本發(fā)明涉及局部放電特高頻檢測抗干擾的技術(shù)領(lǐng)域，并且更具體地，涉及一種基于全向特高頻UHF(Ultra High Frequency)噪聲傳感器消除外部干擾的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS，Gas Insulated Switchgear)是電網(wǎng)設(shè)備的重要組成部分。GIS數(shù)量大，并且在城市電網(wǎng)中應(yīng)用廣泛。GIS結(jié)構(gòu)緊湊，并且對內(nèi)部微小絕緣缺陷非常敏感，因此容易導(dǎo)致絕緣擊穿的嚴(yán)重事故。通常，針對GIS的常規(guī)巡視無法有效了解設(shè)備的運行狀況，這是因為GIS的全封閉性。GIS的現(xiàn)場檢修環(huán)境要求高，拆裝工作量大，停電時間長并且檢修費用昂貴。GIS的免維護運行年限為15年左右，發(fā)生故障的時間絕大部分處于剛投入運行時或臨近壽命時。我國每年有大量新GIS投入運行，也陸續(xù)有一些GIS達(dá)到規(guī)定的免維護運行年限。如何保證這些設(shè)備的安全運行，同時避免不必要的停電檢修，節(jié)省檢修費用，這是GIS運行中面臨的重要問題。

UHF局部放電在線檢測技術(shù)的推廣應(yīng)用對于預(yù)判GIS的健康狀況，避免電網(wǎng)重大設(shè)備事故的發(fā)生，以及保證GIS的安全運行、提高設(shè)備檢修和維護效率具有積極的意義和良好的社會經(jīng)濟效益。此外，目前UHF局部放電在線檢測技術(shù)還廣泛應(yīng)用于電力變壓器、電力電纜等高壓電氣設(shè)備的局放檢測/監(jiān)測。

但是，現(xiàn)有局部放電UHF在線檢測技術(shù)中使用的檢測裝置對信號的全向接收的能力較弱，無法實現(xiàn)對現(xiàn)場各個方向的信號的有效接收，因此在現(xiàn)場實測過程中無法有效的抑制外部干擾信號。

綜上可知，局部放電UHF在線檢測技術(shù)中使用的檢測裝置的接收方向性和檢測頻帶范圍對這種抗干擾方式至關(guān)重要，只有采用性能優(yōu)異的檢測裝置并進行與信號傳感器的合理配置，才能充分發(fā)揮出這種抗干擾方法的效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種基于全向UHF噪聲傳感器消除外部干擾的系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)包括：

全向UHF噪聲傳感器，其用于全方向接收GIS外部信號；

信號傳感器，其用于接收GIS內(nèi)部絕緣缺陷的局部放電信號；

局部放電采集單元，其用于放大并轉(zhuǎn)換局部放電信號和GIS外部信號；以及

上位機，其根據(jù)判定原則判定GIS外部信號屬性，并在GIS外部信號為干擾信號時進行處理以消除干擾信號。

優(yōu)選地，所述判定原則包括：

如果信號傳感器與噪聲傳感器接收的信號同步且信號傳感器的信號大于等于噪聲傳感器的信號，移動噪聲傳感器遠(yuǎn)離被測設(shè)備，如果噪聲傳感器的信號變小，則判定此信號為被測設(shè)備內(nèi)部放電信號，如果噪聲傳感器的信號變大且超過信號傳感器信號的大小，則判定為外部干擾信號；以及

如果信號傳感器與噪聲傳感器接收的信號同步且信號傳感器的信號小于噪聲傳感器的信號，移動噪聲傳感器遠(yuǎn)離被測設(shè)備，如果噪聲傳感器的信號變小且小于信號傳感器的信號，則判定此信號為被測設(shè)備內(nèi)部放電信號，如果噪聲傳感器的信號變大則判定為外部干擾信號。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述全向UHF噪聲傳感器包括：

錐形螺旋天線板單元，其由錐形螺旋天線和底板構(gòu)成，用于全方向接收GIS外部信號；

工裝單元，其由環(huán)氧天線罩和底部封裝部分構(gòu)成，用于封裝所述錐形螺旋天線單元；以及

N型連接器，其位于工裝單元底部正中，通過與錐形螺旋天線板單元相連，將接收的GIS外部信號傳輸至局部放電采集單元。

優(yōu)選地，所述全向UHF噪聲傳感器的檢測頻帶范圍為300MHz至2GHz、駐波比小于等于3并且天線增益為-30dB至6dB。

優(yōu)選地，全向UHF噪聲傳感器中的工裝單元具有防水和防塵性能。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述基于全向UHF噪聲傳感器消除外部干擾的方法包括：

將信號傳感器內(nèi)嵌安裝在GIS內(nèi)部，用于接收GIS內(nèi)部絕緣缺陷的局部放電信號；

在每個信號傳感器附近放置一個全向UHF噪聲傳感器，所述全向UHF噪聲傳感器用于接收GIS外部信號；

在GIS附近使用局部放電采集單元放大并轉(zhuǎn)換局部放電信號和GIS外部信號；以及

上位機根據(jù)判定原則判定GIS外部信號屬性，并在GIS外部信號為干擾信號時進行處理以消除干擾信號。

優(yōu)選地，所述判定原則如下：

如果信號傳感器與噪聲傳感器接收的信號同步且信號傳感器的信號大于等于噪聲傳感器的信號，移動噪聲傳感器遠(yuǎn)離被測設(shè)備，如果噪聲傳感器的信號變小，則判定此信號為被測設(shè)備內(nèi)部放電信號，如果噪聲傳感器的信號變大且超過信號傳感器信號的大小，則判定為外部干擾信號；以及

如果信號傳感器與噪聲傳感器接收的信號同步且信號傳感器的信號小于噪聲傳感器的信號，移動噪聲傳感器遠(yuǎn)離被測設(shè)備，如果噪聲傳感器的信號變小且小于信號傳感器的信號，則判定此信號為被測設(shè)備內(nèi)部放電信號，如果噪聲傳感器的信號變大則判定為外部干擾信號。

附圖說明

通過參考下面的附圖，可以更為完整地理解本發(fā)明的示例性實施方式。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的基于全向UHF噪聲傳感器消除外部干擾的系統(tǒng)的現(xiàn)場安裝示意圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的全向UHF噪聲傳感器的實物結(jié)構(gòu)圖

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的全向UHF噪聲傳感器的零部件結(jié)構(gòu)圖。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的全向UHF噪聲傳感器的另一個零部件結(jié)構(gòu)圖。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的全向UHF噪聲傳感器在500MHz的方向圖；

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的全向UHF噪聲傳感器在750MHz的方向圖；

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的全向UHF噪聲傳感器在1GHz的方向圖；

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的全向UHF噪聲傳感器在1.5GHz的方向圖；

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的全向UHF噪聲傳感器在2GHz的方向圖；

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的全向UHF噪聲傳感器在300MHz-2GHz頻帶范圍內(nèi)電壓駐波比測試結(jié)果圖；

圖11示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的全向UHF噪聲傳感器的天線增益表；

圖12示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的基于全向UHF噪聲傳感器消除外部干擾的方法的流程圖。

具體實施方式

現(xiàn)在參考附圖介紹本發(fā)明的示例性實施方式。本發(fā)明可以用許多不同的形式來實施，并且不局限于此處描述的實施例，提供這些實施例是為了詳盡地且完全地公開本發(fā)明，并且向所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。對于表示在附圖中的示例性實施方式中的術(shù)語并不是對本發(fā)明的限定。在附圖中，相同的單元/元件使用相同的附圖標(biāo)記。

除非另有說明，此處使用的術(shù)語(包括科技術(shù)語)對所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員具有通常的理解含義。另外，可以理解的是，以通常使用的詞典限定的術(shù)語，應(yīng)當(dāng)被理解為與其相關(guān)領(lǐng)域的語境具有一致的含義，而不應(yīng)該被理解為理想化的或過于正式的意義。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施方式的基于全向UHF噪聲傳感器消除外部干擾的系統(tǒng)的現(xiàn)場安裝示意圖。如圖1所示，系統(tǒng)100基于全向UHF噪聲傳感器對現(xiàn)場環(huán)境中的信號進行檢測，以消除外部干擾信號。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，系統(tǒng)100包括全向UHF噪聲傳感器101、信號傳感器102、局部放電采集單元103和上位機104。

優(yōu)選地，全向UHF噪聲傳感器101，用于全方向接收GIS外部信號。

優(yōu)選地，信號傳感器102用于接收GIS內(nèi)部絕緣缺陷的局部放電信號。

優(yōu)選地，局部放電采集單元103用于放大并轉(zhuǎn)換局部放電信號和GIS外部信號。

優(yōu)選地，上位機104根據(jù)判定原則判定GIS外部信號屬性。根據(jù)優(yōu)選實施方式，所述判定原則包括：如果信號傳感器與噪聲傳感器接收的信號同步且信號傳感器的信號大于等于噪聲傳感器的信號，移動噪聲傳感器遠(yuǎn)離被測設(shè)備，如果噪聲傳感器的信號變小，則判定此信號為被測設(shè)備內(nèi)部放電信號，如果噪聲傳感器的信號變大且超過信號傳感器信號的大小，則判定為外部干擾信號；以及如果信號傳感器與噪聲傳感器接收的信號同步且信號傳感器的信號小于噪聲傳感器的信號，移動噪聲傳感器遠(yuǎn)離被測設(shè)備，如果噪聲傳感器的信號變小且小于信號傳感器的信號，則判定此信號為被測設(shè)備內(nèi)部放電信號，如果噪聲傳感器的信號變大則判定為外部干擾信號。當(dāng)上位機104根據(jù)判定原則確定GIS外部信號為干擾信號時，利用上位機104的軟件進行處理，消除干擾信號。

圖2是根據(jù)本發(fā)明實施方式的全向UHF噪聲傳感器101的實物結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，所述全向UHF噪聲傳感器101從外觀上看為錐形螺旋結(jié)構(gòu)，其包括錐形螺旋天線板單元201、工裝單元202和N型連接器203。圖3和圖4是根據(jù)本發(fā)明實施方式的全向UHF噪聲傳感器101的零部件結(jié)構(gòu)圖。結(jié)合圖2、圖3和圖4可知，所述全向UHF噪聲傳感器的結(jié)構(gòu)如下。

優(yōu)選地，錐形螺旋天線板單元201由錐形螺旋天線211和底板212構(gòu)成，用于全方向接收GIS外部信號。

優(yōu)選地，工裝單元202由環(huán)氧天線罩221和底部封裝部分222構(gòu)成，用于封裝所述錐形螺旋天線單元201。由于工裝單元202為封閉式結(jié)構(gòu)，故具有良好的防水和防塵性能。

優(yōu)選地，N型連接器，其位于工裝單元底部正中，通過與錐形螺旋天線板單元201相連，將接收的GIS外部信號傳輸至局部放電采集單元103。

圖5-9是根據(jù)本發(fā)明實施方式的全向UHF噪聲傳感器在500MHz、750MHz、1GHz、1.5GHz和2GHz這5個頻率的方向圖。如圖5-9所示，所述全向UHF噪聲傳感器較好地實現(xiàn)了全方向接收外部信號的功能。

圖10是根據(jù)本發(fā)明實施方式的全向UHF噪聲傳感器在300MHz-2GHz頻帶范圍內(nèi)電壓駐波比測試結(jié)果圖。如圖10所示，優(yōu)選地，全向UHF噪聲傳感的駐波比小于等于3。

圖11是根據(jù)本發(fā)明實施方式的全向UHF噪聲傳感器的天線增益表。如圖11所示，優(yōu)選地，全向UHF噪聲傳感器的天線增益為-30dB至6dB。

圖12是根據(jù)本發(fā)明實施方式的基于全向UHF噪聲傳感器消除外部干擾的方法1200的流程圖。

如圖12所示，所述方法1200從步驟1201開始。優(yōu)選地，在步驟1201，將全向UHF噪聲傳感器101和信號傳感器102按照一比一的配置進行安裝，即將信號傳感器102內(nèi)嵌安裝在GIS，用于接收GIS內(nèi)部絕緣缺陷的局部放電信號，然后在每個信號傳感器102附近放置一個全向UHF噪聲傳感器101，用于接收GIS外部信號。

優(yōu)選地，在步驟1202，通過放置在GIS附近的局部放電采集單元103采集全向UHF噪聲傳感器101和信號傳感器102同步傳送的GIS外部信號和局部放電信號，并且將上述信號進行放大和轉(zhuǎn)換。

優(yōu)選地，在步驟1203，上位機104根據(jù)判定原則判定GIS外部信號屬性。

所述判定原則包括：如果信號傳感器與噪聲傳感器接收的信號同步且信號傳感器的信號大于等于噪聲傳感器的信號，移動噪聲傳感器遠(yuǎn)離被測設(shè)備，如果噪聲傳感器的信號變小，則判定此信號為被測設(shè)備內(nèi)部放電信號，如果噪聲傳感器的信號變大且超過信號傳感器信號的大小，則判定為外部干擾信號；以及如果信號傳感器與噪聲傳感器接收的信號同步且信號傳感器的信號小于噪聲傳感器的信號，移動噪聲傳感器遠(yuǎn)離被測設(shè)備，如果噪聲傳感器的信號變小且小于信號傳感器的信號，則判定此信號為被測設(shè)備內(nèi)部放電信號，如果噪聲傳感器的信號變大則判定為外部干擾信號。

若根據(jù)判定原則判定GIS外部信號為外部干擾信號，跳至步驟1204。若根據(jù)判定原則判定GIS外部信號不是外部干擾信號，跳至步驟1202。

優(yōu)選地，在步驟1204，上位機104中的軟件進行處理以消除干擾信號。

通常地，在權(quán)利要求中使用的所有術(shù)語都根據(jù)他們在技術(shù)領(lǐng)域的通常含義被解釋，除非在其中被另外明確地定義。所有的參考“一個/所述/該[裝置、組件等]”都被開放地解釋為所述裝置、組件等中的至少一個實例，除非另外明確地說明。這里公開的任何方法的步驟都沒必要以公開的準(zhǔn)確的順序運行，除非明確地說明。