CN114280441B - 一种方便扩展的局部放电信号模拟方法、装置及可读介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种方便扩展的局部放电信号模拟方法,包括:获取待模拟局部放电信号图谱的配置参数,获取参考时钟信号的频率,根据所述配置参数和所述参考时钟信号的频率确定局部放电信号的开关频率、D/A输出范围;在D/A输出范围内输出一组局部放电信号脉冲序列的N个D/A随机值和相应的开关信号,所述D/A随机值用于确定输出的每个局部放电信号脉冲序列的脉冲幅度;所述开关信号控制依次输出N个局部放电信号脉冲序列,通过所述开关频率与所述参考时钟信号频率之间的差值控制局部放电信号相对于所述参考时钟信号移相的相位。本发明移相方式简单巧妙,可实现多种局部放电信号图谱的输出,节约了成本。
Description
技术领域
本发明属于高压电缆局部放电检测技术领域,更具体地,涉及一种方便扩展的局部放电信号模拟方法、装置及可读介质。
背景技术
随着经济发展和城市规模的扩大,各电压等级的输电电缆呈逐年增多的趋势,其运行的可靠性直接影响电力系统的正常运行。然而电缆在运行中难免会遇到一些故障,主要是由于在电缆绝缘材料中容易产生局部放电现象,电缆绝缘材料在生产时由于加工技术的限制或者原材料有问题,导致加工完后绝缘层中存在杂质或气隙,气隙和杂质尖端处是最容易发生局部放电现象的区域。电缆局部放电的大小与电缆绝缘状况的好坏息息相关,局部放电量的增加表示电缆的绝缘强度在减弱,这会危害电缆的安全运行,因此提前并准确检测局部放电的强弱是避免电缆故障最有效的方法。
为了更好的应对现场电缆局部放电信号的检测,培养一批技术精湛、训练有素的技术人才尤为重要。而对于现场局部放电信号的检测,往往有检测周期短、安全风险大等问题,很难让新手直接操作。那么就需要一套局部放电模拟装置,让检测人员在平时的训练和培训中不断成长,掌握检测方法,仪器使用方法、数据分析方法等,才能在真正需要时,发挥技术人员的作用。
目前,国内已有一些局部放电信号模拟装置,但是装置的功能单一,不便于扩展,且价格相对较高。而已有的装置的相位调节模块一般采用单个脉冲移相的方式,由于要频繁改变移相的相位参数,控制复杂,需要占用处理器较多的资源,运行效率不高。
发明内容
针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求,本发明提供了一种方便扩展的局部放电信号模拟方法、装置及可读介质,通过简单巧妙的移相方式,实现了输出多种不同图谱的局部放电信号,扩展性良好且实施方便可行,降低了装置硬件复杂度和成本。
为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提供了一种方便扩展的局部放电信号模拟方法,该方法包括:
获取待模拟局部放电信号图谱的配置参数,获取参考时钟信号的频率,根据所述配置参数和所述参考时钟信号的频率确定局部放电信号的开关频率、D/A输出范围;
在D/A输出范围内输出一组局部放电信号脉冲序列的N个D/A随机值和相应的开关信号,所述D/A随机值用于确定输出的每个局部放电信号脉冲序列的脉冲幅度;所述开关信号控制依次输出N个局部放电信号脉冲序列,通过所述开关频率与所述参考时钟信号频率之间的差值控制局部放电信号相对于所述参考时钟信号移相的相位。
优选的,所述开关频率通过固定异频方法控制,使一组脉冲序列内的N个脉冲序列开关频率保持相同。
优选的,还包括所述参考时钟信号跟随局部放电信号同步输出,所述输出的参考时钟信号用于局部放电检测设备或者采集设备同步采集。
优选的,在输出所述参考时钟信号和局部放电信号之间随机间隔偏移时间,通过所述偏移时间产生所述参考时钟信号和输出局部放电信号两者相位的随机偏移值。
优选的,还包括设置放电时间和间歇时间,在所述放电时间内持续输出局部放电信号,放电时间结束后停止输出局部放电信号,进入间歇时间进行间歇计时,当所述间歇时间结束后,再进入放电时间开启下一轮局部放电信号输出。
按照本发明的第二个方面,还提供了一种方便扩展的局部放电信号模拟装置,该装置包括:
参数获取模块,用于获取待模拟局部放电信号图谱的配置参数,获取参考时钟信号的频率,根据所述配置参数和所述参考时钟信号的频率确定局部放电信号的开关频率、D/A输出范围;
局部放电信号输出模块,用于在D/A输出范围内输出一组局部放电信号脉冲序列的N个D/A随机值和相应的开关信号,所述D/A随机值用于确定输出的每个局部放电信号脉冲序列的脉冲幅度;所述开关信号控制依次输出N个局部放电信号脉冲序列,通过所述开关频率与所述参考时钟信号频率之间的差值控制局部放电信号相对于所述参考时钟信号移相的相位。
同步输出模块,用于参考时钟信号跟随局部放电信号同步输出,所述输出的参考时钟信号用于局部放电检测设备或者采集设备同步采集。
优选的,还包括间歇放电模块,用于设置放电时间和间歇时间,还包括设置放电时间和间歇时间,在所述放电时间内持续输出局部放电信号,放电时间结束后停止输出局部放电信号,进入间歇时间进行间歇计时,当所述间歇时间结束后,再进入放电时间开启下一轮局部放电信号输出。
按照本发明的第三个方面,还提供了一种计算机可读介质,其特征在于,其存储有可由电子设备执行的计算机程序,当所述计算机程序在电子设备上运行时,使得所述电子设备执行上述任一项所述方法的步骤。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,能够取得下列有益效果:
(1)本发明提供的方便扩展的局部放电信号模拟方法及装置,通过调节开关信号频率与参考时钟信号频率之间的差值来控制局部放电信号相对于参考时钟信号移相的相位,实现了在特定的相位点输出一定幅值的局部放电脉冲,通过在时间维度的叠加,最终能形成不同的图谱。本发明移相方式简单巧妙,降低了装置硬件复杂度和成本。
(2)本发明提供的方便扩展的局部放电信号模拟方法及装置,具有很好的扩展性,通过添加需模拟的局部放电信号图谱的配置参数信息,即可输出对应的图谱信号,操作简单。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种方便扩展的局部放电信号模拟方法的流程示意图;
图2是本发明实施例提供的另一种方便扩展的局部放电信号模拟方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是本实施例提供的一种方便扩展的局部放电信号模拟方法的流程示意图,参见图1,在本申请实施例中,该方法包括以下步骤:
S101:获取待模拟局部放电信号图谱的配置参数,获取参考时钟信号的频率,根据所述配置参数和所述参考时钟信号的频率确定局部放电信号的开关频率、D/A输出范围;
具体的,待模拟局部放电信号图谱的配置参数包括图谱类型Ta、放电量范围Qr、图谱宽度Wa、簇团数Cn、图谱相位Pa等。
参考时钟信号一方面用于给局部放电信号提供基准参考相位,在参考时钟信号相位的基础上局部放电信号进行移相并输出脉冲序列。另一方面参考时钟信号用于输出供局部放电检测设备或者采集设备同步采集。参考时钟信号的获得可以有以下两种方式:
在一个实施例中,通过从同步信号输入接口获取电缆本体中的工频信号,同步输出一个同频率和同相位的参考时钟信号。常见的工频信号频率为50-60HZ。
在另一个实施例中,当同步信号输入接口没有有效的工频信号输入时,系统会根据配置参数输出一个对应工频频率的时钟信号作为参考时钟信号。
在确定了待模拟局部放电信号图谱的配置参数和参考时钟信号的频率后,根据配置参数和参考时钟信号的频率确定局部放电信号的开关频率和D/A输出范围。
开关频率与局部放电信号的相位息息相关,当开关频率比参考时钟信号的频率低时,开关信号所在时刻会依次相对参考时钟延迟1、2、…、N个时间t,局部放电信号会相对于参考时钟信号逐步向后偏移;当开关频率比参考时钟的频率高时,开关信号所在时刻会依次相对参考时钟超前1、2、…、N个时间t,局部放电信号相较于参考时钟信号逐步向前偏移,这里t为开关信号与参考时钟的周期之差。
D/A输出范围为局部放电信号的脉冲幅值范围,需根据不同的图谱形状进行定义,本实施例中,每种图谱的轮廓通过对应的函数定义放电量上下限,在上下限范围内,通过真随机数生成器产生,再通过一定的比例换算,转换到D/A的输出范围。通过D/A输出和开关输出,从而实现固定图谱的局部放电脉冲信号输出。例如,三角波的范围为AMPD/A∈[0,kx],其中,k为预设的固定参数,x为参考时钟周期的序号(0≤x<N)。
S102:在D/A输出范围内输出一组局部放电信号脉冲序列的N个D/A随机值和相应的开关信号,所述D/A随机值用于确定输出的每个局部放电信号的脉冲幅度;所述开关信号控制依次输出N个局部放电信号,通过所述开关频率与所述参考时钟信号频率之间的差值控制局部放电信号相对于所述参考时钟信号移相的相位。
具体的,开关信号变化时刻会输出一个局部放电信号,根据输出的N个开关信号控制依次输出N个局部放电信号,开关信号的频率即前文提及的开关频率,开关频率与参考时钟信号频率之间保持一定的差值用于控制局部放电信号相对于参考时钟信号移相的相位,若要使局部放电信号移动的相位增大,可增大开关频率与参考时钟频率的差值,相反,则减小开关频率与参考时钟频率的差值。通过调节开关信号频率与参考时钟信号频率之间的差值来控制局部放电信号相对于参考时钟信号移相的相位,实现了在特定的相位点输出一定幅值的局部放电脉冲,通过在时间维度的叠加,最终能形成不同的图谱。本发明移相方式简单巧妙,降低了装置硬件复杂度和成本。
在一个优选的实施例中,为了保证输出局部放电信号图谱的饱和度,图谱的脉冲输出点数不得少于10个,本实施例N个脉冲序列中N≥10。
在一个优选的实施例中,为了使控制简化,采用固定异频方式控制,使一组脉冲序列内的N个脉冲序列开关频率保持相同,使局部放电脉冲在设置的相位点依次向前或向后偏移,从而达到移相的目的。在该实施例中开关频率的计算公式为:其中,fs为参考时钟信号的频率,Wa为待模拟局部放电信号图谱宽度,Co为待模拟局部放电信号图谱宽度的拉伸系数。
在一个优选的实施例中,在每一组脉冲信号输出起始时,在局部放电信号输出的起始点位置添加一个随机的偏移值,随机偏移值由偏移时间Ot来确定,在本实施例中偏移时间Ot是一个随机时间,其范围为Or∈[0,Otmax]Otmax为最大偏移时间,最大偏移时间Otmax计算方法为随机偏移值的设置可以使得每个脉冲的相位不会在N个固定点位置,而是在N个固定点左右±Otmax范围内随机进行偏移,从而使图谱更加均匀,能够降低局部放电模拟信号的人工痕迹,避免图谱产生条纹。具体的,在输出参考时钟信号时,设置偏移时间,通过计算的偏移时间开始进行计时,偏移时间计时结束后输出局部放电信号,从而产生述参考时钟信号和局部放电信号两者相位的随机偏移值。
在一个实施例中,为了更贴合现场电缆放电的规律,还包括模拟间歇放电功能,可以设置放电时间和间歇时间。在放电时间内,持续输出局部放电信号,放电时间结束后,停止输出局部放电信号,并进入间歇时间进行间歇计时,当间歇时间结束后,再进入放电时间,开启下一轮局部放电信号输出,通过上述循环放电时间和间歇时间达到模拟间歇放电的目的。
在一个完整的实施例中,如图2所示是本实施例提供的一种方便扩展的局部放电信号模拟方法的流程示意图,在本申请实施例中,该方法包括以下步骤:
根据需要模拟的局部放电信号图谱,获取待模拟局部放电信号图谱的配置参数,包括:包括图谱类型Ta、放电量范围Qr、图谱宽度Wa、簇团数Cn、图谱相位Pa等,获取参考时钟信号的频率,根据图谱配置参数、参考时钟信号的频率确定开关频率fsw、最大偏移时间Otmax及D/A输出范围;
通过同步信号输入接口,获取输入信号的频率和相位,并同步输出一个同频率和同相位的参考时钟信号,在没有同步信号输入时,则通过用户配置参数,输出对应频率的参考时钟信号。
在D/A输出范围内产生一组局部放电信号脉冲序列的N个D/A随机值,D/A随机值用于确定输出的每个局部放电信号的脉冲幅度。
在参考时钟信号输出时,通过随机产生的偏移时间进行计时,偏移时间不大于最大偏移时间Otmax,一组局部放电信号脉冲序列中的N个脉冲只需计时一次;偏移时间计时结束后,通过D/A输出产生的输出随机值,并输出相应的开关信号,开关信号变化时刻会输出一个局部放电信号,如此重复N个时钟周期,直至输完N个D/A随机值,N个局部放电信号依次输出完毕,即完成一轮局部放电信号脉冲序列的模拟输出过程。
若设置了放电时间和间歇时间且间歇时间不为0,则表示用户需要模拟间歇性放电,此时要进行放电时间的检测,在放电时间内,持续输出局部放电信号,放电时间结束后停止输出局部放电信号,进入间歇时间进行间歇计时,当间歇时间结束后,再进入放电时间开启下一轮局部放电信号输出,通过上述循环放电时间和间歇时间达到模拟间歇放电的目的。
在另一个实施例中,还提供了一种方便扩展的局部放电信号模拟装置,该装置包括:
参数获取模块,用于获取待模拟局部放电信号图谱的配置参数,获取参考时钟信号的频率,根据所述配置参数和所述参考时钟信号的频率确定局部放电信号的开关频率、D/A输出范围;
局部放电信号输出模块,用于在D/A输出范围内输出一组局部放电信号脉冲序列的N个D/A随机值和相应的开关信号,D/A随机值用于确定输出的每个局部放电信号脉冲序列的脉冲幅度;开关信号控制依次输出N个局部放电信号脉冲序列,通过开关频率与参考时钟信号频率之间的差值控制局部放电信号相对于参考时钟信号移相的相位。
局部放电信号放大模块,用于对局部放电信号进行放大。在实际应用场景中,由于信号注入点与局部信号模拟装置较远,电缆较长,导致信号衰减严重,因此需要添加局部放电信号功率放大模块,对局部放电信号脉冲进行放大,从而保证信号的传输和可靠注入。
同步输出模块,用于参考时钟信号跟随局部放电信号同步输出,输出的参考时钟信号用于局部放电检测设备或者采集设备同步采集。
在一个具体的实施例中,还包括间歇放电模块,用于设置放电时间和间歇时间,在放电时间内持续输出局部放电信号,所述放电时间结束后停止输出局部放电信号,进入间歇时间进行间歇计时,当所述间歇时间结束后,再进入放电时间开启下一轮局部放电信号输出。
在一个具体的实施例中,该局部放电信号模拟装置还包括人机交互模块,即用户使用的系统界面,用于用户输入需要的局部放电信号图谱配置参数,如图谱类型Ta、放电量范围Qr、图谱宽度Wa、簇团数Cn、图谱相位Pa、放电时间Td、间歇时间Ti等。人机交互模块还用于显示当前输出局部放电信号图谱的形状,使结果更加直观。
本实施例还提供了一种计算机可读介质,其存储有可由电子设备执行的计算机程序,当所述计算机程序在电子设备上运行时,使得所述电子设备执行上述任一种方便扩展的局部放电信号模拟方法的技术方案,其实现原理、技术效果与上述方法类似,此处不再赘述。计算机可读介质的类型包括但不限于SD卡、U盘、固定硬盘、移动硬盘等存储介质。
必须说明的是,上述任一实施例中,方法并不必然按照序号顺序依次执行,只要从执行逻辑中不能推定必然按某一顺序执行,则意味着可以以其他任何可能的顺序执行。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种方便扩展的局部放电信号模拟方法,其特征在于,包括:
获取待模拟局部放电信号图谱的配置参数,获取参考时钟信号的频率,根据所述配置参数和所述参考时钟信号的频率确定局部放电信号的开关频率、D/A输出范围,所述开关频率的计算公式为:其中,fsw为所述开关频率,fs为所述参考时钟信号的频率,Wa为待模拟局部放电信号图谱宽度,Co为模拟局部放电信号图谱宽度的拉伸系数;
在D/A输出范围内输出一组局部放电信号脉冲序列的N个D/A随机值和相应的开关信号,所述D/A随机值用于确定输出的每个局部放电信号脉冲序列的脉冲幅度;所述开关信号控制依次输出N个局部放电信号脉冲序列,通过所述开关频率与所述参考时钟信号频率之间的差值控制局部放电信号相对于所述参考时钟信号移相的相位,若要使局部放电信号移动的相位增大,可增大开关频率与参考时钟频率的差值,相反,则减小开关频率与参考时钟频率的差值。
2.如权利要求1所述的方便扩展的局部放电信号模拟方法,其特征在于,所述开关频率通过固定异频方法控制,使一组脉冲序列内的N个脉冲序列开关频率保持相同。
3.如权利要求1所述的方便扩展的局部放电信号模拟方法,其特征在于,还包括所述参考时钟信号跟随局部放电信号同步输出,所述输出的参考时钟信号用于局部放电检测设备或者采集设备同步采集。
4.如权利要求3所述的方便扩展的局部放电信号模拟方法,其特征在于,在输出所述参考时钟信号和局部放电信号之间随机间隔偏移时间,通过所述偏移时间产生所述参考时钟信号和输出局部放电信号两者之间相位的随机偏移值。
6.如权利要求1所述的方便扩展的局部放电信号模拟方法,其特征在于,还包括设置放电时间和间歇时间,在所述放电时间内持续输出局部放电信号,放电时间结束后停止输出局部放电信号,进入间歇时间进行间歇计时,当所述间歇时间结束后,再进入放电时间开启下一轮局部放电信号输出。
7.一种方便扩展的局部放电信号模拟装置,其特征在于,包括:
参数获取模块,用于获取待模拟局部放电信号图谱的配置参数,获取参考时钟信号的频率,根据所述配置参数和所述参考时钟信号的频率确定局部放电信号的开关频率、D/A输出范围,所述开关频率的计算公式为:其中,fsw为所述开关频率,fs为所述参考时钟信号的频率,Wa为待模拟局部放电信号图谱宽度,Co为模拟局部放电信号图谱宽度的拉伸系数;
局部放电信号输出模块,用于在D/A输出范围内输出一组局部放电信号脉冲序列的N个D/A随机值和相应的开关信号,所述D/A随机值用于确定输出的每个局部放电信号脉冲序列的脉冲幅度;所述开关信号控制依次输出N个局部放电信号脉冲序列,通过所述开关频率与所述参考时钟信号频率之间的差值控制局部放电信号相对于所述参考时钟信号移相的相位,若要使局部放电信号移动的相位增大,可增大开关频率与参考时钟频率的差值,相反,则减小开关频率与参考时钟频率的差值;
同步输出模块,用于参考时钟信号跟随局部放电信号同步输出,所述输出的参考时钟信号用于局部放电检测设备或者采集设备同步采集。
8.如权利要求7所述的方便扩展的局部放电信号模拟装置,其特征在于,还包括设置放电时间和间歇时间,在所述放电时间内持续输出局部放电信号,放电时间结束后停止输出局部放电信号,进入间歇时间进行间歇计时,当所述间歇时间结束后,再进入放电时间开启下一轮局部放电信号输出。
9.一种计算机可读介质,其特征在于,其存储有可由电子设备执行的计算机程序,当所述计算机程序在电子设备上运行时,使得所述电子设备执行权利要求1~6任一项所述方法的步骤。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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