CN111537936A - 一种高频局部放电信号重构方法及*** - Google Patents

一种高频局部放电信号重构方法及*** Download PDF

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何宁辉
张佩
丁培
马飞越
周秀
郝金鹏
田禄
刘威峰
倪辉
牛勃
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Abstract

本申请公开一种高频局部放电信号重构方法及***。所述方法包括可编程脉冲序列发生装置输出电压波形U1，通过高频耦合发射出去，产生电流I1；高频电流传感器接收局放产生的电流I0，通过自身传输阻抗将局放电流I0转换为示波器能够存储的电压波形U0；可编程脉冲序列发生装置输出的电压波形U1与局放电流I0相同，电流I1与电流I0波形相同，由此实现高频脉冲电流的波形重构。采用本申请提供的高频局部放电信号重构方法及***，能够完整的复现变电站现场真实场景下的典型局部放电信号。

Description

一种高频局部放电信号重构方法及***
技术领域
本申请涉及电气设备局部放电信息处理领域，尤其涉及一种高频局部放电信号重构方法及***。
背景技术
局部放电检测是针对电气设备当前运行状态检测技术中最重要的一项技术手段，针对局部放电检测类仪器的功能进行校验是仪器进行入网检测的首要前提。目前，国内外针对高频局部放电检测仪器的校验主要集中在对高频传感器的性能考核，包括传感器的传输阻抗、灵敏度、线性度等指标，针对高频局部放电检测仪器模式识别功能的校验研究尚未见报道。
高频局部放电检测仪器模式识别功能校验主要通过两种方式进行实现：一种方法就是去变电站现场实测，但是现场局部放电环境复杂多变，实测具有很多不确定性，测试费时费力。另一种方法是设计局部放电典型缺陷模型，通过加压的方式产生局部放电信号，但这种方法不具有稳定性，主要反应在信号幅值不可调节、放电持续性无法保证、放电类型切换麻烦等等。
因此亟需一种基于高频的局部放电信号重构方法，能够完整复现变电站现场真实场景的典型局部放电信号。
发明内容
为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
一种高频局部放电信号重构方法，包括：
可编程脉冲序列发生装置输出电压波形U1，通过高频耦合发射出去，产生电流I1；
高频电流传感器接收局放产生的电流I0，通过自身传输阻抗将局放电流I0转换为示波器能够存储的电压波形U0；
可编程脉冲序列发生装置输出的电压波形U1与局放电流I0相同，电流I1与电流I0波形相同，由此实现高频脉冲电流的波形重构。
如上所述的高频局部放电信号重构方法，其中，局部放电源发生局放产生的电流为I0，电流I0流经高频电流传感器，高频电流传感器作为接收装置，其传输阻抗为Z(jω)，经高频电流传感器转换为示波器可以存储的电压波形U0。
如上所述的高频局部放电信号重构方法，其中，信号输入I0与U0的关系如下式所示：
Uo(jw)＝I0(jw)Z(jw)
其中，Z(jω)为高频电流传感器的传输阻抗。
如上所述的高频局部放电信号重构方法，其中，信号源输出信号波形U1与U0的关系为：
U1(jw)＝U0(jw)/Z(jw)＝I0(jw)
因此U1与原始脉冲电流I0波形相同，U1通过50Ω电阻输出电流I1，I1也与I0波形相同。
本申请还提供一种高频局部放电信号重构***，包括：可编程脉冲序列发生装置、功率分配器、高频电流传感器、示波器和宽频阻抗匹配单元；
可编程脉冲序列发生装置输出的标定信号通过高频同轴馈线连接一个特征阻抗为50Ω的RF功率分配器，将标定信号分为两路输出，其中一路用高频同轴线连接示波器，用以观察可编程脉冲序列发生装置输出，另一路用高频同轴线连接至用于标定高频电流传感器的宽频阻抗匹配单元；其中同轴传输线的特征阻抗均为50Ω。
如上所述的高频局部放电信号重构***，其中，高频耦合工装用于安装被标定高频电流传感器，它是由特征阻抗为50Ω的RF同轴线变形而成的传输线结构。
如上所述的高频局部放电信号重构***，其中，在高频耦合工装中增加一条干扰信号回路，模拟变电站环境下高频干扰信号。
如上所述的高频局部放电信号重构***，其中，高频耦合工装采用50Ω波阻抗的同轴腔体，注入电容C0选用100pF±2％的高频陶瓷电容。
如上所述的高频局部放电信号重构***，其中，高频电流传感器卡装在匹配单元中部，匹配单元的芯线与外壳的尺寸满足特征阻抗为50Ω，外壳的尺寸由输入、输出端子向中心过渡，构成锥形过渡结构，满足宽频匹配要求，匹配单元输出端通过RF同轴电缆接至输入阻抗为50Ω的数字示波器，采集信号源输出的电压/电流波形。
采用本申请提供的高频局部放电信号重构方法及***，能够完整的复现变电站现场真实场景下的典型局部放电信号。
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是本申请实施例提供的高频耦合工装结构图；
图2是高频耦合工装原理图；
图3是高频信号重构过程示意图。
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信号重构***，包括可编程脉冲序列发生装置、功率分配器、高频电流传感器、示波器和宽频阻抗匹配单元；
可编程脉冲序列发生装置输出的标定信号通过高频同轴馈线连接一个特征阻抗为50Ω的RF功率分配器，将标定信号分为两路输出，其中一路用高频同轴线连接示波器，用以观察可编程脉冲序列发生装置输出，另一路用高频同轴线连接至用于标定高频电流传感器的宽频阻抗匹配单元；其中同轴传输线的特征阻抗均为50Ω。
高频耦合工装用于安装被标定高频电流传感器，它是由特征阻抗为50Ω的RF同轴线变形而成的传输线结构，其结构图如图1所示。待检验的电流传感器卡装在匹配单元中部，匹配单元的芯线与外壳的尺寸满足特征阻抗为50Ω，外壳的尺寸由输入、输出端子向中心过渡，构成锥形过渡结构，满足宽频匹配要求，匹配单元输出端通过RF同轴电缆接至输入阻抗为50Ω的数字示波器，采集信号源输出的电压/电流波形。
高频耦合工装采用50Ω波阻抗的同轴腔体，注入电容C0选用100pF±2％的高频陶瓷电容。
根据现场高频局放检测原理，实验室等效的耦合装置实质为50Ω无感电阻匹配的电流环，要求整个电流环路在宽频带范围内进行严格匹配。由于高频局放带电检测装置的校验工装为电流环结构，且与外部回路并无连接，考虑变电站环境下高频干扰信号对校验的影响，因此需要增加一条干扰信号回路，原理图如图2所示，图2中Up-高频局部放电信号、C0-注入电容、Us-干扰信号、Rs-50Ω无感电阻、M0-被检测仪器、M1-示波器、HFCT-高频电流传感器。
当局部放电源发生局放时，伴随放电过程会产生一个很陡的脉冲电流，流经接地引下线时产生磁场，该磁场位于垂直于电流传播方向的平面上；
在电力设备的接地线上连接高频电流传感器和相位信息传感器，用于从高频局部放电信号产生的磁场中耦合能量，通过线圈将耦合的能量转化为电信号，将电信号发送至高频局部放电带电检测仪器。
本申请实施例还提供一种高频局部放电信号重构方法，包括：
Step1、可编程脉冲序列发生装置输出电压波形U1，通过高频耦合发射出去，产生电流I1；
Step2、高频电流传感器接收局放产生的电流I0，通过自身传输阻抗将局放电流I0转换为示波器能够存储的电压波形U0；
Step3、可编程脉冲序列发生装置输出的电压波形U1与局放电流I0相同，电流I1与电流I0波形相同，由此实现高频脉冲电流的波形重构。
具体地，如图3所示的高频信号重构过程示意图，局部放电源发生局放产生的电流为I0，电流I0流经高频电流传感器，高频电流传感器作为接收装置，其传输阻抗为Z(jω)，经高频电流传感器转换为示波器可以存储的电压波形U0；
其中，信号输入I0与U0的关系如式1所示，
Uo(jw)＝I0(jw)Z(jw) (1)
由可编程脉冲序列发生装置输出的电压波形为U1，然后通过高频耦合产生的电流为I1；其中，信号源输出信号波形U1与U0的关系为
U1(jw)＝U0(jw)/Z(jw)＝I0(jw) (2)
即U1与原始脉冲电流I0波形相同，U1通过50Ω电阻输出电流I1，I1也与I0波形与相同，由此实现了高频脉冲电流的波形重构。
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 (9)

1.一种高频局部放电信号重构方法，其特征在于，包括：
可编程脉冲序列发生装置输出电压波形U1，通过高频耦合发射出去，产生电流I1；
高频电流传感器接收局放产生的电流I0，通过自身传输阻抗将局放电流I0转换为示波器能够存储的电压波形U0；
可编程脉冲序列发生装置输出的电压波形U1与局放电流I0相同，电流I1与电流I0波形相同，由此实现高频脉冲电流的波形重构。
2.如权利要求1所述的高频局部放电信号重构方法，其特征在于，局部放电源发生局放产生的电流为I0，电流I0流经高频电流传感器，高频电流传感器作为接收装置，其传输阻抗为Z(jω)，经高频电流传感器转换为示波器可以存储的电压波形U0。
3.如权利要求2所述的高频局部放电信号重构方法，其特征在于，信号输入I0与U0的关系如下式所示：
Uo(jw)＝I0(jw)Z(jw)
其中，Z(jω)为高频电流传感器的传输阻抗。
4.如权利要求3所述的高频局部放电信号重构方法，其特征在于，信号源输出信号波形U1与U0的关系为：
U1(jw)＝U0(jw)/Z(jw)＝I0(jw)
因此U1与原始脉冲电流I0波形相同，U1通过50Ω电阻输出电流I1，I1也与I0波形相同。
5.一种高频局部放电信号重构***，其特征在于，包括：可编程脉冲序列发生装置、功率分配器、高频电流传感器、示波器和宽频阻抗匹配单元；
可编程脉冲序列发生装置输出的标定信号通过高频同轴馈线连接一个特征阻抗为50Ω的RF功率分配器，将标定信号分为两路输出，其中一路用高频同轴线连接示波器，用以观察可编程脉冲序列发生装置输出，另一路用高频同轴线连接至用于标定高频电流传感器的宽频阻抗匹配单元；其中同轴传输线的特征阻抗均为50Ω。
6.如权利要求5所述的高频局部放电信号重构***，其特征在于，高频耦合工装用于安装被标定高频电流传感器，它是由特征阻抗为50Ω的RF同轴线变形而成的传输线结构。
7.如权利要求6所述的高频局部放电信号重构***，其特征在于，在高频耦合工装中增加一条干扰信号回路，模拟变电站环境下高频干扰信号。
8.如权利要求6所述的高频局部放电信号重构***，其特征在于，高频耦合工装采用50Ω波阻抗的同轴腔体，注入电容C0选用100pF±2％的高频陶瓷电容。
9.如权利要求5所述的高频局部放电信号重构***，其特征在于，高频电流传感器卡装在匹配单元中部，匹配单元的芯线与外壳的尺寸满足特征阻抗为50Ω，外壳的尺寸由输入、输出端子向中心过渡，构成锥形过渡结构，满足宽频匹配要求，匹配单元输出端通过RF同轴电缆接至输入阻抗为50Ω的数字示波器，采集信号源输出的电压/电流波形。
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