一种高频电流局部放电检测仪性能自动校验系统的制作方法

本实用新型涉及一种高频电流局部放电检测仪性能自动校验系统，属于电力工程技术领域。

背景技术：

随着我国经济的持续飞速发展，电网系统供电可靠性及稳定性越来越受到重视，要求逐步提高，对电力设备的运维检修由停电检修逐步转变为带电检测和在线监测，两种方式已经成为获取电力设备运行状态、为智能运维提供有效决策的主要手段。当电力设备由于局部区域场强不均引起放电时，会伴随产生频带在500KHz-50MHz的高频脉冲电流，该电流沿着电气设备的金属部件经接地线流入大地。为检测变压器、电缆、避雷器等电力设备在该频段的局部放电脉冲电流信号，高频电流检测技术得到广泛使用，将所检测到的电流信号转换为电压信号。

电网供电可靠性要求的提高及局放带电检测技术的迅速推广，对带电检测仪器性能要求逐步提高，但是目前仪器仪表性能差异较大，校验内容不统一，校验过程人为手动操作效率偏低，为提高带电检测仪器性能质量及校验时工作效率，有效检测出仪器的性能参数，有必要研究一种高频电流局部放电检测仪性能自动校验系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种高频电流局部放电检测仪性能自动校验系统，可实现对高频电流传感器及所连接局放检测仪的多参数自动化校验，从而提高入网带点检测仪器设备性能质量及校验时工作效率。

实现上述目的的技术方案是：一种高频电流局部放电检测仪性能自动校验系统，包括信号输入单元、校验线路、检测仪器和上位机控制系统，其中：

所述信号输入单元包括调频信号发生器、任意波形发生器和多功能万用表检定装置；

所述校验线路包括无感电阻、高频电容和高频电流传感器；

所述检测仪器包括高速示波器和局放检测仪；

所述信号输入单元中的调频信号发生器、任意波形发生器和多功能万用表检定装置分别通过同轴电缆与所述校验线路相连；所述高频电流传感器分别连接所述高速示波器和局放检测仪，所述检测仪器的检测信号通过有线通讯方式传输至所述上位机控制系统；所述上位机控制系统实现对所述高频电流传感器及局放检测仪的传输阻抗、检测频率、灵敏度、线性度、抗干扰及工频饱和特性参数的校验。

上述的一种高频电流局部放电检测仪性能自动校验系统，其中，所述上位机控制系统根据信号源参数设置，发送指令至所述信号输入单元；

所述信号输入单元根据接收的指令发出信号源，并将信号源注入所述校验线路；

所述校验线路构建不同校验参数的测试环境，所述高频电流传感器输出信号给所述检测仪器；

所述检测仪器检测到所述高频电流传感器输出信号，并将该信号反馈至所述上位机控制系统；

所述上位机控制系统基于所述检测仪器所反馈的信号数据进行传输阻抗、检测频率、灵敏度、线性度、抗干扰和工频饱和特性参数的校验，并将校验结果进行界面显示和报告生成。

上述的一种高频电流局部放电检测仪性能自动校验系统，其中，当进行传感器传输阻抗和检测频率两个参数校验时，所述上位机控制系统、所述信号输入单元中的调频信号发生器以及所述检测仪器中的高速示波器分别连接路由器，组建局域网通讯；所述调频信号发生器按照所述上位机控制系统设定的频率范围和频率步长进行自动扫频，实时获取每一个频率点下所述高速示波器中显示的波形幅值数据，并将波形幅值数据传输至所述上位机控制系统，扫频结束所述上位机控制系统自动对获取的波形幅值数据进行处理计算，将传输阻抗曲线及检测频率参数进行界面显示。

上述的一种高频电流局部放电检测仪性能自动校验系统，其中，当进行局放检测仪灵敏度和线性度两个参数校验时，所述上位机控制系统和所述信号输入单元中的任意波形发生器分别连接路由器，组建局域网通讯；所述任意波形发生器按照所述上位机控制系统设定的信号参数，输出指定上升沿陡度及下降沿时间的电压信号，并将该电压信号注入所述校验回路；所述高频电流传感器输出信号给所述检测仪器；所述检测仪器中的局放检测仪通过USB HID通讯方式与所述上位机控制系统通讯，所述上位机控制系统实时获取局放检测仪的信号图谱幅值，自动计算局放检测仪的灵敏度参数和线性度参数。

上述的一种高频电流局部放电检测仪性能自动校验系统，其中，当进行局放检测仪抗干扰参数校验时，所述上位机控制系统、所述信号输入单元中的调频信号发生器和任意波形发生器分别连接路由器，组建局域网通讯；所述调频信号发生器按照所述上位机控制系统中设定的参数，逐步输出窄带频率的正弦信号，所述任意波形发生器输出指定上升沿陡度及下降沿时间的电压信号，两路信号分别注入校验回路；所述检测仪器中的局放检测仪通过USB HID通讯方式与所述上位机控制系统通讯，所述上位机控制系统实时获取检测仪器主机的信号图谱幅值，自动计算检测仪器的灵敏度参数和线性度参数。

上述的一种高频电流局部放电检测仪性能自动校验系统，其中，当进行高频电流传感器工频饱和特性参数校验时，所述上位机控制系统、所述信号输入单元中的调频信号发生器和多功能万用表检定装置分别连接路由器，组建局域网通讯；所述上位机控制系统设置调频信号发生器和多功能万用表检定装置的输出信号参数；所述检测仪器中的局放检测仪通过USB HID通讯方式与所述上位机控制系统通讯；所述上位机控制系统实时获取所述多功能万用表检定装置中电流值和所述局放检测仪中PRPS图谱幅值，当满足指定条件自动计算高频电流传感器工频饱和特性参数。

本实用新型的高频电流局部放电检测仪性能自动校验系统，用于对局部放电高频电流检测仪器自动进行性能校验，评估其性能参数的系统装置，可自动完成对传感器传输阻抗、检测频率以及检测仪器(含传感器)的灵敏度、线性度、抗干扰及工频饱和特性的校验，测试过程由校验系统自动完成，无需手动操作，以便有效提升校验时工作效率。可实现对高频电流传感器及所连接局放检测仪的多参数自动化校验，从而提高入网带点检测仪器设备性能质量及校验时工作效率。

附图说明

图1为本实用新型的高频电流局部放电检测仪性能自动校验系统的结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：

请参阅图1，一种高频电流局部放电检测仪性能自动校验系统，包括信号输入单元1、校验线路2、检测仪器3和上位机控制系统4。

信号输入单元1包括调频信号发生器11、任意波形发生器12和多功能万用表检定装置13；校验线路包括无感电阻21、高频电容22和高频电流传感器23；检测仪器3包括高速示波器31和局放检测仪32。

信号输入单元1中的调频信号发生器11、任意波形发生器12和多功能万用表检定装置13分别通过同轴电缆与校验线路2相连；高频电流传感器23分别连接高速示波器31和局放检测仪32，检测仪器3的检测信号通过有线通讯方式传输至上位机控制系统4；上位机控制系统4实现对高频电流传感器23及局放检测仪32的传输阻抗、检测频率、灵敏度、线性度、抗干扰及工频饱和特性参数的校验。

本实用新型的一种高频电流局部放电检测仪性能自动校验系统，工作时，上位机控制系统4根据信号源参数设置，发送指令至信号输入单元1；信号输入单元1根据接收的指令发出信号源，并将信号源注入校验线路2；校验线路2构建不同校验参数的测试环境，高频电流传感器23输出信号给检测仪器3；检测仪器3检测到高频电流传感器输出信号，并将该信号反馈至上位机控制系统4；上位机控制系统4基于检测仪器3所反馈的信号数据进行传输阻抗、检测频率、灵敏度、线性度、抗干扰和工频饱和特性参数的校验，并将校验结果进行界面显示和报告生成。

上位机控制系统4的主机中添加调频信号发生器11、任意信号波形发生器12、多功能万用表检定装置以13及高速示波器31共四个设备驱动，外部通过网线将上述设备连接至路由器并设置在相同的IP网段。上位机控制系统4的主机添加局放检测仪32通讯接口协议，经USB HID接口与局放检测仪32进行数据传输，实时获取局放检测仪32的检测数据，上位机控制系统4后台进行数据处理。

实施例一：

进行传感器传输阻抗和检测频率两个参数校验时，信号输入单元1中调频信号发生器11经同轴电缆与校验线路2相连，形成测试高频电流传感器传输阻抗和检测频率的测试环境。

调频信号发生器11经同轴电缆与无感电阻21相连至地线形成原边测试线路，将原边该测试线路穿过高频电流传感器23中心，无感电阻21的端电压信号经同轴电缆传输至高速示波器31的CH1通道，高频电流传感器23的输出端经同轴电缆传输至高速示波器31的CH2通道。上位机控制系统4、信号输入单元1中的调频信号发生器11以及检测仪器3中的高速示波器31分别连接路由器，组建局域网通讯；上位机控制系统4通过调动调频信号发生器及高速示波器驱动，经局域网发出控制指令。调频信号发生器11按照上位机控制系统设定的频率范围和频率步长进行自动扫频，实时获取每一个频率点下高速示波器31中显示的波形幅值数据，并将波形幅值数据传输至上位机控制系统4，扫频结束上位机控制系统4自动对获取的波形幅值数据进行处理计算，将传输阻抗曲线及检测频率参数进行界面显示。调频信号发生器11根据指令以固定频率步长在测试范围内扫频，同时上位机控制系统自动获取高速示波器31两通道信号幅值，经计算后在上位机控制系统4的传输阻抗界面显示传感器传输阻抗曲线；同时在检测频率界面显示传感器输出电压与频率曲线，通过绘制该幅频曲线获取传感器检测频率。

具体地：上位机控制系统的界面中选择设置对应的信号通道、测试频带设置为[500K,50M]Hz、频率步长设置为1MHz，进而开始自动测试，根据频率步长依次增加测试频率至频率上限50MHz，此时上位机控制系统实时获取各频率点对应的无感电阻端电压及高频电流传感器输出端电压数据，当测试完毕后上位机系统对上述数据进行计算，并在界面中绘制显示传输阻抗-频率曲线，计算出传感器在[3,30]MHz的平均值，同时可以进一步生成电子报告，记录测试传感器的型号、测试时间、测试结果等信息，并保存在指定文件路径下。同时计算出高频电流传感器输出电压Vpeak下降至0.501倍时对应的两处频率fl和fh，将fl定义为传感器下限截止频率，fh定义为传感器的上限截止频率，传感器的-6dB带宽即为fh-fl。

实施例二：

进行局放检测仪灵敏度参数校验时，信号输入单元1中任意信号波形发生器12经同轴电缆与校验线路2相连，形成局放检测仪灵敏度测试环境。

任意波形发生器12经同轴电缆接高频电容22至接地点构成原边测试线路，将原边测试线路穿过高频电流传感器23中心，高频电流传感器输出端连接局放检测仪32。在任意信号发生器12上设置上升时间不大于5ns、衰减时间不小于200ns、输出重复频率为工频周期整数倍的陡脉冲信号，重复输出上述信号。局放检测仪32使用USB HID通讯方式与上位机控制系统4之间进行数据传输交互,上位机控制系统4记录未打开任意信号发生器12时局放检测仪32的信号幅值V0作为背景信号，逐步增大任意波形发生器12输出信号幅值，直至局放检测仪32信号幅值V1达到背景信号幅值两倍时，上位机控制系统4计算当前电压下对应的局放量，并将该局放量作为局放检测仪的最小可检测灵敏度。

实施例三：

进行局放检测仪线性度参数校验时，信号输入单元1中任意信号波形发生器12经同轴电缆与校验线路2相连，形成局放检测仪线性度误差测试环境。

任意波形发生器12经同轴电缆接高频电容22至接地点构成原边测试线路，将原边测试线路穿过高频电流传感器23中心，高频电流传感器输出端连接局放检测仪32。在任意信号发生器12上设置上升时间不大于5ns、衰减时间不小于200ns、输出重复频率为工频周期整数倍的陡脉冲信号，重复输出上述信号。调整任意波形发生器12输出电压，使线路所对应产生50pC的局放量，上位机控制系统4记录此时局放仪信号幅值V1，逐步增大任意波形发生器输出电压幅值，对应产生5000pC的局放量，上位机控制系统4记录此时局放仪信号幅值V2。上位机控制系统4后台计算局放检测仪32的线性度误差，对应计算结果显示在上位机控制系统4的界面上。

实施例四：

进行局放检测仪抗干扰参数校验时，信号输入单元1中调频信号发生器11、任意波形发生器12经同轴电缆与校验线路2相连，形成局放检测仪抗窄带干扰特性的测试环境。测试的窄带信号频率分别为50kHz、500kHz、1MHz、2MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz、25MHz、30MHz、35MHz、40MHz。

将待测试的高频电流传感器23同时穿过实施例一和实施例二中的原边测试线路。高频电流传感器23连接局放检测仪32，局放检测仪32经USB HID方式与局放校验系统上位机控制系统4实时通讯传输数据。上位机控制系统4界面中设定调频信号发生器将产生的信号频率，调整调频信号发生器11输出信号幅值V0，使原边测试线路电流峰-峰值为25mA，信号频率50KHz，上位机控制系统4记录经过滤波后的局放检测仪32的信号幅值；上位机控制系统4界面中设定任意波形发生器12输出上升沿小于5ns、下降沿时间大于200us的陡脉冲信号，将幅值设置为0.5Vpp，使得试验回路中产生约为50pC的视在放电量，上位机控制系统4记录局放检测仪32在高频脉冲电流下的信号幅值V1，并与背景信号幅值V0进行对比，计算并显示50KHz频率下的信噪比。随后依次计算其他频率下信噪比，并生成数据报表，显示局放检测仪对上述各频段的抑制能力。

实施例五：

进行高频电流传感器工频饱和特性参数校验时，信号输入单元1中调频信号发生器11、多功能万用表检定装置13经同轴电缆与校验线路2相连，形成高频电流传感器工频饱和特性测试环境。

将待测试的高频电流传感器布置在实施例一中的原边测试线路中，高频电流传感器23输出端与局放检测仪32相连，上位机控制系统4界面设置调频信号发生器输出信号参数，输出信号频率设置为10MHz、峰值设置为1Vpp的正弦信号并维持该参数不变，上位机控制系统4界面设置多功能万用表检定装置13输出工频电流参数，主机上两通道形成提供调幅工频电流回路，该回路也穿过高频电流传感器中心。从0开始逐步增大多功能万用表检定装置13中输出的工频电流，上位机控制系统4实时记录多功能万用表检定装置13的电流值与局放检测仪32中PRPS图谱幅值，当PRPS图谱幅值随工频电流增大而开始减小的位置，将所记录多功能万用表检定装置13的电流值作为高频电流传感器23的实测工频饱和电流I。

本实用新型的高频电流局部放电检测仪性能自动校验系统，能够对高频电流传感器传输阻抗、检测频率，局放检测仪(含传感器)灵敏度、线性度误差、抗干扰及工频饱和特性，共计6种性能参数进行自动校验，以解决校验过程中人为手动操作效率偏低，提高入网带电检测仪器性能质量及校验时工作效率，有效检测出仪器的性能参数。

综上所述，本实用新型的高频电流局部放电检测仪性能自动校验系统，可实现对高频电流传感器及所连接局放检测仪的多参数自动化校验，从而提高入网带点检测仪器设备性能质量及校验时工作效率。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。