一種GIS用局放信號衰減特性測試系統及方法與流程

2024-03-06 01:53:15

本發明涉及一種氣體絕緣金屬封閉開關設備(GIS)用局部放電信號衰減特性測試系統。

背景技術：

隨著特高壓電網規模的不斷發展，電網的安全性變的尤為重要，對特高壓開關設備運行可靠性的要求也越來越高。在影響開關可靠性的因素當中，局部放電是影響開關設備運行質量的一個重要因素，因此隨著智能電網的發展，局放監測技術被越來越多的應用到開關設備中。其中特高頻局放監測法因其抗幹擾能力強和有效性高，在特高壓開關設備中應用最為廣泛。

而該監測法的特點是需要在開關設備上布置特高頻局放傳感器，用於採集開關設備內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，低密度布置會造成放電點監測不到或無法識別，起不到監測的目的。如何經濟、合理地布置這些特高頻局放傳感器，以保證局放監測系統的有效性和準確性，就需要對GIS產品的局放信號衰減情況進行測試。

目前關於開關設備局放特高頻信號衰減量的研究尚處在探索階段，沒有統一的測試標準；同時各個局放設備製造廠家提出的測試手段又存在很大的差異性，一時間很難達成共識；國外的開關和局放設備廠家則採納了CIGRE的一些建議，採用脈衝電流法和特高頻法進行標定，但該方法的推廣存在困難。

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

技術實現要素：

本發明提供了一種GIS用局放信號衰減特性測試系統及方法，用於GIS設備各種型態局放信號衰減量的測量，有效解決GIS設備中局放傳感器的布點問題。

為實現上述目的，本發明採用以下技術方案：

一種GIS局放信號衰減特性測量系統，包括電磁波發生裝置、電磁波發射裝置、電磁波接收裝置，以及上位機，其中，電磁波發射裝置和電磁波接收裝置分別連接在待測GIS單元的兩端，電磁波經電磁波發射裝置發射後，經過待測GIS單元，再通過電磁波接收裝置接收，上位機根據接收的數據進行邏輯運算，得到被測GIS單元的衰減量。

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

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。

所述密閉空間在遠離被測GIS單元的一端端部設置有吸波材料。

所述吸波材料由若干層吸收大於既定特高頻率段的一組或若干組複合材料疊加而成。

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

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

所述電磁波發射裝置包括有發射天線，所述電磁波接收裝置包括有接收天線，所述發射天線是用於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，所述接收天線是用於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，對發射電纜和接收電纜進行校準，校準後，將發射電纜的一端與發射天線連接，另一端與電磁波發生裝置連接，將接收電纜的一端與接收天線連接，另一端與電磁波發生裝置連接，其中，發射天線和接收天線分別通過發射附倉和接收附倉連接在被測GIS單元兩端；開始測試時，電磁波通過發射埠，通過發射電纜連續發射出發射天線規定頻帶的電磁波，發射天線發射的電磁波信號通過GIS單元，經衰減後，被接收天線接收並通過接收電纜輸入到電磁波發生裝置的接收埠，電磁波發生裝置將接收到的信息按照頻率與信號強度的對應關係發送給上位機，上位機對接收的數據進行邏輯計算，對要求的頻段進行衰減量計算，得出被測GIS單元在該天線標定的頻段內的衰減量。

衰減量的具體計算方法為：針對單一頻率接收的發射信號強度和接收信號強度求差，得出該頻率下被測產品的衰減量；然後發射另一頻率的信號，重複上述方法，得到另一頻率下的衰減量；通過多次重複的方式，獲得所求頻帶內所有頻率的衰減量，然後對所有頻率的衰減量進行平均值計算，最終求得該頻帶範圍內的衰減量平均值。

與現有技術相比，本發明至少具有以下有益效果：本發明在待測的GIS單元兩端分別連接有電磁波發射裝置和電磁波接收裝置，通過發射規定頻段的電磁波，經GIS單元衰減後，經過邏輯計算得到待測GIS單元的衰減量。

【附圖說明】

圖1示出了本發明的局部放電信號衰減特性測試方法的結構圖。

1、標準信號裝置；2、發射電纜；3、吸波材料；4、發射天線；5、發射附倉；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。

【具體實施方式】

本發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，用於GIS設備各種型態局放信號衰減量的測量，有效解決GIS設備中局放傳感器的布點問題。

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

所述的被測GIS單元即為需要測試的各種GIS型態。

所述的信號發射單元包括標準信號裝置1(又叫電磁波發生裝置)、同軸電纜、吸波材料3、發射天線4及發射附倉5。標準信號裝置完成已知頻率、強度的電磁波的輸出，發射天線4完成已知頻帶電磁波的發射。

所述的信號接收單元包括標準信號裝置1(又叫電磁波發生裝置)、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，標準信號裝置1完成已知頻率電磁波的接收及電磁波信號強度的測量，並將接收到的信息量按照頻率與接收信號強度的對應關係，在裝置的界面上顯示、內部存儲、輸出。

所述的上位機通過其內部的應用程式，對接受到的測試頻段的衰減量進行邏輯運算得出被測型態在天線標定頻段範圍內的平均衰減量，同時上位機可以根據測試需要進行計算頻帶的自由設定。

所述的邏輯運算，是上位機對單一頻率接收的發射信號強度和接收信號強度求差，得出該頻率下被測產品的衰減量。然後標準信號裝置發射另一頻率的信號，上位機通過上述方式再次得到另一頻率下的衰減量。上位機通過多次重複的方式，獲得所求頻帶內所有頻率的衰減量，然後對所有頻率的衰減量進行平均值計算，最終求得該頻帶範圍內的衰減量平均值。

所述的發射天線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，並且該天線的性能參數已知並滿足測試要求。

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，並且該天線的性能參數已知並滿足測試要求。

所述的發射天線4和接收天線9配對使用，同一組的兩個天線頻帶寬相同，性能參數相同並且已知。

所述的標準信號裝置1即是已知頻率、強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度的測量。

所述的吸波材料3由若干層能夠吸收大於既定特高頻率段的一組或若干組複合材料疊加而成，固定在發射天線和接收天線的後部，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所測頻帶寬決定。

所述的發射附倉5和接收附倉8用於固定發射天線和接收天線，連接被測GIS單元，使整個測試迴路中的電磁波能夠在密閉空間進行傳播，便於準確測量電磁波的衰減量。所述發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射附倉通過螺栓連接，另一端和結束附倉通過螺栓連接。

發射附倉5在與過渡筒6連接前，在發射附倉5的底部安裝寬頻帶的吸波材料3，在發射附倉5的底部中心安裝發射天線4，發射天線4的底部與發射線纜2的一端連接。發射線纜2的另一端與標準信號裝置1的發射埠連接。

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的另一端與標準信號裝置1的接收埠連接。

所述的同軸電纜為雙屏蔽射頻線纜，長度小於15米，衰減量小於0.2dB。

在開始測試前，將發射線纜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，利用標準信號裝置1對兩段同軸線纜的衰減量進行校準。然後再將校準後的兩段同軸線纜分別與發射、接收天線相連接。

開始測試時，由標準信號裝置1的發射埠，通過發射線纜2，連續發射出發射天線4規定的頻帶的電磁波，發射信號強度為0dB。發射天線4發射的電磁波信號通過被測GIS單元7，經過恆定的衰減後，被接收天線9接收並通過接收線纜10輸入到標準信號裝置1的接收埠，標準信號裝置1將接收到的信息量按照頻率與信號強度的對應關係，在分析儀的界面上按照需要格式顯示、存儲。

標準信號裝置1的數據輸出埠通過數據線與上位機11連接，上位機11中的應用程式，對接收的數據進行邏輯運算，對要求的頻段進行平均衰減量計算，即可得出被測GIS單元7在該天線標定頻段範圍內的平均衰減量，其中上位機11可以根據測試需要進行頻帶的自由設定。

更換另外一組標定頻率段的發射天線4和接收天線9，重複測試，即可得出被測型態7在該組傳感器標定頻段範圍內的衰減量。將覆蓋既定特高頻段的幾組發射天線4和接收天線9測試完成後，再將幾組衰減量求平均值，即得出了被測GIS單元7在既定特高頻段內的平均衰減量。

以上內容是結合具體的優選方式對本發明所作的詳細說明，不能認定本發明的實施方式僅限於此，對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，凡根據本發明精神實質所作的任何簡單修改及等效結構變換或修飾，均屬於本發明所提交的權利要求書確定的專利保護範圍。