一种特高频局放仪自动校准系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种特高频局放仪自动校准系统及方法，所述系统包括校准信号发生器、UHF局放传感器和被校准的特高频局放仪，特高频局放仪连接UHF局放传感器，所述校准信号发生器的高频信号输出连接至一个GTEM小室的信号输入同轴接头，UHF局放传感器放置在GTEM小室中央，在GTEM小室中央设置有一个场强探头，场强探头连接一个在GTEM小室外设置的示波器，示波器的输出信号连接一个控制器，控制器连接控制校准信号发生器。本发明专利技术对特高频局放仪校准进行硬件部分的实时控制、数据采集与处理显示。该系统可靠性高，能够做到实时测量，提高校准工作效率，为特高频局放仪自动校准提高提供了一种可行方法，校准精度高，控制方法简单。

An automatic calibration system and method for UHF PD instrument

The present invention discloses an automatic calibration system and method for a special high frequency amplifier. The system includes a calibration signal generator, a UHF local discharge sensor and a calibrated UHF AMPLIFIER. The UHF amplifier is connected to a UHF local discharge sensor. The high frequency signal output of the calibrated signal generator is connected to a signal transmission in a GTEM chamber. In the coaxial joint, the UHF placement sensor is placed in the center of the GTEM chamber, and a field intensity probe is set in the center of the GTEM chamber. The field intensity probe connects a oscilloscope set in the small outside of the GTEM. The output signal of the oscilloscope is connected to a controller, and the controller connects to control the calibration signal generator. The invention controls the hardware part of the UHF PD instrument in real time, data acquisition and processing display. The system has high reliability, can achieve real-time measurement, improve the efficiency of calibration, and provides a feasible method for automatic calibration and improvement of UHF apparatus, with high calibration precision and simple control method.

【技术实现步骤摘要】
一种特高频局放仪自动校准系统及方法
本专利技术涉及一种特高频局放仪自动校准系统及方法，是基于C#平台的实时控制、数据采集与处理显示的特高频局放仪自动校准系统及方法。
技术介绍
对于实验室条件下的特高频局放仪使用特高频传感器校准，国内外尚没有统一的评价标准，也没有一种广泛认可的性能测试方法。目前应用较多的是将传感器直接放置在安装了各类局部放电缺陷的变压器或者GIS模型上进行特高频局放仪的检测有效性评价，包括信噪比，灵敏度和增益等，但局部放电缺陷模型自身固有的差异化导致测试结果分散性较大。英国DMA公司通过向GTEM小室注入标准脉冲信号，并将从传感器接收到的脉冲信号进行傅里叶分解的方法来测试传感器的等效高度，但由于脉冲信号经过傅里叶分解后特高频信号频段能量较弱，特别在500MHz以上的信号强度不足，在背景噪声的影响下会导致输出/输入系统传递函数自身引起的测量误差偏大，难以满足试验检测对准确性和可复现性的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种特高频局放仪自动校准系统及方法，。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种特高频局放仪自动校准系统，包括校准信号发生器和被校准的特高频局放仪，特高频局放仪包括有一个UHF局放传感器，其中，所述校准信号发生器的高频信号输出连接至一个GTEM小室的信号输入同轴接头，UHF局放传感器放置在GTEM小室中央，在GTEM小室中央设置有一个场强探头，场强探头连接一个在GTEM小室外设置的示波器，示波器的输出信号连接一个控制器，控制器连接控制校准信号发生器。方案进一步是：所述GTEM小室有效测试区域不小于60cm×60cm×30cm，场强探头直径不大于6cm。一种特高频局放仪自动校准方法，是基于特高频局放仪自动校准系统的自动校准方法，所述系统包括校准信号发生器和被校准的特高频局放仪，特高频局放仪包括有一个UHF局放传感器，所述校准信号发生器的高频信号输出连接至一个GTEM小室的信号输入同轴接头，UHF局放传感器放置在GTEM小室中央，在GTEM小室中央设置有一个场强探头，场强探头连接一个在GTEM小室外设置的示波器，示波器的输出信号连接一个控制器，控制器连接控制校准信号发生器控制发出高频信号，特高频局放仪根据测得的高频信号分别进行灵敏度测试、线性度误差测试、稳定性测试；其特征在于，所述控制器设置有一个控制界面，从控制界面选择进入特高频局放仪的灵敏度测试控制流程、线性度误差测试控制流程、稳定性测试控制流程；所述灵敏度测试控制流程是：a.通过校准信号发生器向GTEM小室发送一个带有电压幅值输出的标准高频信号，控制器由场强探头接收标准高频信号在GTEM小室引起的电场强度，控制器将接收的电场强度与校准信号发生器发出信号进行比较稳定GTEM小室电场强度；b.在GTEM小室电场强度稳定之后，观察确定UHF局放传感器传到特高频局放仪的电压信号，当确定检测到信号后，启动校准信号发生器输出自动增强功能，并通过示波器开始记录从场强探头侧得的GTEM小室电场强度幅值变化，所述自动增强功能是根据设置每次电压幅值增大的阶梯及间隔时间输出增大电场强度，直到特高频局放仪检测不到该信号，此时的电场强度为特高频局放仪的检测灵敏度；所述线性度误差测试控制流程是：a.通过校准信号发生器向GTEM小室发送一个带有电压幅值输出的标准高频信号，控制器由场强探头接收标准高频信号在GTEM小室引起的电场强度，控制器将接收的电场强度与校准信号发生器发出信号进行比较稳定GTEM小室电场强度；b.在GTEM小室电场强度稳定之后，控制校准信号发生器在UHF传感器频率测试范围内产生不同频率的标准正弦信号，通过示波器记录GTEM小室电场强度随不同频率的标准正弦信号的幅值变化，取预先通过控制界面输入的多个频率点对标准正弦信号与校准信号发生器产生不同频率的标准正弦信号比较进行电场强度幅值校准，特高频局放仪通过UHF局放传感器侧量校准后的所述标准正弦信号，将侧得的校准后的所述标准正弦信号与示波器记录的GTEM小室电场强度随不同频率的标准正弦信号的幅值变化作对比获得所述线性度误差；所述稳定性测试控制流程是：a.通过校准信号发生器向GTEM小室发送一个带有电压幅值输出的标准高频信号，控制器由场强探头接收标准高频信号在GTEM小室引起的电场强度，控制器将接收的电场强度与校准信号发生器发出信号进行比较稳定GTEM小室电场强度；b.在GTEM小室电场强度稳定之后，特高频局放仪通过UHF局放传感器侧得一个频率数据A；c.GTEM小室电场强度稳定至少持续4小时后，特高频局放仪通过UHF局放传感器再次侧得一个频率数据B，将频率数据B与频率数据A比较，频率数据B与频率数据A的差值的%比作为变化率为特高频局放仪的稳定性指标。方案进一步是：所述控制界面通过发送SCPI指令到校准信号发生器实现对校准信号发生器的控制。方案进一步是：所述控制界面是在windows平台VisualStudio2012应用程序开发环境下由C﹟进行编程形成的控制界面。方案进一步是：所述控制界面中生成设置有EXCEL表格，C﹟进行编程中通过SCPI命令将示波器记录GTEM小室电场强度幅值变化实时送入EXCEL表格，所述灵敏度测试控制流程由EXCEL表格获取检测灵敏度数据，所述线性度误差测试控制流程由EXCEL表格制作GTEM小室电场强度随不同频率的标准正弦信号的幅值变化曲线，所述幅值变化曲线用于与特高频局放仪测量的数据进行比较获得所述线性度误差。方案进一步是：所述由EXCEL表格获取检测灵敏度数据是通过C﹟中的OLEDB方式调取EXCEL文件内容实现获取检测灵敏度数据，所述制作GTEM小室电场强度随不同频率的标准正弦信号的幅值变化曲线是通过C﹟中的OLEDB方式调取EXCEL文件数据，而后制作GTEM小室电场强度随不同频率的标准正弦信号的幅值变化曲线。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：对特高频局放仪校准系统进行硬件部分的实时控制、数据采集与处理显示。该系统可靠性高，能够做到实时测量，提高校准工作效率，对特高频局放仪进行准确检测，检测其灵敏度、线性度、稳定性指标。为特高频局放仪自动校准提高提供了一种可行方法，校准精度高，控制方法简单。下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细描述。附图说明图1为本专利技术系统结构示意图。具体实施方式实施例1：一种特高频局放仪自动校准系统，参见图1，包括校准信号发生1、UHF局放传感器2和被校准的特高频局放仪3，UHF局放传感器作为特高频局放仪附件与特高频局放仪连接，其中，所述校准信号发生器的高频信号输出连接至一个GTEM小室4的信号输入同轴接头5，UHF局放传感器放置在GTEM小室中央，在GTEM小室中央设置有一个场强探头6，场强探头连接一个在GTEM小室外设置的示波器7，示波器的输出信号连接一个控制器8，控制器连接控制校准信号发生器。其中的UHF局放传感器是已经交准过的参考传感器，校准信号发生器产生频率300MHz～3GHz且最大输出功率达到+18dBm的信号，在经过特高频功率放大器放大后能在对应的场环境中产生不小于10V/m的电场，其同轴接头应具备较高的频率特性。GTEM小室采用球面单椎结构，内侧壁设置吸波材料，吸波材料显著减少了电磁波的反射，当电磁波能量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种特高频局放仪自动校准系统，包括校准信号发生器和被校准的特高频局放仪，特高频局放仪包括有一个UHF局放传感器，其特征在于，所述校准信号发生器的高频信号输出连接至一个GTEM小室的信号输入同轴接头， UHF局放传感器放置在GTEM小室中央，在GTEM小室中央设置有一个场强探头，场强探头连接一个在GTEM小室外设置的示波器，示波器的输出信号连接一个控制器，控制器连接控制校准信号发生器。

【技术特征摘要】
1.一种特高频局放仪自动校准系统，包括校准信号发生器和被校准的特高频局放仪，特高频局放仪包括有一个UHF局放传感器，其特征在于，所述校准信号发生器的高频信号输出连接至一个GTEM小室的信号输入同轴接头，UHF局放传感器放置在GTEM小室中央，在GTEM小室中央设置有一个场强探头，场强探头连接一个在GTEM小室外设置的示波器，示波器的输出信号连接一个控制器，控制器连接控制校准信号发生器。2.根据权利要求1所述的特高频局放仪自动校准系统，其特征在于，所述GTEM小室有效测试区域不小于60cm×60cm×30cm，场强探头直径不大于6cm。3.一种特高频局放仪自动校准方法，是基于特高频局放仪自动校准系统的自动校准方法，所述系统包括校准信号发生器和被校准的特高频局放仪，特高频局放仪包括有一个UHF局放传感器，所述校准信号发生器的高频信号输出连接至一个GTEM小室的信号输入同轴接头，UHF局放传感器放置在GTEM小室中央，在GTEM小室中央设置有一个场强探头，场强探头连接一个在GTEM小室外设置的示波器，示波器的输出信号连接一个控制器，控制器连接控制校准信号发生器控制发出高频信号，特高频局放仪根据测得的高频信号分别进行灵敏度测试、线性度误差测试、稳定性测试；其特征在于，所述控制器设置有一个控制界面，从控制界面选择进入特高频局放仪的灵敏度测试控制流程、线性度误差测试控制流程、稳定性测试控制流程；所述灵敏度测试控制流程是：a.通过校准信号发生器向GTEM小室发送一个带有电压幅值输出的标准高频信号，控制器由场强探头接收标准高频信号在GTEM小室引起的电场强度，控制器将接收的电场强度与校准信号发生器发出信号进行比较稳定GTEM小室电场强度；b.在GTEM小室电场强度稳定之后，观察确定UHF局放传感器传到特高频局放仪的电压信号，当确定检测到信号后，启动校准信号发生器输出自动增强功能，并通过示波器开始记录从场强探头侧得的GTEM小室电场强度幅值变化，所述自动增强功能是根据设置每次电压幅值增大的阶梯及间隔时间输出增大电场强度，直到特高频局放仪检测不到该信号，此时的电场强度为特高频局放仪的检测灵敏度；所述线性度误差测试控制流程是：a.通过校准信号发生器向GTEM小室发送一个带有电压幅值输出的标准高频信号，控制器由场强探头接收标准高频信号在GTEM小室引起的电场强度，控制器将接收的电场强度与校准信号发生器发出信号进行比较稳定GTEM小室电场强度...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦金飞，陈迪，朱琦，张军，周玮，余雪芹，王旭，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34