本发明涉及输变电设备的技术领域，尤其是指一种用于高频传感器的程控式一体化检验系统。
背景技术：
局部放电高频电流传感器(以下简称“高频传感器”)是目前高压设备局部放电带电检测及在线监测中常用的测量传感器，对高频传感器的性能进行准确的比对检验，能够提高局部放电测量灵敏度、抗干扰性能及测量准确度。
大量研究结果表明，导致高压电力设备故障的主要原因是绝缘性能的劣化和失效，因此高压电力设备的绝大多数故障最终归结为绝缘性故障。绝缘故障的起因不仅是由于强电场作用和材料缺陷引起的绝缘劣化，而且在设备的运行过程中各种外界因素(机械、热力)和电场的相互作用最终也会演变为绝缘故障。局部放电是造成绝缘劣化的主要原因，也是绝缘劣化的重要表征。因此，对高压电力设备开展有效的局部放电测量，有利于准确掌握设备的绝缘状态、提前获知潜在性的绝缘缺陷，对于提升高压电力设备的状态检修水平具有重要意义。
根据测量参数的不同，目前常用的局部放电测量方法大致可分为四种：脉冲电流法、高频电流法、特高频法、超声波法，下面详细介绍这四种局部放电的测量方法。
所述脉冲电流法是研究最早、应用最广泛、同时被iec标准和中国国家标准所认可的方法，它的优点是离线测量灵敏度高，而且可用已知电荷量的脉冲注入校正定量，从而测出放电量。但是，目为了避开无线电干扰，脉冲电流法主要利用局部放电信号频谱中的较低频段部分，一般为数千赫兹至数百千赫兹(1mhz以下频段)，因此信号中包含的信息少，同时抗干扰能力也较差，在应用于在线监测时尤其明显。如果能够在获取尽可能多的放电信息前提下，又能有效地滤除现场的干扰，将非常有利于局部放电的测量和在线监测。
基于高频电流法的局部放电检测则是对传统脉冲电流法的有益扩展，该方法利用高速数据采集技术(100ms/s)比较准确地记录较长时间的局部放电信号的脉冲电流波形，利用现代计算机的强大处理能力，根据放电信号与干扰信号在脉冲波形特征和相对于工频试验电压相位的差异来分离放电信号与干扰，进而进行放电的定量、定位与放电模式识别，为故障诊断和维修提供有效的依据。
所述特高频法通过天线传感器在特高频频段接收局部放电源向空间辐射的电磁波信号，可以有效避开现场大量存在的低频干扰，具有抗干扰能力强、测量灵敏度高、适合在线监测等优点。
所述超声波检测法多在20-200khz频率范围内检测局部放电产生的振动信号，是一种非侵入式的检测方法，检测系统与高压回路之间没有电气联系，因此超声波法可以从原理上避免电磁信号的影响，具有良好的抗干扰能力和较高的灵敏度。
上述特高频法和超声波法无法对放电量进行标定，检测结果无法给出放电量的相关信息，而对局部放电传感器进行准确的比对检验，是提高局部放电测量准确度的重要前提条件。目前对于脉冲电流法、特高频法及超声波法的局部放电测量传感器，均已建立起标准化的性能比对检验系统，但是对于高频传感器，尚缺乏完整的、高准确度的性能比对检验系统，另外，高频电流法的测量频带、测量原理及测试要求与其他局部放电检测方法均存在显著差异，因此亟待提出有效的高频传感器性能比对检验系统。
技术实现要素：
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中局部放电量校准不准确的问题从而提供一种保证局部放电校准准确以及能自动校准的用于高频传感器的程控式一体化检验系统。
为解决上述技术问题，本发明所述用于高频传感器的程控式一体化检验系统，包括控制计算机以及与所述控制计算机相连的控制指令发出模块，其中所述控制计算机输出指令至所述控制指令发出模块，所述控制指令发出模块输出两路控制信号，一路是电路选择模块，另一路是参数设定模块，且所述电路选择模块通过程控式多路开关对多个信号发生电路进行程控选取及切换，所述多个信号发生电路通过标准化接口连接至测量回路，所述测量回路通过采集系统与所述控制计算机相连。
在本发明的一个实施例中，所述参数设定模块对各个信号发生电路的输出参数进行自定义设置。
在本发明的一个实施例中，所述信号发生电路均具备远程控制信号的响应能力，能够在参数设定指令的定义下自动调节输出信号的参数。
在本发明的一个实施例中，所述多个信号发生电路包括脉冲信号发生电路、高频正弦信号发生电路、工频电流发生电路以及放电比对脉冲发生电路。
在本发明的一个实施例中，所述测量回路用于测试所述高频传感器的性能，包括多种检验项目：传输阻抗、工频饱和特性、检测频带、线性度、带外干扰的抑制特性以及放电量测试范围。
在本发明的一个实施例中，所述测量回路包括信号发生器、与所述信号发生器通过同轴信号电缆串接的电阻，其中所述同轴信号电缆的屏蔽线穿心接入待检测高频传感器，所述高频传感器的输出端连接至示波器。
在本发明的一个实施例中，所述测量回路包括脉冲发生器、工频电流发生器、与所述脉冲发生器通过第一同轴信号电缆串接的电阻，其中所述第一同轴信号电缆的屏蔽线穿心接入待检测高频传感器，所述工频电流发生器通过第二同轴信号电缆的屏蔽线穿心接入所述高频传感器，所述高频传感器的输出端连接至示波器。
在本发明的一个实施例中，所述测量回路包括信号发生器以及校准器，其中所述信号发生器通过第一同轴信号电缆串接第一电容以及第二电容，所述第一同轴信号电缆的屏蔽线穿心接入待检测高频传感器且接地，所述校准器包括电源、与所述电源通过第二同轴信号电缆串接的第一电阻，且所述第二同轴信号电缆的屏蔽线穿心接入所述高频传感器，所述高频传感器的输出端连接至局放仪。
在本发明的一个实施例中，所述测量回路包括信号发生器、与所述信号发生器通过同轴信号电缆串接的第一电容以及第二电容，所述同轴信号电缆的屏蔽线穿心接入待检测高频传感器并接地，所述高频传感器的输出端连接至局放仪。
在本发明的一个实施例中，所述信号发生电路通过所述标准化接口与各检验项目对应的测量回路连接。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的用于高频传感器的程控式一体化检验系统，本专利根据高频传感器性能比对检验的要求，提出了一种用于高频传感器的程控式一体化检验系统，能够在计算机控制下完成高频传感器频率响应特性、传输阻抗、线性度、灵敏度、饱和度以及带外干扰抑制特性的比对检验，能够显著提升检验效率及测量准确度，显著降低人为因素对检验结果的影响。
本发明完成了不同的测量回路的高度集成及程控式切换，将高频电流传感器传输阻抗、工频饱和特性、检测频带、线性度、带外干扰的抑制特性、放电量测量范围六个比对检验项目对应的测量回路集成于一体，针对不同的检验项目，通过计算机远程控制的方式进行测量回路的选择及自动投切。固化的测量回路能够消除构建临时回路带来的不确定因素，程控式的测量回路选取能够显著提升测试效率并消除人员误操作。
本发明可以自动获取测量数据，通过内置的测量回路及信号采集模块，系统自动完成信号采集、数据上传及分类保存，而现有测量技术均需通过人工完成数据读取及记录。因此较之现有技术，本系统在计算机程控下自动完成测量数据的获取，能够显著提高测试效率、降低人工误操作。
本发明通过内置的测量数据分析算法及对被测传感器性能指标的评判依据，系统自动完成测试数据的分析计算，提取能够反映高频电流传感器的指标参数，将提取的指标参数与预设评判依据进行比对，进而得到被测传感器的比对检验结果，避免人工完成测量数据的分析处理。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明用于高频传感器的程控式一体化检验系统的示意图；
图2是本发明用于测试传感器传输阻抗的测试接线图；
图3是本发明用于测试传感器工频饱和特性的测试接线图；
图4是本发明用于测试传感器检测频带的测试接线图；
图5是本发明用于测试传感器固定频率干扰的抑制效果的测试接线图；
图6是本发明用于测试传感器仪器灵敏度的测试接线图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例提供一种用于高频传感器的程控式一体化检验系统，包括控制计算机11以及与所述控制计算机11相连的控制指令发出模块12，其中所述控制计算机11输出指令至所述控制指令发出模块12，所述控制指令发出模块12输出两路控制信号，一路是电路选择模块13，另一路是参数设定模块14，且所述电路选择模块13通过程控式多路开关15对多个信号发生电路进行程控选取及切换，所述多个信号发生电路通过标准化接口16连接至测量回路17，所述测量回路17通过采集系统18与所述控制计算机11相连。
本实施例所述用于高频传感器的程控式一体化检验系统，包括控制计算机11、控制指令发出模块12、电路选择模块13、参数设定模块14、程控式多路开关15、多个信号发生电路、标准化接口16、测量回路17以及采集系统18，其中所述控制计算机11与所述控制指令发出模块12相连，所述控制计算机11输出指令至所述控制指令发出模块12中，所述控制指令发出模块12输出两路控制信号，一路是电路选择模块13，另一路是参数设定模块14，且所述电路选择模块13通过程控式多路开关15对多个信号发生电路进行程控选取及切换，所述多个信号发生电路通过标准化接口16连接至测量回路17，本发明对不同的测量回路进行了高度集成及程控式切换，针对不同的检验项目，通过计算机远程控制的方式对测量回路17进行选择及自动投切，固化的测量回路能够消除构建临时回路带来的不确定因素，程控式的测量回路选取能够显著提升测试效率并消除人员误操作，所述测量回路17通过采集系统18与所述控制计算机11相连，所述测量回路17的响应信号输入至所述采集系统18，所述采集系统18完成a/d转换后将数据上传至所述控制计算机11，最后使用预装的分析软件对上传数据进行汇总分析，给出各类测试项目的比对检验结果，本发明由于在计算机程控下自动完成测量数据的获取，因此能够显著提高测试效率、降低人工误操作；另外，通过内置的测量数据分析算法及对被测传感器性能指标的评判依据，系统自动完成测试数据的分析计算，提取能够反映高频电流传感器的指标参数，将提取的指标参数与预设评判依据进行比对，进而得到被测传感器的比对检验结果。
本实施例中，所述控制计算机11是预装有定置化测控软件的工业计算机，能够实现控制信号的生成、上传数据的分类保存等功能。所述参数设定模块14对各个信号发生电路的输出参数进行自定义设置。所述信号发生电路均具备远程控制信号的响应能力，能够在参数设定指令的定义下自动调节输出信号的参数，从而实现了超宽范围内任意放电量的计算机程控式自动校准，一方面极大程度扩展了现有局部放电视在放电量的校准范围，提高了局部放电视在放电量校准的准确性；另一方面在实际应用中，操作人员只需在测控软件中设定相关校准参数，系统即可在计算机控制下自动完成信号发生、反馈采集、校准计算等全套校准工作，避免了传统校准系统复杂的人工操作，可显著提高工作效率并降低人员的误操作概率，对于实验室及现场条件下的脉冲电流及高频电流局部放电检测具有重要的理论及实践价值。所述多个信号发生电路包括脉冲信号发生电路、高频正弦信号发生电路、工频电流发生电路以及放电比对脉冲发生电路。
所述测量回路用于测试所述高频传感器的性能，包括多种检验项目：传输阻抗、工频饱和特性、检测频带、线性度、带外干扰的抑制特性以及放电量测试范围。下面详细介绍高频电流传感器性能的比对检验项目：
如图2所示，对于测试所述高频传感器的传输阻抗，所述测量回路包括信号发生器21、与所述信号发生器21通过同轴信号电缆串接的电阻22，其中所述同轴信号电缆的屏蔽线穿心接入待检测高频传感器20，所述高频传感器20的输出端连接至示波器23。其中采用所述信号发生器21作为信号源，通过同轴信号电缆串接电阻值为50欧姆的电阻22，将同轴信号电缆的屏蔽线穿心接入待检测高频传感器20(hfct)，所述高频传感器20的输出端接至示波器23。所述信号发生器21在3mhz-30mhz范围内输出连续可调的正弦信号，分别测量回路在各频点的电流以及传感器的输出电压，计算输出信号与电流幅值之比，从而得到传感器的传输阻抗。
如图3所示，对于测试所述高频传感器的工频饱和特性，所述测量回路包括脉冲发生器24、工频电流发生器25、与所述脉冲发生器24通过第一同轴信号电缆串接的电阻22，其中所述第一同轴信号电缆的屏蔽线穿心接入待检测高频传感器20，所述工频电流发生器25通过第二同轴信号电缆的屏蔽线穿心接入所述高频传感器20，所述高频传感器20的输出端连接至示波器23。其中所述脉冲发生器24输出峰值电压为5v的陡脉冲信号，所述电阻22为50欧姆，记录工频电流为零时传感器的输出信号记为v0，逐渐增大工频电流值，在传感器标称的饱和电流值范围内，均匀取5个电流值，记录各工频电流值下的传感器输出信号值v1、v2、v3、v4、v5，分别计算各输出值与v0的偏差在50％内。
如图4所示，对于测试所述高频传感器的检测频带，所述测量回路包括信号发生器21、与所述信号发生器21通过同轴信号电缆串接的电阻22，其中所述同轴信号电缆的屏蔽线穿心接入待检测高频传感器20，所述高频传感器20的输出端连接至示波器23。其中将正弦信号发生器输出信号幅值调至适当大小并维持不变，在被测仪器标称的上下截止频率之间改变正弦波的频率，找出待测仪器输出信号基本恒定测得被测仪器输出信号基本恒定区域中的中心频率。以0.5mhz步长改变正弦波信号的频率，并保证输出电压幅值不变，找出被测仪器归一化输出降到0.501时的频率点(-6db点)，此点即为实测的截止频率。
如图5所示，对于测试所述高频传感器的线性度，所述测量回路包括信号发生器21以及校准器，其中所述信号发生器21通过第一同轴信号电缆串接第一电容co以及第二电容ck，所述第一同轴信号电缆的屏蔽线穿心接入待检测高频传感器20且接地，所述校准器包括电源us、与所述电源us通过第二同轴信号电缆串接的第一电阻rs，且所述第二同轴信号电缆的屏蔽线穿心接入所述高频传感器20，所述高频传感器的输出端连接至局放仪26。测试时设置所述信号发生器21输出正弦信号的频率固定为3mhz-30mhz之间的某一频率值，调节信号幅值使示波器输出满量程80％的幅值，记录信号发生器峰值电压u和局放仪幅值a；依次降低信号幅值至λu，λ＝0.8、0.6、0.4、0.2，记录局放仪输出的相应示值aλ。各测量点的线性误差按下式计算：
如图5所示，对于测试所述高频传感器的带外干扰的抑制特性，所述测量回路包括信号发生器21以及校准器，其中所述信号发生器21通过第一同轴信号电缆串接第一电容co以及第二电容ck，所述第一同轴信号电缆的屏蔽线穿心接入待检测高频传感器20且接地，所述校准器包括电源us、与所述电源us通过第二同轴信号电缆串接的第一电阻rs，且所述第二同轴信号电缆的屏蔽线穿心接入所述高频传感器20，所述高频传感器的输出端连接至局放仪26。所述校准器输出电荷量为100pc的信号，同时用所述信号发生器21产生固定频率的正弦信号，两种信号同时注入至第二电容即耦合电容器ck，干扰频率范围结合通常电网载波频率或现场频率较为丰富的无线电干扰信号的频率进行选择，选择干扰频率范围为40khz～500khz。通过对仪器的硬件或软件滤波功能进行调节，验证仪器对固定频率干扰的抑制效果。要求能有效检测出校准器输出的100pc信号，且信号的信噪比大于2:1。
如图6所示，对于测试所述高频传感器的放电量测量范围，所述测量回路包括信号发生器21、与所述信号发生器21通过同轴信号电缆串接的第一电容co以及第二电容ck，所述同轴信号电缆的屏蔽线穿心接入待检测高频传感器20并接地，所述高频传感器20的输出端连接至局放仪26。其中放电量测量范围是指待测系统所能检测的最小视在放电量(即灵敏度)及临界饱和时的最大视在放电量。在所述第二电容即耦合电容器ck的接地线上穿心接入待测高频传感器20(hfct)及检测系统，整套校准器分别注入不同电荷量的比对脉冲信号，通过检测系统分别进行采集。通过记录并分析待测系统的测量结果，折算出信噪比为2:1时测得的最小放电量数值，即为待测系统所能检测的最小视在放电量(灵敏度)；逐渐增大比对信号的输出电荷量，当放电量增至某一值，待测系统测量到的信号不再增大，此时对应的放电量数值即为待测系统能够测量的最大视在放电量。
本实施例中，所述信号发生电路通过所述标准化接口16与各检验项目对应的测量回路17连接，将高频电流传感器传输阻抗、工频饱和特性、检测频带、线性度、带外干扰的抑制特性、放电量测量范围6个比对检验项目对应的测量回路集成于一体，针对不同的检验项目，通过计算机远程控制的方式进行测量回路的选择及自动投切。固化的测量回路能够消除构建临时回路带来的不确定因素，程控式的测量回路选取能够显著提升测试效率并消除人员误操作。
本发明所述用于高频传感器的程控式一体化检验系统，首先明确局部放电高频电流传感器的检验项目，接下来针对提出的每类项目分别设计相应的检验方法，在此基础上构建多功能集成的程控式一体化比对检验系统，实现对高频电流传感器整体性能的一体化比对检验。具体地，在完成各类被测项目比对检验方法及实施方案设计的基础上，构建计算机程控式的一体化比对检验系统。
本实施例还提供了一种用于高频传感器的程控式一体化检验方法，根据所述用于高频传感器的程控式一体化检验系统对高频传感器的特性进行检验，包括如下步骤：首先：对测控软件的程序进行初始化，然后发出指令，其中一路是电路选择指令，另一路是参数设定指令，指令完成后，判断是否开始测试，若没有开始测试，则返回继续对测控软件的程序进行初始化；若开始测试，则调用采集程序，判断是否采集完成，若采集完成，则调用分析程序，并将数据保存；若采集没有完成，则返回至开始测试。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。