信号调理器的检测设备以及方法
【专利摘要】本发明公开了一种信号调理器的检测设备以及方法。其中，该设备包括：检测单元，设置在信号调理器的前端，用于将生成的检测信号输出至所述信号调理器；处理单元，与所述信号调理器的信号输出端口连接，用于基于所述信号调理器输出的信号，判断所述信号调理器是否发生故障。通过上述实施例，解决了离线测量局部放电UHF监测系统核心组件信号调理器的测试过程繁琐、现场实施困难以及破坏原有监测系统完整性的问题。
【专利说明】
信号调理器的检测设备以及方法
技术领域
[0001]本发明涉及检测设备领域，具体而言，涉及一种信号调理器的检测设备以及方法。 【背景技术】
[0002]局部放电作为检测高压电气设备绝缘故障的有效方法，在电力系统状态监测领域得到越来越广泛的应用。在局部放电诸多的检测方法中，特高频法(U1 tra Hi gh Frequency，即UHF)以其抗干扰性好、灵敏度高、可定位、和可在线实施等优点，已经在气体绝缘变电站(Gas Insulated Substat1n,即GIS)变压器等高压电气设备局部放电的检测技术中应用最为广泛。
[0003]目前局部放电特高频检测系统工程应用中以便携式带电检测设备和固定式在线监测设备两个方向，随着智能电网的飞速发展和物联网理念的渗入，电气设备的状态监测已成为当下设备检修的热点方向，局部放电固定式监测系统也得到广泛推广应用。与此同时，大量的工程应用案例也暴漏了固定式监测系统现场故障率高、和数据误差率大等较为严重的问题，对监测装置运行可靠性和自检性能的要求越来越高。
[0004]信号调理器是局部放电UHF监测系统的核心组件，其性能直接影响整个监测系统的工作能力和数据精度，监测系统7*24h长期户外运行面临的温湿变化以及剧烈的电磁干扰都会耦合至信号调理器部分，对信号调理器性能造成一定程度干扰，加强信号调理器的性能检测对保证整个监测系统稳定性的意义不言而喻。
[0005]为了对检测信号调理器的性能，传统做法是将信号调理器从监测系统中拆除，然后利用网络分析仪对其射频增益曲线和检波动态范围进行测试，以确定其性能好坏，该方法测试过程繁琐，且需要事先拆出信号调理器进行离线测量，破坏原有系统完整性，与在线监测系统理念相悖，现场实施困难。
[0006]针对上述离线测量局部放电UHF监测系统核心组件信号调理器的测试过程繁琐、 现场实施困难以及破坏原有监测系统完整性的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0007]本发明实施例提供了一种信号调理器的检测设备以及方法，以至少解决离线测量局部放电UHF监测系统核心组件信号调理器的测试过程繁琐、现场实施困难以及破坏原有监测系统完整性的问题。
[0008]根据本发明实施例的一个方面，提供了一种信号调理器的检测设备，该设备包括: 检测单元，设置在信号调理器的前端，用于将生成的检测信号输出至所述信号调理器;处理单元，与所述信号调理器的信号输出端口连接，用于基于所述信号调理器输出的信号，判断所述信号调理器是否发生故障。
[0009]进一步地，所述检测单元包括:开关装置;信号发生器;控制器，用于在接收到检测指令时，控制所述开关装置接通所述信号发生器与所述信号调理器之间的通讯，并指示所述信号发生器生成所述检测信号。
[0010]进一步地，所述开关装置为单刀双掷开关，所述单刀双掷开关的不动端连接于所述信号调理器的信号输入端口，其中，所述控制器在接收到所述检测指令时，控制所述单刀双掷开关的动端与所述信号发生器的信号输出端口连接。
[0011]进一步地，所述控制器在接收到工作指令时，控制所述单刀双掷开关的动端与射频信号输入端口连接。
[0012]进一步地，所述控制器通过RS232串口接收所述检测指令。
[0013]进一步地，所述检测信号为脉冲信号，所述信号发生器为脉冲发生器。[〇〇14]进一步地，所述处理单元包括:若所述信号调理器发生故障，则生成异常报文，其中，所述异常报文用于指示所述信号调理器发生故障。
[0015]根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种信号调理器的检测方法，该方法包括:利用设置在信号调理器的前端的检测单元生成检测信号，并将所述检测信号输出至所述信号调理器;基于所述信号调理器输出的信号，判断所述信号调理器是否发生故障。
[0016]进一步地，生成检测信号包括:在所述检测单元接收到检测指令时，将所述信号调理器的当前模式变更为检测模式，并通过信号发生器生成所述检测信号。
[0017]进一步地，在生成检测信号之前或之后，所述检测方法还包括:在所述检测单元接收到工作指令时，将所述信号调理器的当前模式变更为正常工作模式。
[0018]在本发明实施例中，在信号调理器的信号入口前端串入检测单元，利用检测单元生成的检测信号检测信号调理器，具体地，该检测单元生成的检测信号输入信号调理器后， 信号调理器对其进行处理输出一个信号，基于该信号判断信号调理器是否发生故障。在上述实施例中，利用在信号调理器前端设置的检测单元实现了对局部放电UHF监测系统中信号调理器性能的在线检测，无需拆卸信号调理器，对其进行离线检测，整个检测过程简单， 并且不会破坏原监测系统的完整性，解决了现有技术中局部放电UHF监测系统核心组件信号调理器离线测试过程繁琐、现场实施困难以及破坏原有监测系统完整性的问题。【附图说明】
[0019]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0020]图1是根据本发明实施例的信号调理器的检测设备的结构示意图；[0021 ]图2是根据现有技术中的信号调理器的结构框图；
[0022]图3是根据本发明实施例的一种可选的信号调理器的检测设备的结构示意图；
[0023]图4是根据本发明实施例的另一种可选的信号调理器的检测设备的结构示意图；
[0024]图5是根据本发明实施例的信号调理器的检测方法的流程图；
[0025]图6是根据本发明实施例的一种可选的信号调理器的检测方法的流程图；以及 [〇〇26]图7是根据本发明实施例的信号调理器的检测装置的示意图。【具体实施方式】
[0027]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
[0028]需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0029]实施例1
[0030]图1是根据本发明实施例的信号调理器的检测设备的结构示意图。
[0031]如图1所示，该信号调理器的检测设备包括检测单元11和处理单元13,其中，检测单元，设置在信号调理器15的前端，用于将生成的检测信号输出至信号调理器，处理单元， 与调理器的信号输出端口连接，用于基于所述信号调理器输出的信号，判断信号调理器是否发生故障。[〇〇32]采用本发明实施例，在信号调理器的信号入口前端串入检测单元，利用检测单元生成的检测信号检测信号调理器，具体地，该检测单元生成的检测信号输入信号调理器后， 信号调理器对其进行处理输出一个信号，基于该信号判断信号调理器是否发生故障。在上述实施例中，利用在信号调理器前端设置的检测单元实现了对局部放电UHF监测系统中信号调理器性能的在线检测，无需拆卸信号调理器，对其进行离线检测，整个检测过程简单， 并且不会破坏原监测系统的完整性，解决了现有技术中局部放电UHF监测系统核心组件信号调理器离线测试过程繁琐、现场实施困难以及破坏原有监测系统完整性的问题。[〇〇33] 上述实施例中的信号调理器可以为用于局部放电UHF监测系统的信号调理器，通过上述实施例，可以及时在线检测信号调理器是否发生故障，在信号调理器发生故障的情况下，及时处理该故障，可以保证局部放电UHF监测系统的稳定性。
[0034]其中，特高频法(Ultra High Frequency，即UHF) 〇[〇〇35] 上述实施例中的信号调理器可以应用于局部放电UHF监测系统，现有技术中局部放电UHF监测系统的信号调理器的结构如图2所示，该信号调理器可以包括:前置限幅器21、 数控衰减器22、放大器23、带通滤波器24和检波器25以及射频(Rad1 Frequency，即RF)检波输出26。其中，前置限幅器21是为了幅度限制，以防止入口电压过高损伤后续器件;数控衰减器22是为了增益控制，以适应不同监测环境监测需求;放大器23为了将入口微小信号功率放大以方便后续的数据采集;带通滤波器24是为了信号频率选择以实现较高的信噪比降噪;检波器25是为了射频信号峰值包络，实现信号降频以方便后续采集是数据处理;RF和检波输出26是对外的RF信号通道和检波信号通道。
[0036]而在申请上述实施例中，在传统的信号调理器的前端增加了检测单元，如图3所示，该检测单元可以位于信号调理器的RF信号入口的前端，通过该检测单元提供信号调理器自检需要的检测信号，利用该检测信号对信号调理器进行检测。[〇〇37]通过上述实施例，在信号调理器RF信号入口端加入检测单元，可以在不拆除该信号调理器的情况下，对其进行在线检测。
[0038]根据本发明的上述实施例，检测单元可以包括:开关装置;信号发生器;控制器，用于在接收到检测指令时，控制开关装置接通信号发生器与信号调理器之间的通讯，并指示信号发生器生成检测信号。[〇〇39]如图3所示，该实施例中的检测单元11可以包括:开关装置31、信号发生器33以及控制器35。其中，控制器35可以为串口控制器。
[0040]在该实施例中，控制器可以接收上位机发送的检测指令，该检测指令用于指示检测单元提供检测信号，以使信号调理器15进行自检。在控制器接收到检测指令之后，控制上述的开关装置动作，建立信号发生器与信号调理器之间的通讯关系，不是射频信号输入信号调理器，并可以指示信号发生器生成检测信号，利用该通讯关系将检测信号输入至信号调理器，并利用处理单元13采集并处理信号调理器15输出的信号。
[0041]在一种可选的实施例中，控制上述的开关装置动作和指示信号发生器生成检测信号可以同时执行，也可以先后执行，并且两个动作的执行顺序可以调换。
[0042]可选地，开关装置可以通过继电器或单刀双掷开关实现。
[0043]可选地，如图4所示与图3中的实施例相类似，检测单元11包括:开关装置31、信号发生器33以及控制器35,不同之处在于，开关装置31为单刀双掷开关，单刀双掷开关的不动端A连接于信号调理器15的信号输入端口，其中，控制器在接收到检测指令时，控制单刀双掷开关的动端B与信号发生器的信号输出端口连接，并利用处理单元13采集并处理信号调理器输出的信号。
[0044]该实施例中，在RF信号入口端并入自检模块(即上述的检测单元)，该模块包括 RS232串口、控制器、脉冲发生器以及单刀双掷开关。正常模式下，单刀双掷开关接在外部RF 信号端；自检模式下，单刀双掷开关接在自检脉冲发生器端。正常模式和自检模式切换由 RS232串口指令约定，可由上位机用户控制。
[0045]进一步地，控制器35在接收到工作指令时，控制单刀双掷开关的动端与射频信号输入端口连接。[〇〇46]在上述实施例中，信号调理器的信号输入端口为射频信号输入端口，本实施例中， 在传统UHF信号调理器基础之上，在RF信号入口前端串入自检功能模块(即检测单元)，该检测单元包括串口控制器、信号发生器和单刀双掷开关。其中控制器负责串口解析和下达、信号发生器提供自检需要的检测信号(如样本脉冲)，单刀双掷开关负责输入信号在入口 RF信号和样本脉冲之间切换。在单刀双掷开关的动端与RF信号输出端口连接的情况下，信号调理器处于正常工作模式，在单刀双掷开关的动端与样本脉冲信号输出端口连接的情况下， 信号调理器处于自检模式(即检测模式)。[〇〇47]通过上述实施例，利用单刀双掷开关可以实现正常工作模式与自检模式的自动切换。[〇〇48]需要说明的是，检测单元还可以包括RS232串口，控制器通过RS232串口接收检测指令。具体地，RS232接口负责对外串口数据传递，控制器通过RS232串口接收上位机发送的检测指令。
[0049]在一个可选的实现方式中，检测信号为脉冲信号，信号发生器为脉冲发生器。
[0050]通过上述实施例，可以将原来信号调理器单一的工作模式更改为正常工作和自检工作两种工作模式，并可通过窗口命令(包括检测指令)自由更改正常工作和自检模式。正常工作模式下，外部射频RF信号接入信号调理器的后续处理单元，自检模式下则是样本脉冲接入信号调理器的后续处理单元，两者均是通过RF和检波输出端子对外输出；正常模式下是应对系统正常监测时对外部信号的处理，自检模式是为了校验调理器自身的功能器件有没有故障出现。
[0051]如图1所示的处理单元可以采集信号调理器的RF和检波输出端子输出的信号，该信号可以为波形数据，利用该波形数据判断信号调理器是否发生故障，若判断出信号调理器发生故障，则生成异常报文，其中，异常报文用于指示信号调理器发生故障;若判断出信号调理器未发生故障，则控制信号调理器进入正常工作模式。[〇〇52]具体地，自检模式下RF和检波通道能有效输出样本脉冲经过处理后的波形数据， 判定信号调理器状态正常，若不能有效输出样本脉冲经过处理后的波形数据，判定信号调理器状态异常。[〇〇53]通过上述实施例，局部放电UHF调理器的检测方式可以实现在线检测，另外，通过 RS232串口、脉冲发生器和单刀双掷开关实现自检信号和RF信号自如切换。[〇〇54] 实施例2
[0055]根据本发明实施例，提供了一种信号调理器的检测方法的实施例，需要说明的是， 在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0056]图5是根据本发明实施例的信号调理器的检测方法的流程图。如图5所示，该实施例可以通过如下步骤实现:[〇〇57]步骤S501:利用设置在信号调理器的前端的检测单元生成检测信号，并将检测信号输出至信号调理器；[〇〇58] 步骤S503:基于信号调理器输出的信号，判断信号调理器是否发生故障。
[0059]采用本发明实施例，在信号调理器的信号入口前端串入检测单元，利用检测单元生成的检测信号检测信号调理器，具体地，该检测单元生成的检测信号输入信号调理器后， 信号调理器对其进行处理输出一个信号，基于该信号判断信号调理器是否发生故障。在上述实施例中，利用在信号调理器前端设置的检测单元实现了对局部放电UHF监测系统中信号调理器性能的在线检测，无需拆卸信号调理器，对其进行离线检测，整个检测过程简单， 并且不会破坏原监测系统的完整性，解决了现有技术中局部放电UHF监测系统核心组件信号调理器离线测试过程繁琐、现场实施困难以及破坏原有监测系统完整性的问题。
[0060]上述实施例中的信号调理器可以为用于局部放电UHF监测系统的信号调理器，通过上述实施例，可以及时在线检测信号调理器是否发生故障，在信号调理器发生故障的情况下，及时处理该故障，可以保证局部放电UHF监测系统的稳定性
[0061]通过上述实施例，在信号调理器RF信号入口端加入检测单元，可以在不拆除该信号调理器的情况下，对其进行在线检测。
[0062]根据本发明的上述实施例，生成检测信号可以包括:在检测单元接收到检测指令时，将信号调理器的当前模式变更为检测模式，并通过信号发生器生成检测信号。
[0063]具体地，在生成检测信号之前或之后，检测方法还可以包括:在检测单元接收到工作指令时，将信号调理器的当前模式变更为正常工作模式。
[0064]进一步地，基于信号调理器输出的信号，判断信号调理器是否发生故障可以包括: 获取与检测信号对应的正常波形信号；比较信号调理器输出的信号与正常波形信号;在信号调理器输出的信号与正常波形信号一致的情况下，判断出信号调理器正常;在信号调理器输出的信号与正常波形信号不一致的情况下，判断出信号调理器发生故障。[〇〇65]需要说明的是，在判断出信号调理器发生故障之后，检测方法还可以包括:生成异常报文，其中，异常报文用于指示信号调理器发生故障。
[0066]下面结合图6详述本发明实施例，如图6所示，该实施例可以通过如下步骤实现: [〇〇67]步骤S601:检测是否接收到用户输入的操作指令。[〇〇68]若接收操作指令，则执行步骤S602;若未接收到操作指令，则执行步骤S607。[〇〇69]步骤S602:确定所述操作指令所指示的模式。[〇〇7〇]若指示的模式为正常工作模式，则执行步骤S604:控制信号调理器进入正常工作模式;若指示的模式为自检模式，则执行步骤S603:控制信号调理器进入自检模式。
[0071]若进入自检模式，则脉冲发生器生成脉冲信号，将该脉冲信号输入至信号调理器， 并顺序执行下述步骤:
[0072] 步骤S605:基于信号调理器输出的信号判断信号调理器的工作状态是否正常。 [〇〇73]若判断出状态正常，则执行步骤S604;若判断出状态异常，则执行步骤S606。[〇〇74] 步骤S606:上传异常报文。[〇〇75]若进入正常工作模式，则执行下述步骤:[〇〇76] 步骤S607:信号调理器对输入的RF信号进行处理。[〇〇77] 步骤S608:信号调理器输出处理后的信号。[〇〇78]在上述实施例中，信号调理器默认进行正常信号处理和RF、检波信号输出，当用户通过串口指令发送模式选择的操作(即上述的操作指令)时，内置RS232控制单元(即上述实施例中的控制器)解析此命令并切换信号调理器的模式，若切换至自检模式，由后续采集和处理单元(即上述实施例中的处理单元)判断调理器状态是否正常，若为异常(即上述实施例中判断出信号调理器发生故障)，则生成响应的异常报文，并由上位机存档上传，若判断出信号调理器的状态正常，则继续进行后续的正常模式的工作流程。[〇〇79] 实施例3[〇〇8〇]本发明实施例还提供了一种信号调理器的检测装置，该检测装置可以包括如图7 所示的信号处理模块71和判断模块73。[〇〇81]其中，信号处理模块用于生成检测信号，并将检测信号输出至信号调理器；[〇〇82]判断模块基于信号调理器输出的信号，判断信号调理器是否发生故障。[〇〇83]采用本发明实施例，在信号调理器的信号入口前端串入检测单元，利用检测单元生成的检测信号检测信号调理器，具体地，该检测单元生成的检测信号输入信号调理器后， 信号调理器对其进行处理输出一个信号，基于该信号判断信号调理器是否发生故障。在上述实施例中，利用在信号调理器前端设置的检测单元实现了对局部放电UHF监测系统中信号调理器性能的在线检测，无需拆卸信号调理器，对其进行离线检测，整个检测过程简单， 并且不会破坏原监测系统的完整性，解决了现有技术中局部放电UHF监测系统核心组件信号调理器离线测试过程繁琐、现场实施困难以及破坏原有监测系统完整性的问题。
[0084]上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0085]在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。[〇〇86]在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。[〇〇87]所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0088]另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。[〇〇89]所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案的全部或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一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、只读存储器(R0M，Read-0nly Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0090]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种信号调理器的检测设备，其特征在于，包括:检测单元，设置在信号调理器的前端，用于将生成的检测信号输出至所述信号调理器；处理单元，与所述信号调理器的信号输出端口连接，用于基于所述信号调理器输出的 信号，判断所述信号调理器是否发生故障。2.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述检测单元包括:开关装置；信号发生器；控制器，用于在接收到检测指令时，控制所述开关装置接通所述信号发生器与所述信 号调理器之间的通讯，并指示所述信号发生器生成所述检测信号。3.根据权利要求2所述的检测设备，其特征在于，所述开关装置为单刀双掷开关，所述 单刀双掷开关的不动端连接于所述信号调理器的信号输入端口，其中，所述控制器在接收 到所述检测指令时，控制所述单刀双掷开关的动端与所述信号发生器的信号输出端口连 接。4.根据权利要求3所述的检测设备，其特征在于，所述控制器在接收到工作指令时，控 制所述单刀双掷开关的动端与射频信号输入端口连接。5.根据权利要求2所述的检测设备，其特征在于，所述控制器通过RS232串口接收所述 检测指令。6.根据权利要求2所述的检测设备，其特征在于，所述检测信号为脉冲信号，所述信号 发生器为脉冲发生器。7.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述处理单元包括:若所述信号调理器发生故障，则生成异常报文，其中，所述异常报文用于指示所述信号 调理器发生故障。8.—种信号调理器的检测方法，其特征在于，包括:利用设置在信号调理器的前端的检测单元生成检测信号，并将所述检测信号输出至所 述信号调理器；基于所述信号调理器输出的信号，判断所述信号调理器是否发生故障。9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，生成检测信号包括:在所述检测单元接收到检测指令时，将所述信号调理器的当前模式变更为检测模式， 并通过信号发生器生成所述检测信号。10.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，在生成检测信号之前或之后，所述检 测方法还包括:在所述检测单元接收到工作指令时，将所述信号调理器的当前模式变更为正常工作模 式。
【文档编号】G01R35/02GK106019197SQ201610340782
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】唐志国, 张连根, 唐铭泽, 邱凯, 任志刚, 齐伟强, 李伟, 段大鹏, 任健聪, 毕建刚, 杨圆
【申请人】国家电网公司, 华北电力大学, 国网北京市电力公司, 中国电力科学研究院, 北京华电智成电气设备有限公司