一种便携式特快速暂态高频磁场测量系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种便携式特快速暂态高频磁场测量系统，用于对GIS变电站高频暂态磁场进行测量。该测量系统包括：电磁波接收天线，用于接收GIS开关释放的特快速暂态高频磁场信号；同步触发装置，其输入端与电磁波接收天线的尾端连接，用于在电磁波接收天线的接收信号在预设频率范围内的情况下，输出触发信号；信号处理电路，其输入端也与电磁波接收天线的尾端连接，用于将电磁波接收天线的接收信号处理为数字信号；信号处理器，与同步触发装置以及信号处理电路分别连接，并配置成根据触发信号启动，以对数字信号进行处理。由于信号处理器根据同步触发信号启动，减少了功率消耗，并且节省了存储空间，从而节省了测量系统所需的存储容量。

A portable ultra fast transient high frequency magnetic field measurement system

【技术实现步骤摘要】
一种便携式特快速暂态高频磁场测量系统
本技术涉及电力设备测量
，特别是涉及一种便携式特快速暂态高频磁场测量系统。
技术介绍
随着GIS(GasInsulatedSwitchgear，气体绝缘金属封闭开关设备)变电站在我国电网的应用越来越广泛，电网智能化水平越来越高，变电站电磁兼容问题越来越突出。由于智能变电站合并单元、智能终端等二次设备位于开关场一次设备附近，失去了继保室的屏蔽保护，因此这些基于微机原理的低功率电子装置在变电站发生开关操作、系统短路或者遭受雷击时容易受到电磁干扰，尤其是开关操作产生的空间暂态电磁场TEM(TransientElectromagneticfiled)，其对变电站的安全可靠运行具有很大影响。因此，研制出一种针对GIS开关操作产生的特快速高频暂态电磁场的测量装置对保证智能变电站的可靠、安全运行有着十分重要的意义。GIS变电站开关操作产生的磁场是伴随着开关操作电磁暂态而出现的一种特快速暂态高频磁场，具有磁场脉冲上升沿陡，幅值变化快速、频率高等特点，主要技术指标参数为：频率主要分布在1MHz～60MHz，场强(峰-峰值)范围为80A/m～110A/m，特快速暂态高频磁场的这些特点使得现有的磁场测量技术和装置均不能满足其测量要求。
技术实现思路
本技术的一个目的是要提供一种满足GIS变电站高频暂态磁场测量要求的便携式特快速暂态高频磁场测量系统。本技术一个进一步的目的是要节省测量系统所需的存储容量。本技术另一个进一步的目的是要提高对GIS开关动作时产生的辐射磁场测量的精确性。本技术另一个进一步的目的是要使得测量系统结构更加紧凑，提高便携性。特别地，本技术提供了一种便携式特快速暂态高频磁场测量系统，包括：电磁波接收天线，用于接收GIS开关释放的特快速暂态高频磁场信号；同步触发装置，其输入端与电磁波接收天线的尾端连接，用于在电磁波接收天线的接收信号在预设频率范围内的情况下，输出触发信号；信号处理电路，其输入端也与电磁波接收天线的尾端连接，用于将电磁波接收天线的接收信号处理为数字信号；信号处理器，与同步触发装置以及信号处理电路分别连接，并配置成根据触发信号启动，以对数字信号进行处理。可选地，信号处理电路包括：天线信号接收电路，其输入端与电磁波接收天线的尾端连接，用于对电磁波接收天线的接收信号进行信号调理；电光调制器，与天线信号接收电路的输出端连接，用于将天线信号接收电路的输出信号调制为光信号；第一传输光纤，与电光调制器的光输出口连接，用于输出光信号；第一光电转换电路，与第一传输光纤连接，用于将光信号转换为电信号；采样电路，与光电转换电路以及信号处理器连接，用于对电信号进行采样，得到数字信号。可选地，同步触发装置内设置有光信号输出电路，光信号输出电路被预设频率范围的天线接收信号触发，输出光形式的触发信号；上述测量系统还包括：第二传输光纤，与光信号输出电路，用于输出触发信号；第二光电转换电路，与第二传输光纤连接，用于将触发信号转换为电触发信号，向信号处理器提供。可选地，上述测量系统还包括：屏蔽外壳，其内形成部件安装腔，天线信号接收电路、电光调制器、同步触发装置安装于部件安装腔内；第一传输光纤、第二传输光纤、以及电磁波接收天线从屏蔽外壳穿出。可选地，屏蔽外壳为铝制盒，并通过接地线接地，并且第一传输光纤、第二传输光纤、以及电磁波接收天线从穿出屏蔽外壳的位置处设置有防水密封结构。可选地，电磁波接收天线为环形天线，其信号接收频率范围配置为10kHz～500MHz。可选地，天线信号接收电路包括高输入电阻的快速FET运放，运放的同相输入端连接一PIN限幅器，运放的反相输入端连接为电压跟随器，运放的输出端连接电光调制器。可选地，电光调制器包括：激光器，用于发射激光束，激光束的光参量随天线信号接收电路的输出信号改变；起偏器，用于使激光束入射后变换为线偏振光；铌酸锂晶体，用于将线偏振光分解为两个垂直分量；延迟玻片，用于通过延迟使两个垂直分量产生设定的相位差；以及检偏器，输出产生相位差的光信号。可选地，上述测量系统还包括：显示屏，与信号处理器连接，用于根据数字信号还原出的高频暂态磁场波形；外接存储器接口，与信号处理器连接，用于连接外部存储器，以供数据输出。可选地，第一光电转换电路、第二光电转换电路、信号处理器、同步触发装置、显示屏、外接存储器接口集成在一块PCB板上。本技术的便携式特快速暂态高频磁场测量系统，电磁波接收天线接收GIS开关释放的特快速暂态高频磁场信号，同步触发装置，可以在电磁波接收天线的接收信号在预设频率范围内(该频率范围根据GIS动作时磁场频率设定，可为较高频)的情况下，输出触发信号，响应时间可达纳秒级，使用多点光信号同步触发方式提高抗电磁干扰能力，使得信号处理器根据同步触发信号启动，信号处理电路将电磁波接收天线的接收信号处理为数字信号；信号处理器根据触发信号启动，以对数字信号进行处理。由于信号处理器根据同步触发信号启动，减少了功率消耗，并且节省了存储空间，从而节省了测量系统所需的存储容量。进一步地，本技术的便携式特快速暂态高频磁场测量系统，电磁波接收天线接收GIS开关释放的特快速暂态高频磁场信号，特快速暂态高频磁场信号经天线信号接收电路对接收信号进行信号调理后，由电光调制器调制为光信号。第一光电转换电路将光信号转换为电信号；采样电路对电信号进行采样，信号处理器用于处理并存储采样数据。通过硬件优化，使得测量系统可以满足GIS变电站高频暂态磁场的测量要求。由于采用光信号传输，也避免了在传输过程中干扰以及衰减，从而提供了测量精确性，为评估GIS变电站电磁兼容水平提供了支撑。更进一步地，本技术的便携式特快速暂态高频磁场测量系统中，采样电路(包括A/D转换功能)连接信号处理器，并将第一光电转换电路、第二光电转换电路、信号处理器、同步触发装置、显示屏、外接存储器接口集成在一块PCB板上，缩小了系统体积，提高了可便携性。根据下文结合附图对本技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1是根据本技术一个实施例的便携式特快速暂态高频磁场测量系统的示意图；图2是根据本技术一个实施例的便携式特快速暂态高频磁场测量系统中信号处理电路的示意图；图3是根据本技术一个实施例的便携式特快速暂态高频磁场测量系统中天线信号接收电路的示意图；图4是根据本技术一个实施例的便携式特快速暂态高频磁场测量系统中电光调制器的示意图；...

【技术保护点】
1.一种便携式特快速暂态高频磁场测量系统，其特征在于包括：/n电磁波接收天线，用于接收GIS开关释放的特快速暂态高频磁场信号；/n同步触发装置，其输入端与所述电磁波接收天线的尾端连接，用于在所述电磁波接收天线的接收信号在预设频率范围内的情况下，输出触发信号；/n信号处理电路，其输入端也与所述电磁波接收天线的尾端连接，用于将所述电磁波接收天线的接收信号处理为数字信号；/n信号处理器，与所述同步触发装置以及所述信号处理电路分别连接，并配置成根据所述触发信号启动，以对所述数字信号进行处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种便携式特快速暂态高频磁场测量系统，其特征在于包括：
电磁波接收天线，用于接收GIS开关释放的特快速暂态高频磁场信号；
同步触发装置，其输入端与所述电磁波接收天线的尾端连接，用于在所述电磁波接收天线的接收信号在预设频率范围内的情况下，输出触发信号；
信号处理电路，其输入端也与所述电磁波接收天线的尾端连接，用于将所述电磁波接收天线的接收信号处理为数字信号；
信号处理器，与所述同步触发装置以及所述信号处理电路分别连接，并配置成根据所述触发信号启动，以对所述数字信号进行处理。


2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于所述信号处理电路包括：
天线信号接收电路，其输入端与所述电磁波接收天线的尾端连接，用于对所述电磁波接收天线的接收信号进行信号调理；
电光调制器，与所述天线信号接收电路的输出端连接，用于将所述天线信号接收电路的输出信号调制为光信号；
第一传输光纤，与所述电光调制器的光输出口连接，用于输出所述光信号；
第一光电转换电路，与所述第一传输光纤连接，用于将所述光信号转换为电信号；
采样电路，与所述光电转换电路以及所述信号处理器连接，用于对所述电信号进行采样，得到所述数字信号。


3.根据权利要求2所述的测量系统，其特征在于
所述同步触发装置内设置有光信号输出电路，所述光信号输出电路被所述预设频率范围的天线接收信号触发，输出光形式的所述触发信号；
所述测量系统还包括：
第二传输光纤，与所述光信号输出电路，用于输出所述触发信号；
第二光电转换电路，与所述第二传输光纤连接，用于将所述触发信号转换为电触发信号，向所述信号处理器提供。


4.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于还包括：
屏蔽外壳，其内形成部件安装腔，所述天线信号接收电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨涛，黄良，吴建蓉，朱勇，黄军凯，许逵，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：贵州;52