CN104375110B - 一种地电波传感器性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地电波传感器性能测试系统，其用于测试地电波传感器的性能，包括依次连接的信号发生器（2）、地电波产生装置（1）和信号监测仪（3），其中，所述信号发生器（2）用于产生可调的正弦波信号或方波信号；所述地电波产生装置（1）用于根据所述信号发生器（2）产生的可调的正弦波信号或方波信号生成对应的地电波信号；所述信号监测仪（3）用于监测并显示所述地电波产生装置（1）产生的地电波信号。本发明实施例可以很高效经济地检测各种地电波传感器的性能，并具有集成度高、重量轻、体积小等特点。

Description

一种地电波传感器性能测试系统

技术领域

本发明属于电力设备的状态检测领域，特别是涉及一种地电波传感器性能测试系统。

背景技术

电力设备内部存在绝缘缺陷时，在缺陷处会发生局部放电，作为一种快速脉冲电流辐射电磁波，电磁波会泄露到设备外面，沿着金属外壳表面或导线、接地线传播，这种电磁波在电力设备检测领域也称为地电波。通过特制的传感器测量出这种地电波即可以得知设备内部是否发生局部放电，诊断电力设备的绝缘状态是否健康。

在现有技术中，一般采用地电波传感器来拾取电力设备所泄露的地电波。地电波传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高的特点，被广泛应用于高压开关柜、环网柜及厢式变电站等电力设备的状态检测中。近些年来，电力公司均会采购国内外多个厂家生产的地电波检测设备。然而，不同厂家所生产的传感器性能存在较大的差异，使得电力公司在使用过程中难以对检测数据进行统一、可靠和准确评价。有些电力公司尝试采用由高压电源、放电模型及高压开关柜组成的测试系统来对这些地电波传感器进行检测，但是这样组成的系统不仅昂贵、庞大，鉴于放电的随机性，这种方法也难以对不同厂家的传感器进行准确和公正的评价。

鉴于以上情况，为了解决目前地电波传感器在研制、生产和应用缺乏先进的性能测试平台，如何设计和制作一种高级测试系统，能够准确、方便又经济地评估地电波传感器的性能，是检测设备制造业及电力企业亟待解决的重要课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种地电波传感器性能测试系统及方法，可以很高效经济地检测各种地电波传感器的性能，具有集成度高、重量轻、体积小的特点。

为了解决上述技术问题，本发明实施例的一方面提供一种地电波传感器性能测试系统，其用于测试地电波传感器的性能，包括依次连接的信号发生器、地电波产生装置和信号监测仪，其中：

所述信号发生器用于产生可调的正弦波信号或方波信号；

所述地电波产生装置用于根据所述信号发生器产生的可调的正弦波信号或方波信号生成对应的地电波信号，其包括绝缘外壳，固定设置于所述绝缘外壳上的第一插头、第二插头和贴片天线；该第一插头通过第一导线与所述信号发生器相连接，在所述第一插头与所述第二插头之间并行连接有第一信号电缆和地线，所述第一信号电缆通过第二信号电缆与所述贴片天线相连接，所述第一信号电缆与所述地线之间串接有一匹配阻抗；

所述信号监测仪3用于监测并显示所述地电波产生装置产生的地电波信号，其通过第二导线与所述地电波产生装置的第二插头相连接。

优选地，所述贴片天线包括：

圆形PCB板；

四个金属圆环，印制在所述圆形PCB板上，所述四个金属圆环的圆心连线形成正方形，所述四个金属圆环的相交点为与所述第二信号电缆相连接的焊接点。

优选地，进一步包括有一地电波传感器，其放置在所述地电波产生装置具有贴片天线的一侧，其通过第三导线连接一频谱分析仪或示波器，所述频谱分析仪或示波器用于显示所述地电波传感器所感应到的地电波信息。

优选地，所述信号监测仪3为频谱分析仪或/及数字示波器。

优选地，所述绝缘外壳采用环氧树脂材质，厚度小于3mm。

优选地，所述第一导线与第二导线均为直径1mm的硬质铜导线；所述匹配阻抗为阻值10-50Ω的可调电阻；所述地线为直径0.2mm的软铜导线；所述第一插头与第二插头均为BNC香蕉插头；所述第一信号电缆与第二信号电缆均为特征阻抗50Ω的低损耗信号电缆。

优选地，所述信号发生器为一多功能函数发生器，可以输出频率为1MHz –100MHz，幅值0V - 5V可调的正弦波信号，以及重复频率10 - 1000Hz，幅值0V - 5V可调的方波信号。

优选地，所述贴片天线的四个金属圆环的直径为25mm，圆环宽度为3mm。

实施本发明，具有如下的有益效果：

首先，本发明实施例通过信号发生器注入信号到贴片天线的方式，简单明了地实现了地电波信号的发生，地电波信号具有高重复性和稳定性的特点，确保了测试结果的客观性；

其次，本发明实施例的测试系统具有双重功能，不仅可以测试地电波传感器的带宽，也可以测试其脉冲计数功能；

另外，本发明实施例可以避免大型、昂贵的高压电源、试品和开关柜的使用，节省了设备成本，具有集成度高、重量轻、体积小的特点；且使测试过程更加合理、高效、更经济，避免了由于试品局放信号的随机性带来的评价不确定性，提升了行业的技术水平。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种地电波传感器性能测试系统的一个实施例的结构示意图；

图2为图1中贴片天线的结构示意图；

图3为本发明地电波传感器性能测试系统在具体使用中开展地电波传感器性能测试的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，是本发明提供的一种地电波传感器性能测试系统的一个实施例。在该实施例中，该地电波传感器性能测试系统用于测试地电波传感器，其包括依次连接的信号发生器2、地电波产生装置1和信号监测仪3，其中：

信号发生器2用于产生可调的正弦波信号或方波信号，具体地，信号发生器2为一多功能函数发生器，可以输出频率为1MHz – 100MHz，幅值0V - 5V可调的正弦波信号，以及输出重复频率10 - 1000Hz，幅值0V - 5V可调的方波信号；

地电波产生装置1用于根据信号发生器2产生的可调的正弦波信号或方波信号生成对应的地电波信号，其包括绝缘外壳10，固定设置于绝缘外壳10上的第一插头11、第二插头12和贴片天线17；该第一插头11通过第一导线20与信号发生器2相连接，在第一插头11与第二插头12之间并行连接有第一信号电缆14和地线13，第一信号电缆14通过第二信号电缆16与贴片天线17相连接，第一信号电缆14与地线13之间串接有一匹配阻抗15；其中，绝缘外壳10采用环氧树脂材质，厚度小于3mm；

信号监测仪3用于监测并显示地电波产生装置1产生的地电波信号，其通过第二导线30与地电波产生装置1的第二插头12相连接，信号监测仪3为频谱分析仪或/及数字示波器，例如可以是。

具体地，在一个实施例中，该第一导线20与第二导线30均为直径1mm的硬质铜导线；匹配阻抗15为阻值10-50Ω的可调电阻；地线13为直径0.2mm的软铜导线；第一插头11与第二插头12均为BNC香蕉插头；第一信号电缆14与第二信号电缆16均为特征阻抗50Ω的低损耗信号电缆。

该信号发生器2可以采用Tektronix 公司的商用AFG3000型多功能函数发生器。

信号检测仪器3可以采用Rigol 公司的商用DSA875频谱分析仪；或采用Tektronix公司的商用Tek4054字示波器，其对于脉冲信号具有计数功能。

如图2所示，示出了图1中贴片天线17的结构示意图。在该实施例中，贴片天线17包括：

圆形PCB板170；

四个金属圆环171，印制在圆形PCB板170上，四个金属圆环171的圆心连线形成正方形，四个金属圆环171的相交点172为与第二信号电缆16相连接的焊接点。

在一个实施例中，贴片天线17的四个金属圆环171的直径为25mm，圆环宽度为3mm，圆形PCB板170的直径为51mm。

信号发生器2产生的正弦波或方波，被传送到该贴片天线17上，形成地电波。

如图3所示，示出了本发明提供的一种地电波传感器性能测试系统的运用环境示意图。

首先，在一个例子中，该测试对象可以为简单的地电波传感器。

从图3中可以看出，包括有一地电波传感器4，其放置在地电波产生装置1具有贴片天线17的一侧，其通过第三导线50连接一频谱分析仪或示波器5，频谱分析仪或示波器5用于显示地电波传感器4所感应到的地电波信息。

通过将地电波传感器4的输出端连接到频谱分析仪或示波器5来监测其输出，通过与信号监测仪3的测量结果的比较即可知道地电波传感器性能的优劣。可以理解的是，在测量过程中注意调节信号发生器2的信号强度，使得频谱分析仪或示波器5的强度维持在同样的水平。

如果频谱分析仪或示波器5和信号监测仪3的结果在一些典型的频率点上（比如1MHz，2MHz，5MHz，10MHz，20MHz，30MHz，40MHz，50MHz，60MHz ）基本呈正比例，则可以判断该电波传感器4的性能较好。

另外，在另一个实施例中，该测试对象可以是商用地电波检测装置。

可以理解的是，在一些应用场合，地电波传感器4与频谱分析仪或示波器5可以集成在一个商用地电波检测装置中。即在商用地电波检测装置自身具有测量和显示结果的能力。通过直接比较商用地电波检测装置（包含地电波传感器4与频谱分析仪或示波器5）与信号监测仪3的测量结果，就可以了解到地电波传感器性能的优劣。

实施本发明，具有如下的有益效果：

首先，本发明实施例通过信号发生器注入信号到贴片天线的方式，简单明了地实现了地电波信号的发生，且生成的地电波信号具有高重复性和稳定性的特点，确保了测试结果的客观性；

其次，本发明实施例的测试系统具有双重功能，不仅可以测试地电波传感器的带宽，也可以测试其脉冲计数功能；

另外，本发明实施例可以避免大型、昂贵的高压电源、试品和开关柜的使用，节省了设备成本，具有集成度高、重量轻、体积小的特点；且使测试过程更加合理、高效、更经济，避免了由于试品局放信号的随机性带来的评价不确定性，提升了行业的技术水平。 在地电波传感器的研究单位、检测仪器的生产企业及电力公司的技术管理部门等具有广阔的应用前景。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种地电波传感器性能测试系统，其用于测试地电波传感器的性能，其特征在于，包括依次连接的信号发生器（2）、地电波产生装置（1）和信号监测仪（3），其中：

所述信号发生器（2）用于产生可调的正弦波信号或方波信号；

所述地电波产生装置（1）用于根据所述信号发生器（2）产生的可调的正弦波信号或方波信号生成对应的地电波信号，其包括绝缘外壳（10），固定设置于所述绝缘外壳（10）上的第一插头（11）、第二插头（12）和贴片天线（17）；该第一插头（11）通过第一导线（20）与所述信号发生器（2）相连接，在所述第一插头（11）与所述第二插头（12）之间并行连接有第一信号电缆（14）和地线（13），所述第一信号电缆（14）通过第二信号电缆（16）与所述贴片天线（17）相连接，所述第一信号电缆（14）与所述地线（13）之间串接有一匹配阻抗（15）；

所述信号监测仪（3）用于监测并显示所述地电波产生装置（1）产生的地电波信号，其通过第二导线（30）与所述地电波产生装置（1）的第二插头（12）相连接;

其中，所述贴片天线（17）包括：

圆形PCB板（170）；

四个金属圆环（171），印制在所述圆形PCB板（170）上，所述四个金属圆环（171）的圆心连线形成正方形，所述四个金属圆环（171）的相交点（172）为与所述第二信号电缆（16）相连接的焊接点。

2.如权利要求1所述的一种地电波传感器性能测试系统，其特征在于，进一步包括有一地电波传感器（4），其放置在所述地电波产生装置（1）具有贴片天线（17）的一侧，其通过第三导线（50）连接一频谱分析仪或示波器（5），所述频谱分析仪或示波器（5）用于显示所述地电波传感器（4）所感应到的地电波信息。

3.如权利要求2所述的一种地电波传感器性能测试系统，其特征在于，所述信号监测仪（3）为频谱分析仪或/及数字示波器。

4.如权利要求3所述的一种地电波传感器性能测试系统，其特征在于，所述绝缘外壳（10）采用环氧树脂材质，厚度小于3mm。

5.如权利要求4所述的一种地电波传感器性能测试系统，其特征在于，所述第一导线（20）与第二导线（30）均为直径1mm的硬质铜导线；所述匹配阻抗（15）为阻值10-50Ω的可调电阻；所述地线（13）为直径0.2mm的软铜导线；所述第一插头（11）与第二插头（12）均为BNC香蕉插头；所述第一信号电缆（14）与第二信号电缆（16）均为特征阻抗50Ω的低损耗信号电缆。

6.如权利要求1至5任一项所述的一种地电波传感器性能测试系统，其特征在于，所述信号发生器（2）为一多功能函数发生器，其输出频率为1MHz – 100MHz，幅值0V - 5V可调的正弦波信号，以及输出重复频率10 - 1000Hz，幅值0V - 5V可调的方波信号。

7.如权利要求6所述的一种地电波传感器性能测试系统，其特征在于，所述贴片天线（17）的四个金属圆环（171）的直径为25mm，圆环宽度为3mm。