本發(fā)明涉及一種氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)用局部放電信號衰減特性測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著特高壓電網(wǎng)規(guī)模的不斷發(fā)展，電網(wǎng)的安全性變的尤為重要，對特高壓開關(guān)設(shè)備運(yùn)行可靠性的要求也越來越高。在影響開關(guān)可靠性的因素當(dāng)中，局部放電是影響開關(guān)設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量的一個重要因素，因此隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，局放監(jiān)測技術(shù)被越來越多的應(yīng)用到開關(guān)設(shè)備中。其中特高頻局放監(jiān)測法因其抗干擾能力強(qiáng)和有效性高，在特高壓開關(guān)設(shè)備中應(yīng)用最為廣泛。

而該監(jiān)測法的特點(diǎn)是需要在開關(guān)設(shè)備上布置特高頻局放傳感器，用于采集開關(guān)設(shè)備內(nèi)部的特高頻局放信號。在布置傳感器時，高密度布置造成成本浪費(fèi)，低密度布置會造成放電點(diǎn)監(jiān)測不到或無法識別，起不到監(jiān)測的目的。如何經(jīng)濟(jì)、合理地布置這些特高頻局放傳感器，以保證局放監(jiān)測系統(tǒng)的有效性和準(zhǔn)確性，就需要對GIS產(chǎn)品的局放信號衰減情況進(jìn)行測試。

目前關(guān)于開關(guān)設(shè)備局放特高頻信號衰減量的研究尚處在探索階段，沒有統(tǒng)一的測試標(biāo)準(zhǔn)；同時各個局放設(shè)備制造廠家提出的測試手段又存在很大的差異性，一時間很難達(dá)成共識；國外的開關(guān)和局放設(shè)備廠家則采納了CIGRE的一些建議，采用脈沖電流法和特高頻法進(jìn)行標(biāo)定，但該方法的推廣存在困難。

為了解決以上問題，需要對開關(guān)設(shè)備內(nèi)部的特高頻信號傳播、衰減及變化進(jìn)行研究，本發(fā)明提供了一種氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)用局部放電信號衰減特性測試系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種GIS用局放信號衰減特性測試系統(tǒng)及方法，用于GIS設(shè)備各種型態(tài)局放信號衰減量的測量，有效解決GIS設(shè)備中局放傳感器的布點(diǎn)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種GIS局放信號衰減特性測量系統(tǒng)，包括電磁波發(fā)生裝置、電磁波發(fā)射裝置、電磁波接收裝置，以及上位機(jī)，其中，電磁波發(fā)射裝置和電磁波接收裝置分別連接在待測GIS單元的兩端，電磁波經(jīng)電磁波發(fā)射裝置發(fā)射后，經(jīng)過待測GIS單元，再通過電磁波接收裝置接收，上位機(jī)根據(jù)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得到被測GIS單元的衰減量。

所述電磁波發(fā)射裝置包括發(fā)射天線，所述電磁波接收裝置包括接收天線，所述發(fā)射天線和接收天線分別密封在第一和第二密閉空間內(nèi)。

所述第一和第二密閉空間分別通過過渡筒連接在待測GIS單元兩端。

所述密閉空間在遠(yuǎn)離被測GIS單元的一端端部設(shè)置有吸波材料。

所述吸波材料由若干層吸收大于既定特高頻率段的一組或若干組復(fù)合材料疊加而成。

所述電磁波發(fā)射裝置包括有發(fā)射天線，所述電磁波接收裝置包括有接收天線，所述發(fā)射天線和接收天線配對使用，同一組的發(fā)射天線和接收天線頻帶寬相同，性能參數(shù)相同。

所述電磁波發(fā)射裝置包括有發(fā)射天線，所述電磁波接收裝置包括有接收天線，所述發(fā)射天線和接收天線分別通過同軸電纜與電磁波發(fā)生裝置連接，所述同軸電纜的衰減量小于0.2dB。

所述電磁波發(fā)射裝置包括有發(fā)射天線，所述電磁波接收裝置包括有接收天線，所述發(fā)射天線是用于完成既定特高頻率段電磁波輻射的一個或一組特高頻天線，所述接收天線是用于完成既定特高頻率段電磁波接收的一個或一組特高頻天線。

一種GIS局放信號衰減特性測量方法，在開始測試前，對發(fā)射電纜和接收電纜進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)后，將發(fā)射電纜的一端與發(fā)射天線連接，另一端與電磁波發(fā)生裝置連接，將接收電纜的一端與接收天線連接，另一端與電磁波發(fā)生裝置連接，其中，發(fā)射天線和接收天線分別通過發(fā)射附倉和接收附倉連接在被測GIS單元兩端；開始測試時，電磁波通過發(fā)射端口，通過發(fā)射電纜連續(xù)發(fā)射出發(fā)射天線規(guī)定頻帶的電磁波，發(fā)射天線發(fā)射的電磁波信號通過GIS單元，經(jīng)衰減后，被接收天線接收并通過接收電纜輸入到電磁波發(fā)生裝置的接收端口，電磁波發(fā)生裝置將接收到的信息按照頻率與信號強(qiáng)度的對應(yīng)關(guān)系發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯計(jì)算，對要求的頻段進(jìn)行衰減量計(jì)算，得出被測GIS單元在該天線標(biāo)定的頻段內(nèi)的衰減量。

衰減量的具體計(jì)算方法為：針對單一頻率接收的發(fā)射信號強(qiáng)度和接收信號強(qiáng)度求差，得出該頻率下被測產(chǎn)品的衰減量；然后發(fā)射另一頻率的信號，重復(fù)上述方法，得到另一頻率下的衰減量；通過多次重復(fù)的方式，獲得所求頻帶內(nèi)所有頻率的衰減量，然后對所有頻率的衰減量進(jìn)行平均值計(jì)算，最終求得該頻帶范圍內(nèi)的衰減量平均值。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：本發(fā)明在待測的GIS單元兩端分別連接有電磁波發(fā)射裝置和電磁波接收裝置，通過發(fā)射規(guī)定頻段的電磁波，經(jīng)GIS單元衰減后，經(jīng)過邏輯計(jì)算得到待測GIS單元的衰減量。

【附圖說明】

圖1示出了本發(fā)明的局部放電信號衰減特性測試方法的結(jié)構(gòu)圖。

1、標(biāo)準(zhǔn)信號裝置；2、發(fā)射電纜；3、吸波材料；4、發(fā)射天線；5、發(fā)射附倉；6、過渡筒；

7、被測GIS單元；8、接收附倉；9、接收天線；10、接收電纜；11、上位機(jī)。

【具體實(shí)施方式】

本發(fā)明的目的是提供一種GIS用局部放電信號衰減特性測試系統(tǒng)，用于GIS設(shè)備各種型態(tài)局放信號衰減量的測量，有效解決GIS設(shè)備中局放傳感器的布點(diǎn)問題。

請參閱圖1所示，一種GIS局放信號衰減特性測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由信號發(fā)射單元、信號接收單元、被測GIS單元及上位機(jī)組成。

所述的被測GIS單元即為需要測試的各種GIS型態(tài)。

所述的信號發(fā)射單元包括標(biāo)準(zhǔn)信號裝置1(又叫電磁波發(fā)生裝置)、同軸電纜、吸波材料3、發(fā)射天線4及發(fā)射附倉5。標(biāo)準(zhǔn)信號裝置完成已知頻率、強(qiáng)度的電磁波的輸出，發(fā)射天線4完成已知頻帶電磁波的發(fā)射。

所述的信號接收單元包括標(biāo)準(zhǔn)信號裝置1(又叫電磁波發(fā)生裝置)、同軸電纜、吸波材料3、接收天線9及接收附倉8。接收天線9完成衰減電磁波的接收，標(biāo)準(zhǔn)信號裝置1完成已知頻率電磁波的接收及電磁波信號強(qiáng)度的測量，并將接收到的信息量按照頻率與接收信號強(qiáng)度的對應(yīng)關(guān)系，在裝置的界面上顯示、內(nèi)部存儲、輸出。

所述的上位機(jī)通過其內(nèi)部的應(yīng)用程序，對接受到的測試頻段的衰減量進(jìn)行邏輯運(yùn)算得出被測型態(tài)在天線標(biāo)定頻段范圍內(nèi)的平均衰減量，同時上位機(jī)可以根據(jù)測試需要進(jìn)行計(jì)算頻帶的自由設(shè)定。

所述的邏輯運(yùn)算，是上位機(jī)對單一頻率接收的發(fā)射信號強(qiáng)度和接收信號強(qiáng)度求差，得出該頻率下被測產(chǎn)品的衰減量。然后標(biāo)準(zhǔn)信號裝置發(fā)射另一頻率的信號，上位機(jī)通過上述方式再次得到另一頻率下的衰減量。上位機(jī)通過多次重復(fù)的方式，獲得所求頻帶內(nèi)所有頻率的衰減量，然后對所有頻率的衰減量進(jìn)行平均值計(jì)算，最終求得該頻帶范圍內(nèi)的衰減量平均值。

所述的發(fā)射天線4是指能夠完成既定特高頻率段電磁波輻射的一個或一組特高頻天線，并且該天線的性能參數(shù)已知并滿足測試要求。

所述的接收天線9是指能夠完成既定特高頻率段電磁波接收的一個或一組特高頻天線，并且該天線的性能參數(shù)已知并滿足測試要求。

所述的發(fā)射天線4和接收天線9配對使用，同一組的兩個天線頻帶寬相同，性能參數(shù)相同并且已知。

所述的標(biāo)準(zhǔn)信號裝置1即是已知頻率、強(qiáng)度的電磁波的輸出端，又是已知頻率電磁波的輸入端，同時又能完成輸入電磁波信號強(qiáng)度的測量。

所述的吸波材料3由若干層能夠吸收大于既定特高頻率段的一組或若干組復(fù)合材料疊加而成，固定在發(fā)射天線和接收天線的后部，起到對反射電磁波的吸收和抑制反射作用，吸波材料的表面形狀根據(jù)所測頻帶寬決定。

所述的發(fā)射附倉5和接收附倉8用于固定發(fā)射天線和接收天線，連接被測GIS單元，使整個測試回路中的電磁波能夠在密閉空間進(jìn)行傳播，便于準(zhǔn)確測量電磁波的衰減量。所述發(fā)射附倉和接收附倉通過過渡筒6連接在被測GIS單元的兩端，所述過渡筒的一端和發(fā)射附倉通過螺栓連接，另一端和結(jié)束附倉通過螺栓連接。

發(fā)射附倉5在與過渡筒6連接前，在發(fā)射附倉5的底部安裝寬頻帶的吸波材料3，在發(fā)射附倉5的底部中心安裝發(fā)射天線4，發(fā)射天線4的底部與發(fā)射線纜2的一端連接。發(fā)射線纜2的另一端與標(biāo)準(zhǔn)信號裝置1的發(fā)射端口連接。

接收附倉8在與過渡筒6連接前，在接收附倉8的底部安裝寬頻帶的吸波材料3，在接收附倉8的底部中心安裝接收天線9，接收天線9的底部與接收線纜10的一端連接。接收線纜10的另一端與標(biāo)準(zhǔn)信號裝置1的接收端口連接。

所述的同軸電纜為雙屏蔽射頻線纜，長度小于15米，衰減量小于0.2dB。

在開始測試前，將發(fā)射線纜2和接收線纜10與天線連接的一端，通過雙陰N型接頭對接，利用標(biāo)準(zhǔn)信號裝置1對兩段同軸線纜的衰減量進(jìn)行校準(zhǔn)。然后再將校準(zhǔn)后的兩段同軸線纜分別與發(fā)射、接收天線相連接。

開始測試時，由標(biāo)準(zhǔn)信號裝置1的發(fā)射端口，通過發(fā)射線纜2，連續(xù)發(fā)射出發(fā)射天線4規(guī)定的頻帶的電磁波，發(fā)射信號強(qiáng)度為0dB。發(fā)射天線4發(fā)射的電磁波信號通過被測GIS單元7，經(jīng)過恒定的衰減后，被接收天線9接收并通過接收線纜10輸入到標(biāo)準(zhǔn)信號裝置1的接收端口，標(biāo)準(zhǔn)信號裝置1將接收到的信息量按照頻率與信號強(qiáng)度的對應(yīng)關(guān)系，在分析儀的界面上按照需要格式顯示、存儲。

標(biāo)準(zhǔn)信號裝置1的數(shù)據(jù)輸出端口通過數(shù)據(jù)線與上位機(jī)11連接，上位機(jī)11中的應(yīng)用程序，對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，對要求的頻段進(jìn)行平均衰減量計(jì)算，即可得出被測GIS單元7在該天線標(biāo)定頻段范圍內(nèi)的平均衰減量，其中上位機(jī)11可以根據(jù)測試需要進(jìn)行頻帶的自由設(shè)定。

更換另外一組標(biāo)定頻率段的發(fā)射天線4和接收天線9，重復(fù)測試，即可得出被測型態(tài)7在該組傳感器標(biāo)定頻段范圍內(nèi)的衰減量。將覆蓋既定特高頻段的幾組發(fā)射天線4和接收天線9測試完成后，再將幾組衰減量求平均值，即得出了被測GIS單元7在既定特高頻段內(nèi)的平均衰減量。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選方式對本發(fā)明所作的詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的實(shí)施方式僅限于此，對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的任何簡單修改及等效結(jié)構(gòu)變換或修飾，均屬于本發(fā)明所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。