一种UHF在线监测系统灵敏度在线校核装置及其校核方法与流程

本发明涉及高压电气设备局部放电带电检测装置现场校核技术领域，尤其涉及一种针对特高频局部放电uhf(ultrahighfrequency)在线检测装置的在线校核装置硬件及软件的研究方法。

背景技术：

目前，国内外有关uhf在线检测系统灵敏度现场校核均是基于cigre工作组推荐的校核方法，方法共分为实验室和现场两部分，其中通过实验室测试可以获得5pc等效局部脉冲注入幅值，再将此等效注入脉冲通过现场gis注入。由于现场uhf传感器安装数量较多，且要求对在线检测仪进行周期性校核，靠现场工作人员进行逐一校核，往往需要耗费大量的人力物力，而且对校核的准确度也有很大的影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种uhf在线监测系统灵敏度在线校核装置设计，用于定期对运行中的uhf监测系统灵敏度进行自动校核。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种灵敏度在线校核装置，用于校验特高频在线监测系统，其特征在于包括：

多个在线校核单元，与特高频在线监测系统的传感器和待校核检测系统ocu连接；

在线校核中心处理单元，与所述多个在校校核单元通过光缆连接，接收多个在线校核单元发送的信号。

所述的灵敏度在线校核装置，其中多个在线校核单元包括脉冲信号源、射频开关阵列以及信号调理器；

射频开关阵列分别与脉冲信号源、信号调理器接口连接。

所述的灵敏度在线校核装置，其中脉冲信号源包括脉冲发生器、控制通讯端口、调压模块、电源接口、信号输出接口以及信号源控制接口，其中控制端口和脉冲发生器以及调压模块连接，在控制端口的控制下工作；其中：

调压模块通过电源接口连接电源；

脉冲发生器通过信号输出接口与射频开关阵列的脉冲源接口连接，用来输出脉冲；

控制通讯接口通过信号源控制接口与信号采集控制单元连接，控制脉冲输出；

脉冲发生器与调压模块连接，获得电压，并对电压进行转换，获得输出幅值和重复频率可调的陡脉冲波形，并发送给射频开关阵列。

控制端口的信号源控制接口与信号采集控制单元连接，控制脉冲源输出。

所述的灵敏度在线校核装置，其中射频开关阵列包括多个射频开关组成的开关阵列和控制端口、自检开关、脉冲源接口、自检接口、调理器接口，控制接口、电源接口，其中控制端口与射频开关阵列和控制接口以及电源接口连接；

输入端的每个射频开关为单刀三执开关，工作时分别分时与输出端、脉冲源接口及调理器接口连接；

射频开关阵列的输入端与传感器连接，输出端与ocu单元连接；

自检接口与自检开关以及信号调理器的射频输入接口相连，检测信号调理器模块是否正常工作；

脉冲源接口与脉冲信号源的信号输出接口相连，接收脉冲信号源输出的幅值和重复频率可调的陡脉冲波形；

调理器接口与自检装置的自检信号输入口相连，把经过调理器处理后的幅值和重复频率可调的陡脉冲波形输出到自检装置中；

控制接口连接信号采集控制单元的射频开关阵列控制接口，控制开关阵列开关的开断；

电源接口是为电源模块给射频开关阵列供电的接口；

自检开关与脉冲源接口连接时，可以检测脉冲信号源模块是否正常工作，不自检时，自检开关断开；

所述的灵敏度在线校核装置，其中信号调理器包括射频输入接口，检波输出接口，射频输出接口；

射频输入接口与射频开关阵列中的调理器接口和自检接口连接，检测传感器辐射的脉冲信号和脉冲源输出的自检信号；

检波输出接口与信号采集控制单元的调理器控制接口连接，可以输出放大检波处理后的传感器输出信号，传输给信号采集控制单元，信号采集控制单元也可以通过此接口来控制信号调理器；

射频输出接口为预留端口，用于检修维护信号调理器。

所述的灵敏度在线校核装置，其中多个在线校核单元包括信号采集控制单元，光电转换单元，自检装置；

信号采集控制单元和光电转换单元相连接，自检装置分别和脉冲开关阵列及信号调理器连接。

所述的灵敏度在线校核装置，其中信号采集控制单元包括射频开关阵列，信号源控制接口，调理器控制接口，采集信号输出端口，电源接口；

射频开关阵列控制接口与射频开关阵列的控制端口连接，根据工作状态控制射频开关阵列关断动作以及和输出端(ocu)、脉冲源接口(pg)及调理器接口(au)的连接状态；

信号源控制接口与脉冲信号源的信号源控制接口连接，用于控制脉冲信号源输出幅值和重复频率可调的波形；

调理器控制接口与信号调理器的检波输出接口相连，接收信号调理器输出的检波信号，控制信号调理器的检波信号的放大倍数；

采集信号输出端口与光电转换单元的输入电口连接，把采集后经过放大的检波信号输出给光电转换元件，以及接收处理在线校核中心处理单元的控制命令；

电源接口与电源模块连接，用于给信号采集模块供电。

所述的灵敏度在线校核装置，其中光电转换元件包括输入电口，输出光口，电源接口，预留电口；

输入电口与信号采集控制单元的信号采集输出接口连接，用于接收信号采集控制单元采集到的检波信号和在线校核中心处理单元的控制命令；

输出光口与在线校核中心处理单元相连，将信号采集控制单元的检测结果上传给在线校核中心处理单元；

预留端口用于检修维护用；

电源接口与电源模块连接，用于给光电转换单元供电。

所述的灵敏度在线校核装置，其中自检装置包括单极探针，自检信号输入口，自检信号输出口，其中单极探针分别和自检信号输入口以及自检信号输出口相连；

自检信号输出口与信号调理器的射频输入接口相连，用于检测传感器辐射的脉冲信号和脉冲源输出的自检信号；

自检信号输入端口与射频开关阵列的调理器接口相连，可以辐射传感器输入到射频开关阵列的信号。

所述的一种灵敏度在线校核装置，其中在线校核中心处理单元包括光口和网口两种外部接口，其中网口与待校核uhf监测系统的主ied相连，光口与在线校核单元相连。

所述的一种灵敏度在线校核装置，其中在线校核中心处理单元的主要模块为中心处理主板，解析来自在线校核单元及来待校核uhf监测系统的数据，结合内在数据库及诊断规则，给出校核结果。

一种灵敏度在线校核方法，用于灵敏度在线校核装置校验特高频在线监测系统，其中灵敏度在线校核装置包括多个在线校核单元以及在线校核中心处理单元，其特征在于，包括如下步骤：

步骤s1、收集背景噪声、脉冲信号源发出脉冲信号，根据收集的信号完成在线校核单元自检；

步骤s2、脉冲信号源向传感器注入信号，被注入信号的传感器发送信号给与其相邻的传感器，在线校核单元收集相邻的传感器的背景噪声，根据收集的信号完成传感器校核；

步骤s3、在线校核处理单元收集背景噪声、脉冲信号源发出的脉冲信号，根据收集的信号完成特高频在线监测系统。

所述的灵敏度在线校核方法，其中步骤s1包括如下子步骤：

步骤s11、射频开关阵列si中的si,j保持默认工作状态与输出端的ocu连接，si中的自检开关stsi与脉冲源接口连接；

步骤s12、在开关动作后自检脉冲输出前记录2s传感器检测到的周围环境的背景噪声信号；

步骤s13、信号采集控制单元控制脉冲信号源发出信号；

步骤s14、关闭射频开关阵列中的自检开关；

步骤s15、信号采集控制单元采集幅值和脉冲个数；

步骤s16、信号采集控制单元将采集幅值和脉冲个数上传到在线校核中心处理单元；

步骤s17、校核诊断软件控制在线校核中心处理单元通过对比返回的信号与数据库存储的原始数据，给出自检结果。

所述的灵敏度在线校核方法，其中，步骤s2还包括如下子步骤：

步骤s21、在线中心处理单元通过网络经现场向在线校核单元发出指令。

步骤s22、信号采集控制单元利用电信号控制射频开关阵列，使开关阵列si中的射频开关si,j与其中的脉冲源相连，si+1中的射频开关si+1,j与其中的调理器接口aui+1相连。

步骤s23、脉冲信号源向第i,j个传感器注入信号，第i+1,j个传感器来接收信号。

步骤s23、信号采集控制单元采集传感器i+1,j检测的背景噪声，并将结果上传到在线校核中心处理单元，校核诊断软件记录存储检测到的幅值，持续时间2s。

步骤s24、完成上述步骤后，信号采集控制单元控制脉冲信号源发出重复频率100hz、输出电压10v的波形，持续时间为2s。

步骤s25、信号采集控制单元采集脉冲源发后经调理器aui+1检波放大的波形，并将结果上传到在线校核中心处理单元，校核诊断软件记录存储检测幅值。

步骤s26、上述过程中j＝1,2,3,…,8，首先进行j＝1情况，然后依次轮换j＝2,3,…,8的情况，重复完成上述操作。

步骤s27、对传感器i+2进行校核，重复上述2-5的操作步骤。

步骤s28、因为上述过程中i＝1,2,3,…，重复进行上述操作直至完成全站所有传感器的校核，各开关恢复到默认工作状态。

步骤s29、对比各传感器检测到的注入信号和背景噪声，结合内部数据库，校核诊断软件给出校核结果。

所述的灵敏度在线校核方法，其中，步骤s3还包括如下子步骤：

步骤s31、完成传感器校核后，射频开关阵列中的射频开关恢复默认状态。

步骤s32、信号采集控制单元接收电信号。

步骤s33、信号采集控制单元利用电信号控制射频开关阵列，使射频开关阵列si中的射频开关si,j与脉冲源接口连接，si+1中的射频开关为默认状态。

步骤s34、待校核检测系统ocui+1,j采集存储测试环境周围的背景噪声，持续时间为2s。

步骤s35、完成上述步骤后，信号采集控制单元控制脉冲信号源发出重复频率100hz、输出电压10v的波形，持续时间为2s。

步骤s36、待校核检测系统ocui+1,j采集存储此时由脉冲源发出注入的信号。

步骤s37、待校核检测系统ocui+1,j将采集到的背景噪声和注入信号的结果通过主ied传给在线校核中心处理单元，并解析数据。

步骤s38、上述过程中j＝1,2,3,…,8，首先进行j＝1情况，然后依次轮换j＝2,3,…,8的情况，重复完成上述操作。

步骤s39、完成检测系统i+1后，继续完成检测系统ocui+1,j的校核，重复步骤5-8。

在线校核单元自检的步骤s1-s7要在传感器校核的步骤s1-s9、检测系统校核的步骤s1-s9之前进行

通过上述校核装置以及校核方法可对运行中的uhf监测系统灵敏度进行自动校核。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明在线校核装置安装位置示意图；

图2为在线校核装置内部的示意图；

图3为脉冲信号源的结构示意图；

图4为射频开关阵列的结构示意图；

图5为信号调理器的结构示意图；

图6为信号采集控制单元的结构示意图；

图7为光电转换单元的结构示意图；

图8为电源模块的结构示意图；

图9为自检装置的结构示意图；

图10为在线校核中心处理单元的结构示意图；

附图标记说明：

1—gis；2—传感器；3—在线校核单元；

4—ocu单元；5—主ied或站端综合6—在线校核中心处理单

监测单元；元；

7—脉冲源；8—自检装置；9—信号调理器；

10—信号采集控制单元；11—输入端；12—射频开关阵列；

13—控制端口；14—输出端；15—电源模块。

16—市电接口17—光口18—电口

19—光电转换单元20—信号源控制接口21—电源接口

22—信号输出接口23—电源接口24—控制接口

25—开关阵列26—脉冲源接口27—自检接口

28—调理器接口29—自检开关30—检波输出接口

31—射频输出接口32—射频输入接口33—信号源控制接口

34—调理器控制接口35—射频开关阵列控36—采集信号输出接口

制接口

37—电源接口38—电源接口39—输入电口

40—输出光口41—预留电口42—输出接口

43—市电输入接口44—自检信号输出口45—自检信号输入口

46—中心处理主板47—网口48—显示器

301—脉冲发生器302—控制端口303—调压模块

901—单极探针

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种uhf在线检测系统灵敏度在线校核装置设计，实现对检测单元的校核。

实施例一

本发明实施例提供一种灵敏度在线校核装置，具体地，如图1～图2所示，该灵敏度在线校核装置包括：多个在线校核单元3和在线校核中心处理单元6，其中在线校核单元3包括：脉冲源7、射频开关阵列12、信号调理器9、信号采集控制单元10、光电转换单元19、电源模块15、自检装置8，射频开关阵列12分别和脉冲源7、自检装置8、信号调理器9、信号采集单元10连接。

脉冲源7包括脉冲发生器301，控制端口302以及调压模块303，其中脉冲发生器301以及调压模块连接303在控制端口302的控制下工作；进一步的，调压模块303连接电源(未在图中示出)；脉冲发生器301与调压模块303连接，获得电压，并对电压进行转换，获得输出幅值和重复频率可调的陡脉冲波形，并发送给射频开关。控制端口302的信号源控制接口20与信号采集控制单元连接，控制脉冲源输出。

射频开关阵列14包括多个开关组成的开关阵列25和控制端口13以及自检开关29，其中控制端口13与所述开关阵列连接；输入端11的每个开关为单刀三执开关，工作时分别分时与输出端14、脉冲源接口26及调理器接口28连接，开关阵列的输入端11与传感器连接，输出端14与ocu单元连接；自检接口27与信号调理器9的射频输入接口31相连，检测信号调理器模块是否正常工作；脉冲源接口26与脉冲源7的信号输出接口22相连，接收脉冲信号源输出的幅值和重复频率可调的陡脉冲波形；调理器接口28与自检装置8的自检信号输入口45相连，把经过调理器处理后的幅值和重复频率可调的陡脉冲波形输出到自检装置中；控制接口24连接信号采集控制单元10的射频开关阵列控制接口35，控制开关阵列开关的开断；电源接口23是为电源模块15给射频开关阵列12供电的接口；自检开关29与脉冲源接口26连接时，可以检测脉冲信号源模块是否正常工作，不自检时，自检开关断开；

信号调理器9包括射频输入接口32，检波输出接口30，射频输出接口31，射频输入接口32与射频开关阵列12中的调理器接口28和自检接口27连接，可以检测传感器辐射的脉冲信号和脉冲源输出的自检信号；检波输出接口30与信号采集控制单元10的调理器控制接口34连接，可以输出放大检波处理后的传感器输出信号，传输给信号采集控制单元，信号采集控制单元10也可以通过此接口来控制信号调理器；射频输出接口31为预留端口，用于检修维护信号调理器。

信号采集控制单元10包括射频开关阵列控制接口35，信号源控制接口33，调理器控制接口34，采集信号输出接口36，电源接口37；射频开关阵列控制接口35与射频开关阵列12的控制端口13连接，根据工作状态来可以控制射频开关阵列关断动作以及和输出端11、脉冲源接口26及调理器接口28的连接状态；信号源控制接口33与脉冲源7的信号源控制接口20连接，用于控制信号源开关与输出；调理器控制接口34与信号调理器9的检波输出接口30相连，接收信号调理器输出的检波信号，控制信号调理器的检波信号的放大倍数；采集信号输出端口36与光电转换单元19的输入电口40连接，把采集后经过放大的检波信号和接收处理在线校核中心处理单元的控制命令输出给光电转换元件；电源接口37与电源模块15连接，用于给信号采集模块供电。

光电转换单元包括输入电口39，输出光口40，电源接口38，预留电口41；输入电口39与信号采集控制单元10的采集信号输出接口36连接，用于接收信号采集控制单元采集到的检波信号和在线校核中心处理单元的控制命令；输出光口40与在线校核中心处理单元3通过光口17相连，将信号采集控制单元的检测结果上传给在线校核中心处理单元；预留端口41用于检修维护用；电源接口38与电源模块15连接，用于给光电转换单元供电。

自检装置8包括单极探针901，自检信号输入口45，自检信号输出口44，其中单极探针901分别和自检信号输入口45以及自检信号输出口44相连；自检信号输出口44与信号调理器9的射频输入接口32相连，用于检测传感器辐射的脉冲信号和脉冲源输出的自检信号；自检信号输入端口45与射频开关阵列12的调理器接口28相连，可以辐射传感器输入到射频开关阵列的信号。

电源模块15包括市电输入接口43和dc输出接口42，其中dc输出接口42与脉冲源7、信号采集控制单元10、射频开关阵列12和光电转换单元19的电源接口38连接，将交流电转换成dc12v，用于给上述模块供电，市电接入端口43与市电ac220v通过市电接口16连接，将市电转换成dc12v。

在线校核中心处理单元包括光口17和网口(图中未标出)两种外部接口，其中网口与待校核uhf监测系统的主ied相连，光口17与在线校核单元相连。其中的主要模块为中心处理主板46，解析来自在线校核单元及来待校核uhf监测系统的数据，结合内在数据库及诊断规则，给出校核结果。

在线校核装置功能主要分为在线校核单元自检、传感器校核和检测系统灵敏度校核这三大部分，其中，在线校核单元自检需要在传感器校核和检测系统灵敏度之前进行自检。其中

在线校核单元自检包括如下步骤：

步骤s1、系统软件控制射频开关阵列si中的si,j保持默认工作状态与输出端的ocu连接，si中的自检开关stsi与脉冲源接口连接。

步骤s2、在开关动作后自检脉冲输出前记录一段时间，例如2s的背景噪声信号。

步骤s3、信号采集控制单元控制脉冲信号源发出信号。

例如，发出重复频率例如100hz、输出电压例如5v的波形，并在输出持续一段时间，例如2s后关闭信号源。

信号采集控制单元的信号源控制接口与脉冲信号源的信号源控制接口连接，以此来控制脉冲信号源。

步骤s4、关闭射频开关阵列中的自检开关。

射频开关阵列中的si上的自检开关恢复默认状态；

步骤s5、信号采集控制单元采集幅值和脉冲个数。

脉冲信号源输出的信号依次进入到射频开关阵列、自检装置、信号调理器，最终被信号采集控制单元采集。

步骤s6、信号采集控制单元将采集幅值和脉冲个数上传到在线校核中心处理单元。

步骤s7、在线校核中心处理单元通过对比返回的信号与数据库存储的原始数据，给出自检结果。

在线校核中心处理单元包括中心处理主板，能够解析来自待校核检测系统的数据，并结合内在数据库及诊断规则，给出校验结果。

传感器校核包括如下步骤：

步骤s1、在线中心处理单元通过网络经现场向在线校核单元发出指令。

在线校核单元把指令发送给信号控制单元，使其控制射频开关阵列中的开关状态。

步骤s2、信号采集控制单元利用电信号控制射频开关阵列，使开关阵列si中的射频开关si,j与其中的脉冲源相连，si+1中的射频开关si+1,j与其中的调理器接口aui+1相连。

每一个射频开关阵列有多个输入端口，输入端的每个开关阵列为si，si+1，si+2，其中每个开关阵列的射频开关为单刀三执开关，比如si，j，si+1，j，si+2，j，其中i＝1.2.3...，表示第i个ocu现场采集单元。

步骤s3、脉冲信号源向第i,j个传感器注入信号，第i+1,j个传感器来接收信号。

传感器和射频开关阵列的输入端连接，输入端连接着开关阵列si，si+1，si+2，每个开关阵列中的射频开关与多个传感器连接，比如开关阵列的si与传感器i连接，开关阵列的si+1与传感器i+1连接。

步骤s3、信号采集控制单元采集传感器i+1,j检测的背景噪声，并将结果上传到在线校核中心处理单元，校核诊断软件记录存储检测到的幅值，持续时间2s。

步骤s4、完成上述步骤后，信号采集控制单元控制脉冲信号源发出重复频率例如100hz、输出电压例如10v的波形，持续一段时间，例如2s。

信号采集控制单元的信号源控制接口和脉冲源的信号源控制接口连接。

步骤s5、信号采集控制单元采集脉冲源发后经调理器aui+1检波放大的波形，并将结果上传到在线校核中心处理单元，校核诊断软件记录存储检测幅值。

步骤s6、上述过程中j为自然数，例如j＝1,2,3,…,8，首先进行j＝1情况，然后依次轮换j＝2,3,…,8的情况，重复完成上述操作。

一个ocu中有有多个通道，例如8个通道，j＝1.2.3…8，表示第j路通道。

步骤s7、对传感器i+2进行校核，重复上述2-5的操作步骤。

完成传感器i+1,j校核后，开关阵列si中的开关恢复默认状态，si+1中的射频开关si+1,j与其中的脉冲源接口相连，si+2中的射频开关si+2,j与其中的调理器接口aui+2相连。

步骤s8、因为上述过程中i＝1,2,3,…，重复进行上述操作直至完成全站所有传感器的校核，各开关恢复到默认工作状态。

步骤s9、对比各传感器检测到的注入信号和背景噪声，结合内部数据库，校核诊断软件给出校核结果。

检测系统校核包括如下步骤：

步骤s1、完成传感器校核后，射频开关阵列中的射频开关恢复默认状态。

步骤s2、信号采集控制单元接收电信号。

在线校核中心处理单元通过光电转换单元进行光信号和电信号的相互装换，再把电信号输入给信号采集控制单元。

步骤s3、信号采集控制单元利用电信号控制射频开关阵列，使射频开关阵列si中的射频开关si,j与脉冲源接口连接，si+1中的射频开关为默认状态。

每一个射频开关阵列有多个输入端口，输入端的每个开关阵列为si，si+1，si+2，其中每个开关阵列的射频开关为单刀三执开关，比如si，j，si+1，j，si+2，j，其中i＝1.2.3...，表示第i个ocu现场采集单元。信号采集控制单元利用电信号控制射频开关阵列

步骤s4、待校核检测系统ocui+1,j采集存储测试环境周围的背景噪声，持续时间例如为2s。

步骤s5、完成上述步骤后，信号采集控制单元控制脉冲信号源发出重复频率例如100hz、输出电压例如10v的波形，持续一段时间，例如2s。

步骤s6、待校核检测系统ocui+1,j采集存储此时由脉冲源发出注入的信号。

步骤s7、待校核检测系统ocui+1,j将采集到的背景噪声和注入信号的结果通过主ied传给在线校核中心处理单元，并解析数据。

在线校核中心处理单元包括中心处理主板，能够解析来自待校核检测系统的数据，并结合内在数据库及诊断规则，给出校验结果。

步骤s8、上述过程中j为自然数，例如j＝1,2,3,…,8，首先进行j＝1情况，然后依次轮换j＝2,3,…,8的情况，重复完成上述操作。

步骤s9、完成检测系统i+1后，继续完成检测系统ocui+2,j的校核。

射频开关阵列的每个输入端都有对应的输出端，每个输出端都连接着对应的待校核检测系统ocui+1,j、ocui+2,j、ocui+3,j。

令射频开关阵列si中的射频开关恢复默认状态，si+2中的射频开关si+2,j与其中的ocui+2,j相连，重复上述5-8的操作步骤，完成检测系统ocui+2,j的校核。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。