技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及局部放電檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種還原局部放電超高頻信號的方法。

背景技術(shù)：

超高頻（UHF）法是目前局部放電檢測的一種新方法，該方法通過天線傳感器接收局部放電過程輻射的UHF電磁波，實現(xiàn)局部放電的檢測。該技術(shù)的特點在于：檢測頻段較高，可以有效地避開常規(guī)局部放電測量中的電暈、開關(guān)操作等多種電氣干擾；檢測頻帶寬，所以其檢測靈敏度很高；而且可識別故障類型和進行定位。UHF檢測的特點使其在局部放電檢測領(lǐng)域具有其他方法無法比擬的優(yōu)點，因而在近年來得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。但它對傳感器的采集精度和寬帶要求很高，因此造價較高

目前超高頻傳感器種類繁多，應(yīng)用也很廣，但是很難對傳感器的傳播特性進行評價。針對電力設(shè)備放電源的超高頻信號傳播過程較復(fù)雜的問題，希望簡化其來自傳感器造成的影響。也就是說，當(dāng)我們希望標(biāo)定一個放電量的時候，可能會考慮多方面的問題，如傳播途徑，傳感器特性，放電源特性等因素。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)目前對于局部放電放電量的標(biāo)定還沒有準(zhǔn)確的方法，脈沖電流法是工程實際應(yīng)用較多的方法，但是脈沖電流法本身存在很大的問題，很難真正反應(yīng)局部放電的強烈程度，且受干擾較大。超高頻法是逐漸興起的檢測局部放電的方法。其主要問題是:局部放電激發(fā)的超高頻電磁波經(jīng)歷復(fù)雜的傳播過程，對于檢測設(shè)備來說，希望相同的放電信號可以得到相同的檢測結(jié)果，但是傳感器不可避免的存在著差異。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種還原局部放電超高頻信號的方法，以實現(xiàn)的不同傳感器的去差異化，實現(xiàn)校準(zhǔn)過程的簡化的優(yōu)點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種還原局部放電超高頻信號的方法，主要包括以下步驟：

a．信號發(fā)生器產(chǎn)生單位沖擊激勵脈沖信號 分別通過信號電纜及超高頻傳感器連接示波器的第一通道和第二通道，測量得到單位沖擊激勵信號的波形以及傳感器的響應(yīng)特性h(t)；

b．輸入任意信號x(t)與傳感器響應(yīng)特性h(t)進行卷積，得到輸出信號y(t)；

c．對輸出信號y(t)進行反卷積，利用傳感器的響應(yīng)特性h(t)，得出輸入信號x(t)。

進一步地，所述步驟b中具體為，將任意輸入信號x(t)分成無窮個脈沖函數(shù)，利用卷積公式y(tǒng)(t) = ∫ x(τ) h(t?τ) dτ，進行疊加后得到輸出信號y(t)波形。

進一步地，所述步驟c具體為，對傳感器響應(yīng)特性h(t)濾波處理后進行傅里葉變換，得到頻域傳感器響應(yīng)特性H(Ω)，對輸出信號y(t)進行傅里葉變換得到輸出信號頻域特性Y(Ω)，根據(jù)X(Ω)H(Ω)= Y(Ω)，得到頻域輸入信號X(Ω)，對X(Ω)進行發(fā)變換得到原始信號。

進一步地，所述第一示波器和第二示波器的模擬寬帶均大于2GHz。

進一步地，信號發(fā)生器產(chǎn)生的單位沖擊激勵脈沖信號 為皮秒級的上升沿。

進一步地，所述第二示波器為自帶FFT算法的4通道的實時采樣率為40 GS/s的WaveRunner 6Zi數(shù)字示波器。

進一步地，步驟a中，所述信號電纜為50Ω同軸電纜。

進一步地，步驟a中，所述超高頻傳感器距離放電源固定位置處，通過所述信號電纜與示波器第二通道連接，測量顯示超高頻傳感器的響應(yīng)波形。

本發(fā)明各實施例的，由于主要包括：信號發(fā)生器產(chǎn)生單位沖擊激勵脈沖信號 ，分別通過第一示波器和超高頻傳感器，測量得到單位沖擊激勵信號的波形以及傳感器的響應(yīng)特性h(t)，輸入任意信號x(t)與傳感器響應(yīng)特性h(t)進行卷積，得到輸出信號y(t)；對輸出信號y(t)進行反卷積，利用傳感器的響應(yīng)特性h(t)，得出輸入信號x(t)；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中由于傳感器的差異造成相同的放電信號，得到了不同的檢測結(jié)果的缺陷，實現(xiàn)的不同傳感器的去差異化，實現(xiàn)校準(zhǔn)過程的簡化的優(yōu)點。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。

下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種還原局部放電超高頻信號的方法工作原理圖。

具體實施方式

以下對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

具體地，一種還原局部放電超高頻信號的方法，主要包括以下步驟：

a．信號發(fā)生器產(chǎn)生單位沖擊激勵脈沖信號 ，分別通過信號電纜及超高頻傳感器連接示波器的第一通道和第二通道，測量得到單位沖擊激勵信號的波形以及傳感器的響應(yīng)特性h(t)；

b．輸入任意信號x(t)與傳感器響應(yīng)特性h(t)進行卷積，得到輸出信號y(t)；

c．對輸出信號y(t)進行反卷積，利用傳感器的響應(yīng)特性h(t)，得出輸入信號x(t)。

所述步驟b中具體為，將任意輸入信號x(t)分成無窮個脈沖函數(shù)，利用卷積公式y(tǒng)(t) = ∫ x(τ) h(t?τ) dτ，進行疊加后得到輸出信號y(t)波形。

所述步驟c具體為，對傳感器響應(yīng)特性h(t)濾波處理后進行傅里葉變換，得到頻域傳感器響應(yīng)特性H(Ω)，對輸出信號y(t)進行傅里葉變換得到輸出信號頻域特性Y(Ω)，根據(jù)X(Ω)H(Ω)= Y(Ω)，得到頻域輸入信號X(Ω)，對X(Ω)進行發(fā)變換得到原始信號。

所述第一示波器和第二示波器的模擬寬帶均大于2GHz。

步驟a中，所述信號電纜為50Ω同軸電纜。

步驟a中，所述超高頻傳感器距離放電源固定位置處，通過所述信號電纜與示波器第二通道連接，測量顯示超高頻傳感器的響應(yīng)波形。

信號發(fā)生器產(chǎn)生的單位沖擊激勵脈沖信號 為皮秒級的上升沿。

所述第二示波器為自帶FFT算法的4通道的實時采樣率為40 GS/s的WaveRunner 6Zi數(shù)字示波器。

為了便于求解傳感器的響應(yīng)問題，可以通過任意復(fù)雜信號分解為簡單激勵信號，求出系統(tǒng)對每個簡單激勵的響應(yīng)，而后疊加這些簡單激勵的響應(yīng)，從而得到復(fù)雜激勵的響應(yīng)。

對于不同的傳感器而言，單位沖擊激勵作用下的零狀態(tài)響應(yīng)即為單位沖擊響應(yīng)，這個響應(yīng)反應(yīng)了傳感器的固有特性，它是由傳感器本身的參數(shù)結(jié)構(gòu)決定的。利用這個響應(yīng)我們就能得到任意輸入波形下的系統(tǒng)的響應(yīng)：方法是通過任意輸入x卷積該傳感器的響應(yīng)特性h，就能得到真實的輸出信號y。因此，利用傳感器接收到的信號y以及傳感器測得的響應(yīng)特性h，就能反推原始信號，對超高頻局部放電原始信號進行還原。

具體的,當(dāng)用信號發(fā)生器產(chǎn)生一個脈沖 時，測得傳感器響應(yīng)是h(t)，就認(rèn)為系統(tǒng)的響應(yīng)特性為h(t)，由信號卷積公式：y(t) = ∫ x(τ) h(t?τ) dτ，將任意輸入x(t)分成無窮個脈沖函數(shù)的疊加，就能利用卷積公式得到輸出信號的波形。

同樣的，利用輸出信號的波形y(t)反卷積測得傳感器相應(yīng)特性h(t)就能得到原始的輸入信號波形x(t)。

具體的，通過脈沖源產(chǎn)生一個脈沖信號，分別同時用超高頻傳感器，示波器直接測量。要求示波器的模擬帶寬應(yīng)大于2GHz，不失真的得到原始信號波形，并要求脈沖源產(chǎn)生的脈沖信號有皮秒級的上升沿。

得到單位沖擊輸入δ(t)的波形以及該輸入的響應(yīng)y(t)，因為單位沖擊激勵與任意信號的卷積都是該信號本身，這個響應(yīng)y(t)即為系統(tǒng)的相應(yīng)特性h(t)

對于任意輸入x(t)的響應(yīng)y(t)可以通過如附圖1所示的方法，利用超高頻傳感器接示波器測量得到，即得到任意輸入x(t)下超高頻傳感器的響應(yīng)y(t)得到的系統(tǒng)響應(yīng)特性h(t)，卷積測得的任意輸入信號的響應(yīng)y(t)即可求得任意輸入x(t)的波形具體方法是：利用數(shù)字信號處理技術(shù)中卷積計算的方法，即時域的卷積對應(yīng)頻域的乘積，通過示波器接口連接安裝了Matlab的便攜式計算機，將測得的示波器相應(yīng)特性h(t)進行濾波處理，再進行傅里葉變換，得到頻域特性H(Ω)，再由示波器測得的任意輸入的響應(yīng)y(t)進行傅里葉變換得到Y(jié)(Ω)，由于X(Ω)H(Ω)＝Y(jié)(Ω)，求得X(Ω)再進行反變換就可以重建原始信號。另一種方法是采用較先進的數(shù)字示波器，如4通道的實時采樣率為40GS/s的WaveRunner 6Zi數(shù)字示波器，其自帶FFT算法，并且在window系統(tǒng)下能夠安裝Matlab軟件直接實時對采集信號進行分析。

就局部放電超高頻傳感器而言，頻域通常只需要3GHz以內(nèi)的頻譜。所以只要標(biāo)定脈沖信號上升時間滿足要求，就可以濾波截取相應(yīng)頻段成分，濾去高頻噪聲。這樣做的不足在于舍棄了系統(tǒng)的部分信息，降低了時域分辨率，但是簡化了計算過程，精度滿足傳感器的標(biāo)定要求即可。

實際應(yīng)用中，對于相同的放電信號，不同傳感器得到響應(yīng)波形是不同的，利用單位沖擊響應(yīng)測得每一個傳感器的響應(yīng)特性h，就能知道不同傳感器，甚至是不同傳感器不同位置處原始信號的波形。用同一個校準(zhǔn)信號對不同傳感器進行響應(yīng)分析，可以將其響應(yīng)特性進行歸一化處理，簡化傳感器環(huán)節(jié)信號的分析過程，有利于對原始放電信號的傳播規(guī)律進行分析，有利于解決放電源的放電量校準(zhǔn)問題。

至少可以達(dá)到以下有益效果：針對超高頻傳感器存在的諸多問題，例如傳感器響應(yīng)特性，角度方位特性等難以檢測的問題，該方案可以實現(xiàn)不同傳感器的歸一化處理。

一般超高頻標(biāo)定方法是類比脈沖電流法得到的視在放電量進行標(biāo)定，通過該方法能夠?qū)鞲衅鞑杉某哳l信號進行還原，有利于分析放電源的放電問題。局部放電超高頻信號傳播過程復(fù)雜，傳感器的歸一化分析方法能夠極大方便超高頻信號校準(zhǔn)研究，更好的分析放電源及傳播過程的問題，理論應(yīng)用性強。

最后應(yīng)說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。