、幅值、相位分布、放电次数、振铃特征、PRPD图谱等。

步骤(4)：将各类缺陷加压产生局放，用脉冲局放仪监测局放量，同时用超声局放仪校验装置采集各类超声局放信号并存储到校验装置的数据库中。然后基于数字化处理技术和数模转换技术，建立不同缺陷模式的局部放电超声波信号序列，利用数模重构单元、功率放大器和声发射传感器，实现对局部放电标准超声波信号的重构和发生。

步骤(5)：针对不同类型的超声局放仪，将超声局放仪校验装置重构的各类超声局放信号通过声发射传感器输入到被检仪器的传感器，完成对仪器的诊断功能、定位功能、抗干扰功能的检验。

从而，通过基于数字重构方式检测超声局放仪的功能的方法可快速对各类超声局放仪的诊断功能开展验证。该方法克服了不同超声局放信号的仿真模型加压模拟局放信号所带来的信号不一致性带来的。该方法可实现对不同类型的超声检测局放仪的定位功能检验。该方法通过对各类典型模式的局部放电信号以及现场噪声信号进行数字程控方式精确模拟，即可以通过实景重现方式，实现对变电站现场条件下局部放电带电检测仪的模式识别和噪声抑制性能进行标准化的比对检验。

进而解决了现有技术中存在的目前主要是对超声局放仪的灵敏度、线性度等进行检测，并没有对局部放电超声波信号进行检测，因此运维人员无法了解超声局放信号的放电位置、设备缺陷类型以及缺陷严重程度的技术问题。

可选地，仿真模型包括金属尖端放电模型、自由金属微粒模型、沿面放电模型以及悬浮电位放电模型。

可选地，校验系统包括硬件系统和软件系统；硬件系统包括超声波传感器、放大器、信号采集模块、信号存储模块、超声信号复现模块、系统主控单元；软件系统为PXI/PXIe系统。

可选地，利用校验系统采集各种类型的局部放电超声波信号，并将各种类型的局部放电超声波信号转换为电信号存储到校验系统的数据库中，包括：利用信号采集模块采集各种类型的局部放电超声波信号；利用超声波传感器将各种类型的局部放电超声波信号转换为电信号，经过放大器、AD采样滤波后，存储到信号存储模块的数据库中。

可选地，基于数字化处理技术和数模转换技术，提取各种类型的局部放电超声波信号的典型波谱特征，利用校验系统重构各种类型的局部放电超声波信号的典型波谱特征，包括：当复现局部放电超声波信号时，利用系统主控单元控制超声信号复现模块从信号存储模块内提取出局部放电超声波信号；将局部放电超声波信号发送到超声信号复现模块内，经过D/A转换，输入到待检测超声局放仪的传感器中进行相关功能检测。

从而，通过基于数字重构方式检测超声局放仪的功能的方法可快速对各类超声局放仪的诊断功能开展验证。该方法克服了不同超声局放信号的仿真模型加压模拟局放信号所带来的信号不一致性带来的。该方法可实现对不同类型的超声检测局放仪的定位功能检验。该方法通过对各类典型模式的局部放电信号以及现场噪声信号进行数字程控方式精确模拟，即可以通过实景重现方式，实现对变电站现场条件下局部放电带电检测仪的模式识别和噪声抑制性能进行标准化的比对检验。

进而解决了现有技术中存在的目前主要是对超声局放仪的灵敏度、线性度等进行检测，并没有对局部放电超声波信号进行检测，因此运维人员无法了解超声局放信号的放电位置、设备缺陷类型以及缺陷严重程度的技术问题。

根据本实施例的另一个方面，提供了一种基于数字重构方式检测超声局放仪的功能的系统600。参考图6所示，该系统600包括：建立模块610，用于根据超声局放信号的缺陷原因和缺陷位置，建立产生超声局放信号的仿真模型，并且建立超声局放仪专项功能的校验系统；存储模块620，用于根据仿真模型进行试验产生局部放电超声波信号，利用脉冲局放仪监测局部放电超声波信号，并利用校验系统采集各种类型的局部放电超声波信号，并将各种类型的局部放电超声波信号转换为电信号存储到校验系统的数据库中；重构模块630，用于基于数字化处理技术和数模转换技术，提取各种类型的局部放电超声波信号的典型波谱特征，利用校验系统重构各种类型的局部放电超声波信号的典型波谱特征，各种类型的局部放电超声波信号与不同类型的超声局放仪一一对应；以及检测模块640，用于将经过重构后的各类局部放电超声波信号通过声发射传感器输入到不同类型的待检测超声局放仪的传感器中，检测待检测超声局放仪的诊断功能、定位功能以及抗干扰功能。

可选地，仿真模型包括金属尖端放电模型、自由金属微粒模型、沿面放电模型以及悬浮电位放电模型。

可选地，校验系统包括硬件系统和软件系统；硬件系统包括超声波传感器、放大器、信号采集模块、信号存储模块、超声信号复现模块、系统主控单元；软件系统为PXI/PXIe系统。

可选地，存储模块620，包括：采集子模块，用于利用信号采集模块采集各种类型的局部放电超声波信号；存储子模块，用于利用超声波传感器将各种类型的局部放电超声波信号转换为电信号，经过放大器、AD采样滤波后，存储到信号存储模块的数据库中。

可选地，重构模块630，包括：提取子模块，用于当复现局部放电超声波信号时，利用系统主控单元控制超声信号复现模块从信号存储模块内提取出局部放电超声波信号；检测子模块，用于将局部放电超声波信号发送到超声信号复现模块内，经过D/A转换，输入到待检测超声局放仪的传感器中进行相关功能检测。

本发明的实施例的基于数字重构方式检测超声局放仪的功能的系统600与本发明的另一个实施例的基于数字重构方式检测超声局放仪的功能的系统方法100相对应，在此不再赘述。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于数字重构方式检测超声局放仪的功能的方法，其特征在于，包括：

根据超声局放信号的缺陷原因和缺陷位置，建立产生超声局放信号的仿真模型，并且建立超声局放仪专项功能的校验系统；

根据所述仿真模型进行试验产生局部放电超声波信号，利用脉冲局放仪监测所述局部放电超声波信号，并利用所述校验系统采集各种类型的局部放电超声波信号，并将所述各种类型的局部放电超声波信号转换为电信号存储到所述校验系统的数据库中；

基于数字化处理技术和数模转换技术，提取各种类型的局部放电超声波信号的典型波谱特征，利用所述校验系统重构所述各种类型的局部放电超声波信号的典型波谱特征，所述各种类型的局部放电超声波信号与所述不同类型的超声局放仪一一对应；以及

将经过重构后的所述各类局部放电超声波信号通过声发射传感器输入到不同类型的待检测超声局放仪的传感器中，检测所述待检测超声局放仪的诊断功能、定位功能以及抗干扰功能。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述仿真模型包括金属尖端放电模型、自由金属微粒模型、沿面放电模型以及悬浮电位放电模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述校验系统包括硬件系统和软件系统；

所述硬件系统包括超声波传感器、放大器、信号采集模块、信号存储模块、超声信号复现模块、系统主控单元；

所述软件系统为PXI/PXIe系统。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用所述校验系统采集各种类型的局部放电超声波信号，并将所述各种类型的局部放电超声波信号转换为电信号存储到所述校验系统的数据库中，包括：

利用所述信号采集模块采集各种类型的局部放电超声波信号；

利用所述超声波传感器将所述各种类型的局部放电超声波信号转换为电信号，经过所述放大器、AD采样滤波后，存储到所述信号存储模块的数据库中。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于数字化处理技术和数模转换技术，提取各种类型的局部放电超声波信号的典型波谱特征，利用所述校验系统重构所述各种类型的局部放电超声波信号的典型波谱特征，包括：

当复现所述局部放电超声波信号时，利用所述系统主控单元控制所述超声信号复现模块从所述信号存储模块内提取出所述局部放电超声波信号；

将所述局部放电超声波信号发送到所述超声信号复现模块内，经过D/A转换，输入到待检测超声局放仪的传感器中进行相关功能检测。

6.一种基于数字重构方式检测超声局放仪的功能的系统，其特征在于，包括：

建立模块，用于根据超声局放信号的缺陷原因和缺陷位置，建立产生超声局放信号的仿真模型，并且建立超声局放仪专项功能的校验系统；

存储模块，用于根据所述仿真模型进行试验产生局部放电超声波信号，利用脉冲局放仪监测所述局部放电超声波信号，并利用所述校验系统采集各种类型的局部放电超声波信号，并将所述各种类型的局部放电超声波信号转换为电信号存储到所述校验系统的数据库中；

重构模块，用于基于数字化处理技术和数模转换技术，提取各种类型的局部放电超声波信号的典型波谱特征，利用所述校验系统重构所述各种类型的局部放电超声波信号的典型波谱特征，所述各种类型的局部放电超声波信号与所述不同类型的超声局放仪一一对应；以及

检测模块，用于将经过重构后的所述各类局部放电超声波信号通过声发射传感器输入到不同类型的待检测超声局放仪的传感器中，检测所述待检测超声局放仪的诊断功能、定位功能以及抗干扰功能。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述仿真模型包括金属尖端放电模型、自由金属微粒模型、沿面放电模型以及悬浮电位放电模型。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述校验系统包括硬件系统和软件系统；

所述硬件系统包括超声波传感器、放大器、信号采集模块、信号存储模块、超声信号复现模块、系统主控单元；

所述软件系统为PXI/PXIe系统。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，存储模块，包括：

采集子模块，用于利用所述信号采集模块采集各种类型的局部放电超声波信号；

存储子模块，用于利用所述超声波传感器将所述各种类型的局部放电超声波信号转换为电信号，经过所述放大器、AD采样滤波后，存储到所述信号存储模块的数据库中。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，重构模块，包括：

提取子模块，用于当复现所述局部放电超声波信号时，利用所述系统主控单元控制所述超声信号复现模块从所述信号存储模块内提取出所述局部放电超声波信号；

检测子模块，用于将所述局部放电超声波信号发送到所述超声信号复现模块内，经过D/A转换，输入到待检测超声局放仪的传感器中进行相关功能检测。

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