特高频电磁干扰模拟系统的制作方法

本发明涉及一种特高频电磁干扰模拟系统。

背景技术：

随着局部放电状态检测技术的日益广泛应用，局放检测设备存在的问题也逐渐显现出来。由于变电站复杂的电磁干扰环境，检测、监测电磁干扰的技术也遇到了技术发展瓶颈，漏报、误报是已有的局放状态检测设备普遍暴露的严重问题，权威统计发现90％以上的报警为误报，究其根源在于当前状态检测产品的干扰识别能力和抗干扰水平，远不能适应变电站现场复杂的电磁环境。对于如何抑制这些复杂的、与局放信号有频带重叠的干扰信号并提高检测灵敏度，成为状态检测技术现场应用的瓶颈。因此，对状态检测产品的抗干扰能力及干扰识别能力的校验工作尤为重要。

局放在线、离线监测和检测设备的测量数据作为判断一次设备运行工况的重要指标，其正确与否直接影响了对一次设备运行工况的正确判断，若一次设备存在局部放电问题，而在线监测设备没能发现或者监测的数据精度较低，未能引起技术人员足够重视，往往导致一次设备的小隐患发展成为一次设备的事故；一次设备未存在局部放电问题，而在线监测设备频发异常数据，误导技术人员进行不必要的停电检修，势必造成人力、物力、财力的浪费，也对电网运行的稳定性和可靠性造成了影响。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种特高频电磁干扰模拟系统，。所述系统实现了多源放电干扰模拟及电磁干扰信号多点布局，可以对不同厂家的特高频局放检测装置进行抗干扰性能及放电模式识别功能进行校验。

一种特高频电磁干扰模拟系统，其特别之处在于：包括控制系统，该控制系统依次通过通讯类电磁干扰信号发射单元、第一程控衰减单元和第一功率放大单元与信号传导耦合单元连接，该信号传导耦合单元还与信号辐射单元连接；其中前述的控制系统还依次通过模拟局放类电磁干扰信号发射单元、第二程控衰减单元和第二功率放大单元与前述的信号传导耦合单元连接。

其中控制系统用于控制并显示信号发射单元输出的典型模拟干扰信号，该信号类型具体包括自由金属颗粒类干扰模拟信号、悬浮电位体类干扰模拟信号、沿面类干扰模拟信号、绝缘件内部气隙类干扰模拟信号或者金属尖端类干扰模拟信号。

其中程控衰减单元具体采用程控衰减器。

其中功率放大单元具体采用射频功率放大器。

其中信号辐射单元具体采用全向特高频传感器。

与现有技术相比，本发明系统的优点在于：通过现场测试的各种典型电磁干扰的数据，建立起干扰信号库。通过控制器调用干扰库中的包序列脉冲信号、包含相位信息的谱图数据，分析得到信号的相应特征如幅值、频率、频谱、各类统计谱图等，发出相应的控制指令调节信号发生单元信号的生成。

附图说明

附图1为本发明的逻辑原理框图；

附图2为本发明的数字上变频产生放电信号原理框图。

具体实施方式

本发明是对变电站现场的电磁干扰信号展开了深入的测试研究，通过大量测试分析现场干扰信号的特征、来源，结合现场特点进行实验室重现。所发明的特高频电磁干扰模拟系统及方法，不但可以模拟出各类型局放电磁干扰信号，同时还可以对不同放电阶段的局放干扰信号进行重现。有效填补了实验室局放校验系统检测项目，实现了对局放检测装置的抗干扰性及有效性进行评估校验。

本发明的系统主要包括控制系统是由xilinx公司的spartn-6芯片进行初始化的参数调教及射频参数配置。该控制系统依次通过通讯类电磁干扰信号发射单元是由sim800cgsm芯片采用at指令控制，工作频段覆盖850/900/1800/1900mhz、第一程控衰减单元tat-040g27-63vd7和第一功率放大单元tpa-008025g03b与信号传导耦合单元zclmr240db连接，该信号传导耦合单元还与信号辐射单元avtsen-3连接；其中前述的控制系统还依次通过模拟局放类电磁干扰信号发射单元是由adi公司出品的射频芯片ad9364、第二程控衰减单元和第二功率放大单元与前述的信号传导耦合单元连接。

实施例1：

本发明提供了一种特高频电磁干扰模拟系统，具体如下：

a、信号生成，控制系统是整个电磁干扰模拟装置的中枢，控制整个平台的工作。通过现场测试的各种典型电磁干扰的数据，建立起干扰信号库。通过控制器能够调用干扰库中的序列脉冲信号、包含相位信息的谱图数据，分析得到信号的相应特征如幅值、频率、频谱、各类统计谱图等，发出相应的控制指令调节信号发生单元信号的生成；

b、通讯类电磁干扰信号发射单元，通讯信号主要来自于手机通讯基站的辐射，该平台能够模拟典型的gsm900/1800mhz的手机通信频段，根据现场测试统计的变电站通讯信号的幅值范围设置通讯信号的最大量程对于通讯信号发生单元，采用了手机核心电路板，在电路板的外部放置所需的外围电路；

c、模拟局放类电磁干扰信号发射单元，局部放电模拟发射单元为本平台的核心功能单元。变电站中高压导体上的电晕放电、各类高压设备出线套管端部及表面的各类放电、设备接地网上的各类干扰脉冲等等都是与局部放电信号极为相似的脉冲型信号，最难识别，对局放检测干扰也最大，是考核现场监测设备正常工作与否最重要的部分。对于典型缺陷放电干扰的模拟来说，采用任意信号发生器+混频器+功放的方式来实现。

信号发射单元内含波形编辑生成软件，根据上位机传输的信号的各种特征和实际的波形数据运算得到我们所需要的任意波形。由于信号发射单元输出信号频率的能力只有几十mhz到几百mhz，而放电类干扰信号的频谱一般都在300mhz以上，有的甚至达到上ghz，因此依靠信号发生器和功率放大器是不能完成相应功能的，必须加上混频器。

d、程控衰减单元，其用于对模拟信号发射单元输出的信号在一定范围内调节幅值大小，为了使发射单元的信号实现可控、可调，在发射单元的后端连接程控衰减单元，可实现信号输出功率的增大或减小。程控衰减单元的控制精度为0.5db，可通过软件程序设计实现调节功能。

e、功率放大单元、其用于将模拟信号发射单元输出的信号进行功率放大并通过辐射单元发射到空间并覆盖有效的距离，由于通讯类电磁干扰信号发射单元以及模拟局放类电磁干扰信号发射单元的原始输出功率较小，为了更加真实的模拟典型局放信号需在信号输出末端加上功率放大模块。

f、对于特高频电磁干扰信号的输出，采用射频电缆加上特高频辐射天线将信号辐射到空间中。

本发明的特高频电磁干扰信号模拟系统可采用两种重现模式，其一为基于gtem小室重现电磁干扰信号，利用控制系统配置电磁干扰信号模拟装置，将信号注入gtem小室中，将被检测局部放电测试仪传感器置于gtem小室耦合窗口，控制电磁干扰信号模拟装置输入不同放电类型模拟信号。本系统可以校验局放测试仪放电模式识别功能，检验检测仪能够准确识别自由金属颗粒放电、悬浮电位体放电、沿面放电、绝缘件内部气隙放电、金属尖端放电等典型放电类型。

特高频电磁干扰信号模拟系统还可以利用gis进行模拟干扰放电信号重现，利用控制系统配置多通道电磁干扰信号模拟装置输出不同放电类型的局放模拟信号，并将信号分别通过射频同轴传输线注入到典型gis结构的内置传感器中，将局放检测仪同样接入gis结构的内置传感器上，局放模拟信号在gis腔体内产生放电电场信号。利用此方法可以校验局放检测装置的有效性和抗干扰能力。

实施例2：

一种基于混频技术的特高频电磁干扰模拟系统：包括控制系统、通讯类电磁干扰信号发射单元、模拟局放类电磁干扰信号发射单元、程控衰减单元、功率放大单元、信号传导耦合单元及信号辐射单元，所述系统从前往后依次为控制系统连接模拟电磁干扰信号发射单元、程控衰减单元、功率放大单元、信号传导耦合单元及信号辐射单元。

所述的控制系统，其用于控制并显示信号发射单元输出典型模拟干扰信号，信号类型包括：自由金属颗粒类干扰模拟信号、悬浮电位体类干扰模拟信号、沿面类干扰模拟信号、绝缘件内部气隙类干扰模拟信号、金属尖端类干扰模拟信号等；

所述的电磁干扰信号发射单元包括通讯类电磁干扰信号发射单元、模拟局放类电磁干扰信号发射单元，其用于将具有一定幅值、相位、频率、采样率等信息的原始数据生成不同类型的模拟电磁干扰信号；

所述的程控衰减单元为程控衰减器，其用于对模拟信号发射单元输出的信号在一定范围内调节幅值大小；

所述的功率放大单元为射频功率放大器，其用于将模拟信号发射单元输出的信号进行功率放大并通过辐射单元发射到空间并覆盖有效的距离；

所述的信号辐射单元通常为全向特高频传感器，其用于将模拟信号发射单元生成的电磁干扰信号经过程控衰减器调节并经功率放大单元放大后，辐射到周围空间，信号覆盖范围10米以内。

所述的信号传导耦合单元，其用于将模拟信号发射单元生成的信号传输至信号辐射单元。