一种局部放电超高频信号模拟源制造技术

一种局部放电超高频信号模拟源，包括装设在屏蔽铁箱内、依次连接的USB模块(1)、可调频选择的高频正弦信号发生器(2)、信号调制模块(3)、信号放大模块(4)和发射天线(5)，所述的USB模块还直接输出包络信号至信号调制模块(3)，另有过零比较器(6)经单刀双掷开关(7)输入第一互感器(8)或第二互感器(9)的信号，第一互感器(8)或第二互感器(9)分别外接60V和220V市电，还有外接220V市电的电源(10)给各模块供电，发射天线(5)输出各种局部放电UHF信号。本实用新型专利技术具有广泛的应用性并与工程结合紧密，能模拟GIS、变压器内不同类型的局部放电的UHF信号，产生的信号准确性高，装置结构简单，便于操作。

【技术实现步骤摘要】
一种局部放电超高频信号模拟源
本技术涉及一种局部放电超高频(UHF)信号模拟源。
技术介绍
目前，我国电力系统发展速度不断加快，对系统运行的安全性和可靠性的要求也越来越高。由于大型电力设备事故的危害性巨大，突发性停电事故会造成巨大的经济损失和不良的社会影响。大量故障统计分析表明，绝缘事故是大型电力设备产生故障的主要原因，而局部放电(PD)是引起绝缘故障以及老化的最重要原因之一。 局部放电是在高电场强度下，在绝缘体内电气强度较低部位发生的放电现象。局部放电过程中会产生各种电现象，如电脉冲、电磁辐射，并伴随有电荷的转移和电能的损耗，同时也会产生各种非电的信息，如产生声波、发光、发热以及产生一些新的生成物。GIS、变压器等电力设备局部放电检测按检测的物理量性质分为电测法和非电测法，包括脉冲电流法、超声波检测法、光检测法、化学检测法、甚高频法、超高频法等检测方法,这些检测方法都各有其优缺点，在现场也得到不同程度的应用。其中超高频法(UHF法)作为局部放电检测的一种新方法，因为其有传统电测法以及其他非电测法没有一系列优点，是当前在线监测非常有前途的一种监测局部放电的方法。 不同电力设备引起ro的原因不尽相同，其产生的ro缺陷也各不相同，就是同一设备内部ro缺陷的物理模型也不一样。例如对于gis ro就可以分为高压导体金属突出物缺陷、自由金属微粒缺陷、绝缘表面固定金属微粒缺陷、气隙缺陷四大类；变压器ro有绕组中部油-隔板绝缘中油隙放电；绕组端部油隙放电；接触绝缘导线和绝缘纸(引线绝缘、搭接绝缘)的油隙放电；引线、搭接线等油纸绝缘中的局部放电；线圈间(纵绝缘)的油隙放电；匝间绝缘局部击穿；绝缘纸沿面滑闪放电等七类。 在用UHF法对各类PD缺陷进行研究时，除去设备现场实验外，必然要进行大量模拟实验，不同的ro缺陷其局放信号不尽相同，它们局放时所产生的脉冲电流的上升时间、脉冲持续时间并不一样，由脉冲电流所激发的UHF信号在波形、时域分布等方面也有较大差异，需要对不同的ro缺陷建立不同的物理模型。不同的绝缘缺陷发生ro时所激发的UHF信号类型虽然不一样，但是对于同一缺陷，其UHF信号具有统计规律，尤其在工频周期内，其会呈现出特定的时域、频域分布特性。而UHF法在实际运用到在线监测系统之前，必须在实验室或现场进行一系列模拟实验，测试UHF传感器的各种性能。因此通过研究UHF信号模拟源可以近似模拟真实的各种ro UHF信号。 由于局部放电超高频信号频率在0.3-3GHZ，其模拟信号源必须是脉冲源，根据所查阅的文献，目前没有针对单一的某种局部放电的UHF信号源，目前存在的信号源是针对单纯的超高频信号的脉冲源，只能模拟具有UHF信号的陡度(上升、下降沿)、单个UHF信号脉宽的信号。但是其产生的模拟信号的频率、幅值都不能调节，也不具备ro的工频特性。而且一般局部放电都是在电力系统工频电压下发生的，因此不同类型ro激发的UHF信号具有特定工频相位特性，这些工频对于分析ro的类型、定量、发展阶段等研究都很重要。 因此，研究一种局部放电UHF信号模拟源，能模拟GIS、变压器等不同局部放电模式的UHF信号，那么将会非常方便各类UHF模拟实验的顺利进行，但是目前并没有专门针对各类局部放电模式的模拟信号源。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题，就是提供一种局部放电超高频信号模拟源，该模拟源能模拟产生GIS、变压器等电力设备不同局部放电模式:金属突出物缺陷、自由金属微粒缺陷、绝缘子表面金属污染物缺陷和绝缘子与高压导体间气隙缺陷发生局部放电时所激发出来的UHF信号，且产生的模拟信号频率可调、功率可调、脉冲数可调，不仅包含0.3-1.5GHz的超高频电磁波信号，并且信号具有局部放电在一个工频周期的分布特性。 解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是: 一种局部放电超高频信号模拟源，其特征是:包括装设在屏蔽铁箱内、依次连接的USB模块1、可调频选择的高频正弦信号发生器2、信号调制模块3、信号放大模块4和发射天线5，所述的USB模块还直接输出包络信号至信号调制模块3，另有过零比较器6经单刀双掷开关7输入第一互感器8或第二互感器9的信号，第一互感器8或第二互感器9分别外接60V和220V市电，还有外接220V市电的电源10给各模块供电，发射天线5输出各种局部放电UHF信号。 所述的信号调制模块为乘法模块，所述的可调频选择的高频正弦信号发生器调频方式为旋钮控制或者压控方式，所述的天线为宽频全向天线。 所述的可调频选择的高频正弦信号发生器2通过旋调频钮11调频、信号放大模块4通过功率调节旋钮12调节功率。 本信号源的工作原理过程: 1)获取不同局部放电类型所需的工频包络线的采样数据，并以数组的形式储存至USB内，这里的工频包络线是通过进行大量的现场实验和实验室实验得到真实的局部放电UHF信号，然后通过软件处理，将得到的UHF信号数据处理成txt格式的数组存至电脑的硬盘中，这些数组按照类型依次命名，通过Labview软件可以方便的调取； 2)对USB模块产生的工频包络线，本信号源采用的是软硬件相结合的方式，工频包络线的产生也是软硬件结合组成虚拟仪器，其中软件采用LabvieW2012，硬件则是USB模块，发出的是存储的txt格式的包络线；局部放电信号的包络线与高频正弦发生器产生的高频正弦信号输入信号乘法模块，将两路信号相乘； 3)相乘后的数字信号输入至信号放大模块，进过放大、滤波； 4)放大后的信号经过电缆输出至发射天线，从而输出局部放电不同模式下的超高频模拟信号。 所述的USB模块除了产生工频包络线，其还兼有控制高频正弦发生器产生的高频正弦信号频率的功能，采用旋钮控制或者压控方式，这使得操作简便，精确，并且UHF信号的频段为300MHz-3GMz，该信号包含工频参考信息，其幅值、频率、脉冲数目可调。 由于所模拟的局部放电信号模式多样，信号的频段为300MHz_3GHz,信号的幅值、功率也有所变化，这就要求发射天线拥有良好的带宽，增益和辐射效率等，因此选择能满足要求的宽频全向天线作为发射天线。 信号源通过电脑(USB模块)控制，所有硬件设备均装在铁箱内，人工操作电脑便可以产生所需要的局部放电所激发UHF模拟信号，进行实验。 [0021 ] 有益效果:本技术通过USB模块进行控制，将各种局部放电波形UHF信号的包络线与高频正弦信号在信号调制模块相乘，得到的波形经过放大、滤波后经天线输出，能比较真实的模拟各种不同模式的局部放电UHF信号；本技术具有广泛的应用性并与工程结合紧密，能模拟GIS、变压器内不同类型的局部放电的UHF信号，产生的信号准确性高，装置结构简单，便于操作。 【附图说明】 下面将结合附图对本技术作进一步的详细描述。 图1为本技术的局部放电UHF信号模拟源组成和连接关系示意图； 图2a为本技术输出的金属突出物缺陷波形0-2000ns的UHF信号示意图； 图2b为本技术输出的金属突出物缺陷波形0_900ns的UHF信号示意图； 图3a为本技术输出的自由金属微粒缺陷波形0_500ns的UHF信号示意图； 图3b为本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种局部放电超高频信号模拟源，其特征是：包括装设在屏蔽铁箱内、依次连接的USB模块(1)、可调频选择的高频正弦信号发生器(2)、信号调制模块(3)、信号放大模块(4)和发射天线(5)，所述的USB模块还直接输出包络信号至信号调制模块(3)，另有过零比较器(6)经单刀双掷开关(7)输入第一互感器(8)或第二互感器(9)的信号，第一互感器(8)或第二互感器(9)分别外接60V和220V市电，还有外接220V市电的电源(10)给各模块供电，发射天线(5)输出各种局部放电UHF信号。

【技术特征摘要】
1.一种局部放电超高频信号模拟源，其特征是:包括装设在屏蔽铁箱内、依次连接的USB模块(I)、可调频选择的高频正弦信号发生器(2)、信号调制模块(3)、信号放大模块(4)和发射天线(5)，所述的USB模块还直接输出包络信号至信号调制模块(3)，另有过零比较器(6)经单刀双掷开关(7)输入第一互感器(8)或第二互感器(9)的信号，第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：林春耀，柯春俊，杨贤，饶章权，欧小波，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：广东;44