CN106771932A - 一种gis局部放电信号源及模拟局部放电的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）局部放电监测领域，具体涉及一种GIS局部放电信号源及模拟局部放电的方法。该GIS局部放电信号源，包括示波器或采集装置；还包括计算机和局放信号源，计算机与局放信号源之间通信连接；局放信号源包括主控模块、以及与主控模块连接的存储模块、脉冲信号发射模块、显示模块和同步模块；同步模块连接示波器或采集装置。克服了传统的脉冲电流法的信号源由于频段太低，易被超高频的滤波器当成干扰被滤掉的问题，以及信号发生器一类的信号源只能用于特高频局部放电传播特性和放电量标定等研究而无法满足模拟不同绝缘缺陷局部放电信号源的问题。实现了对电网公司众多GIS特高检测***是否在正常工作的校验。
Description
技术领域
本发明属于气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）局部放电监测领域，尤其涉及一种GIS局部放电信号源及模拟局部放电的方法。
背景技术
气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）是电网安全运行的关键部分，具有服役周期长、体积大、重量大和价格高昂的特点。但是，GIS制造时出现的毛刺、安装运输时部件松动引起接触不良、运行中固体绝缘老化、及各种情况下可能出现的各种缺陷，都可能导致设备内部电场发生畸变，使得局部电场加强从而产生局部放电（Partial Discharge，简称PD）。局部放电如电力设备中的“肿瘤”，如果不能提前发现，会导致绝缘老化并最终导致设备的崩溃和电网的瘫痪，造成巨大的经济损失，同时对人民的生活水平产生巨大的影响。
特高频检测法是一种检测GIS局部放电故障的有效方法，该方法通过检测局部放电产生的300MHz-3000MHz高频电磁波信号实现对局放故障的检测，具有抗干扰能力强、灵敏度高和可靠性好的优点，因此得到了业界的广泛关注和研究。
目前，多数电网公司都装配有大量GIS局部放电特高频检测***，但是在使用过程中发现监测***长期没有任何信号，无法判断其是否正常工作，因此需要一种能够模拟真实GIS局部放电信号源，来对特高频在线监测***是否正常工作进行检测。传统的脉冲电流法的信号源由于频段太低，易被超高频的滤波器当成干扰被滤掉，而信号发生器一类的信号源则只能用于特高频局部放电传播特性和放电量标定等研究，无法满足模拟不同绝缘缺陷局部放电信号源的模拟需求。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种能够真实模拟不同GIS典型绝缘缺陷局部放电信号源，能够根据针对不同GIS典型绝缘缺陷局部放电信号任意调节不同相位脉冲位置、数量和幅值。
本发明的第二目的是提供一种利用局部放电信号源模拟局部放电的方法，能够真正实现对电网公司众多GIS特高检测***是否在正常工作的校验。
为实现上述第一个目的，本发明采用的技术方案是：一种GIS局部放电信号源，包括示波器或采集装置；还包括计算机和局放信号源，计算机与局放信号源之间通信连接；局放信号源包括主控模块、以及与主控模块连接的存储模块、脉冲信号发射模块、显示模块和同步模块；同步模块连接示波器或采集装置。
在上述的GIS局部放电信号源中，计算机与局放信号源之间通过串口或网口进行通信；局放信号源既能单独工作也能与计算机配合工作。
为实现上述第二个目的，本发明采用的技术方案是：一种利用GIS局部放电信号源模拟局部放电的方法，包括以下步骤：首先获取GIS典型绝缘缺陷局部放电信号，提取信号包络图，对包络图进行360等分并以一维数组形式存储于计算机和存储模块中；主控模块收到计算机下发的GIS典型缺陷类型选择结果和缺陷对应的包络信号时，向脉冲信号发射模块和同步模块发出工作通知指令，且同时输出典型缺陷包络信号；典型缺陷包络信号对脉冲信号发射模块发出的脉冲信号进行截取并输出缺陷对应的局放信号；同时同步模块输出同步脉冲用于示波器或者采集装置同步采集；当主控模块收到显示模块下发的GIS典型缺陷类型选择结果时，从存储模块读取缺陷类型对应包络信号；然后向脉冲信号发射模块和同步模块发出工作通知指令，并同时输出典型缺陷包络信号；典型缺陷包络信号对脉冲信号发射模块发出的脉冲信号进行截取并输出缺陷对应的局放信号；同时同步模块输出同步脉冲用于示波器或者采集装置同步采集。
在上述的GIS局部放电信号源模拟局部放电的方法中，具体实现的步骤如下：获取GIS典型放电缺陷类型在一个工频周期内的相位-放电幅值信号，对相位-放电幅值信号进行包络图的提取，并存储在计算机内或者存储模块中；在使用局部放电信号源的时候，首先选取缺陷类型对应的相位-放电幅值包络图，所选择的相位-放电幅值包络图与脉冲信号发射模块产生的脉冲信号合成20ms对应缺陷局放信号的相位-放电幅值，从而模拟出与真实缺陷产生的局部放电类似的信号。
在上述的GIS局部放电信号源模拟局部放电的方法中，相位-放电幅值包络图360等分并进行一维数组的存储；相位-放电幅值包络图既可以存储在计算机上，也可以存储在存储模块中。
在上述的GIS局部放电信号源模拟局部放电的方法中，GIS典型缺陷类型包括金属突出物缺陷、自由金属微粒缺陷、绝缘子表面金属污秽缺陷和绝缘子气隙缺陷；且根据现场的需求会减少缺陷类型或者增加其他缺陷类型；
在上述的GIS局部放电信号源模拟局部放电的方法中，脉冲信号发射模块输出脉冲信号。
在上述的GIS局部放电信号源模拟局部放电的方法中，同步模块输出一路同步脉冲，即在一个工频周期开始时，发出矩形波用于示波器或者采集装置同步采集。
在上述的GIS局部放电信号源模拟局部放电的方法中，计算机选择不同GIS典型缺陷类型选择结果和缺陷对应的包络信号，显示模块选择不同GIS典型缺陷类型选择结果分别发送至主控模块。
本发明的有益效果：克服了传统的脉冲电流法的信号源由于频段太低，易被超高频的滤波器当成干扰被滤掉的问题，以及信号发生器一类的信号源只能用于特高频局部放电传播特性和放电量标定等研究而无法满足模拟不同绝缘缺陷局部放电信号源的问题，能够提供真实模拟不同GIS典型绝缘缺陷下局部放电的信号源。
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前期准备流程图；
图3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。
本实施例采用以下技术方案：一种GIS局部放电信号源，包括示波器或采集装置；还包括计算机和局放信号源，计算机与局放信号源之间通信连接；局放信号源包括主控模块、以及与主控模块连接的存储模块、脉冲信号发射模块、显示模块和同步模块；同步模块连接示波器或采集装置。
更进一步地，计算机与局放信号源之间通过串口或网口进行通信；局放信号源既能单独工作也能与计算机配合工作。
一种利用GIS局部放电信号源模拟局部放电的方法，包括以下步骤：首先获取GIS典型绝缘缺陷局部放电信号，提取信号包络图，对包络图进行360等分并以一维数组形式存储于计算机和存储模块中；主控模块收到计算机下发的GIS典型缺陷类型选择结果和缺陷对应的包络信号时，向脉冲信号发射模块和同步模块发出工作通知指令，且同时输出典型缺陷包络信号；典型缺陷包络信号对脉冲信号发射模块发出的脉冲信号进行截取并输出缺陷对应的局放信号；同时同步模块输出同步脉冲用于示波器或者采集装置同步采集；当主控模块收到显示模块下发的GIS典型缺陷类型选择结果时，从存储模块读取缺陷类型对应包络信号；然后向脉冲信号发射模块和同步模块发出工作通知指令，并同时输出典型缺陷包络信号；典型缺陷包络信号对脉冲信号发射模块发出的脉冲信号进行截取并输出缺陷对应的局放信号；同时同步模块输出同步脉冲用于示波器或者采集装置同步采集。
进一步，具体实现的步骤如下：获取GIS典型放电缺陷类型在一个工频周期内的相位-放电幅值信号，对相位-放电幅值信号进行包络图的提取，并存储在计算机内或者存储模块中；在使用局部放电信号源的时候，首先选取缺陷类型对应的相位-放电幅值包络图，所选择的相位-放电幅值包络图与脉冲信号发射模块产生的脉冲信号合成20ms对应缺陷局放信号的相位-放电幅值，从而模拟出与真实缺陷产生的局部放电类似的信号。
进一步，相位-放电幅值包络图360等分并进行一维数组的存储；相位-放电幅值包络图既可以存储在计算机上，也可以存储在存储模块中。
进一步，GIS典型缺陷类型包括金属突出物缺陷、自由金属微粒缺陷、绝缘子表面金属污秽缺陷和绝缘子气隙缺陷；且根据现场的需求会减少缺陷类型或者增加其他缺陷类型；
进一步，脉冲信号发射模块输出脉冲信号。
进一步，同步模块输出一路同步脉冲，即在一个工频周期开始时，发出矩形波用于示波器或者采集装置同步采集。
更进一步，计算机选择不同GIS典型缺陷类型选择结果和缺陷对应的包络信号，显示模块选择不同GIS典型缺陷类型选择结果分别发送至主控模块。
具体实施时，如图1所示，一种GIS局部放电信号源，主要由计算机和局放信号源两部分组成，计算机和局放信号源之间采用串口或网口通信，局放信号源由存储模块、主控模块、脉冲信号发射模块、显示模块和同步模块构成；
而且，局放信号源可以单独工作也可以与计算机配合工作；
如图2所示，而且，计算机和存储模块内预存有GIS典型绝缘缺陷的局部放电信号包络图，并能够根据现场需要对包络图进行添加、减少和修改，其中包络图进行360等分并以一维数组的形式存储；脉冲信号发射模块输出脉冲信号；同步模块输出一路同步脉冲，即在一个工频周期开始的时候，发出矩形波，供示波器或者采集装置同步采集用；
如图3所示，计算机和显示模块可以选择不同GIS典型绝缘缺陷类型，并能够向主控模块发送选择结果；
主控模块收到计算机下发的GIS典型缺陷类型选择结果和缺陷对应的包络信号时，会向脉冲信号发射模块和同步模块发出工作通知指令，并同时输出典型缺陷包络信号；
主控模块接收到显示模块下发的GIS典型缺陷类型选择结果时，会从存储模块读取缺陷类型对应的包络信号，然后向脉冲信号发射模块和同步模块发出工作通知指令，并同时输出典型缺陷包络信号；
GIS局部放电信号源的工作原理：首先需要提前提取GIS的典型绝缘缺陷局部放电信号，并提取信号包络图，对包络图进行360等分并以一维数组的形式存储在计算机和存储模块中，当主控模块收到计算机下发的GIS典型缺陷类型选择结果和缺陷对应的包络信号时，会向脉冲信号发射模块和同步模块发出工作通知指令，并同时输出典型缺陷包络信号；典型缺陷包络信号对脉冲信号发射模块发出的脉冲信号进行截取并输出缺陷对应的局放信号，同时同步模块输出同步脉冲用于示波器或者采集装置同步采集；当主控模块收到显示模块下发的GIS典型缺陷类型选择结果时，会从存储模块读取缺陷类型对应包络信号，然后向脉冲信号发射模块和同步模块发出工作通知指令，并同时输出典型缺陷包络信号；典型缺陷包络信号对由脉冲信号发射模块发出的脉冲信号进行截取并输出缺陷对应的局放信号，同时同步模块输出同步脉冲用于示波器或者采集装置同步采集。
利用上述GIS局部放电信号源模拟局部放电的方法，首先获取GIS典型放电缺陷类型在一个工频周期内的“相位-放电幅值”信号，对“相位-放电幅值”信号进行包络图的提取，并存储在计算机内或者存储模块的内存中，在使用局放信号源的时候，首先选取缺陷类型对应的“相位-放电幅值”包络图，所选择的“相位-放电幅值”包络图与脉冲信号发射源产生的脉冲信号合成20ms对应缺陷局放信号的 “相位-放电幅值”信号，从而模拟出与真实缺陷产生的局部放电类似的信号。
所述的GIS典型缺陷类型包括金属突出物缺陷、自由金属微粒缺陷、绝缘子表面金属污秽缺陷和绝缘子气隙缺陷，但并不局限于这四类，根据现场的需求可能会减少缺陷类型或者增加其他缺陷类型；
所述的“相位-放电幅值”包络图360等分并进行一维数组的存储；
所述的“相位-放电幅值”包络图既可以存储在计算机上，也可以存储在芯片的内存中；
所述的计算机和局放源装置之间的通信为串口或者网口；
所述的局放信号源提供一路同步脉冲，即在一个工频周期开始的时候，发出矩形波，供示波器或者采集装置同步采集用。
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 (9)
1.一种GIS局部放电信号源，包括示波器或采集装置；其特征在于，还包括计算机和局放信号源，计算机与局放信号源之间通信连接；局放信号源包括主控模块、以及与主控模块连接的存储模块、脉冲信号发射模块、显示模块和同步模块；同步模块连接示波器或采集装置。
2.如权利要求1所述的GIS局部放电信号源，其特征在于，计算机与局放信号源之间通过串口或网口进行通信；局放信号源既能单独工作也能与计算机配合工作。
3.一种利用权利要求1所述的GIS局部放电信号源模拟局部放电的方法，其特征在于，包括以下步骤：首先获取GIS典型绝缘缺陷局部放电信号，提取信号包络图，对包络图进行360等分并以一维数组形式存储于计算机和存储模块中；主控模块收到计算机下发的GIS典型缺陷类型选择结果和缺陷对应的包络信号时，向脉冲信号发射模块和同步模块发出工作通知指令，且同时输出典型缺陷包络信号；典型缺陷包络信号对脉冲信号发射模块发出的脉冲信号进行截取并输出缺陷对应的局放信号；同时同步模块输出同步脉冲用于示波器或者采集装置同步采集；当主控模块收到显示模块下发的GIS典型缺陷类型选择结果时，从存储模块读取缺陷类型对应包络信号；然后向脉冲信号发射模块和同步模块发出工作通知指令，并同时输出典型缺陷包络信号；典型缺陷包络信号对脉冲信号发射模块发出的脉冲信号进行截取并输出缺陷对应的局放信号；同时同步模块输出同步脉冲用于示波器或者采集装置同步采集。
4.如权利要求3所述的GIS局部放电信号源模拟局部放电的方法，其特征在于，具体实现的步骤如下：获取GIS典型放电缺陷类型在一个工频周期内的相位-放电幅值信号，对相位-放电幅值信号进行包络图的提取，并存储在计算机内或者存储模块中；在使用局部放电信号源的时候，首先选取缺陷类型对应的相位-放电幅值包络图，所选择的相位-放电幅值包络图与脉冲信号发射模块产生的脉冲信号合成20ms对应缺陷局放信号的相位-放电幅值，从而模拟出与真实缺陷产生的局部放电类似的信号。
5.如权利要求4所述的GIS局部放电信号源模拟局部放电的方法，其特征在于，相位-放电幅值包络图360等分并进行一维数组的存储；相位-放电幅值包络图既可以存储在计算机上，也可以存储在存储模块中。
6.如权利要求3所述的GIS局部放电信号源模拟局部放电的方法，其特征在于，GIS典型缺陷类型包括金属突出物缺陷、自由金属微粒缺陷、绝缘子表面金属污秽缺陷和绝缘子气隙缺陷；且根据现场的需求会减少缺陷类型或者增加其他缺陷类型。
7.如权利要求3所述的GIS局部放电信号源模拟局部放电的方法，其特征在于，脉冲信号发射模块输出脉冲信号。
8.如权利要求3所述的GIS局部放电信号源模拟局部放电的方法，其特征在于，
同步模块输出一路同步脉冲，即在一个工频周期开始时，发出矩形波用于示波器或者采集装置同步采集。
9.如权利要求3所述的GIS局部放电信号源模拟局部放电的方法，其特征在于，计算机选择不同GIS典型缺陷类型选择结果和缺陷对应的包络信号，显示模块选择不同GIS典型缺陷类型选择结果分别发送至主控模块。
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