本發(fā)明涉及一種電氣技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置及其測試方法。

背景技術(shù)：

GIS的平穩(wěn)、正常運(yùn)行是電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠的重要保證。絕緣故障是GIS常見的故障類型。在GIS的制造運(yùn)行維護(hù)過程中，內(nèi)部難免會(huì)產(chǎn)生絕緣缺陷。局部放電是絕緣故障的早期表現(xiàn)形式，對局部放電準(zhǔn)確的檢測和定位有利于絕緣故障的發(fā)現(xiàn)和排除，從而提高檢修效率，減少停電時(shí)間和國家財(cái)產(chǎn)的損失。

專利文獻(xiàn)CN103344887 A公開的一種適用于GIS設(shè)備局部放電檢測的試驗(yàn)方法由脈沖電流法、超高頻法及超聲波法三種檢測手段組成，所述脈沖電流檢測法從套管的末屏取信號(hào)，從局放儀上讀取視在局放量的數(shù)值；所述超高頻檢測法通過外置傳感器置于連接法蘭之間，通過連接法蘭檢測的縫隙輻射出的超高頻信號(hào)對局部放電進(jìn)行測量；所述超聲波檢測法通過附著在GIS外殼上的超聲波傳感器接收聲信號(hào)，并通過移動(dòng)傳感器的位置對局放信號(hào)進(jìn)行定位。該專利用脈沖電流法、超高頻法及超聲波法聯(lián)合檢測的試驗(yàn)方法可提高對GIS設(shè)備內(nèi)部局部放電測量的可靠性和準(zhǔn)確度，但該專利無法得到UHF信號(hào)的PRPD譜圖，也無法便攜地獲得多種檢測信號(hào)，由于沒有對信號(hào)進(jìn)行有針對性的信號(hào)調(diào)理和采樣，準(zhǔn)確性還有待進(jìn)一步提高。

專利文獻(xiàn)CN104749468 A公開的一種GIS故障診斷系統(tǒng)包括振動(dòng)信號(hào)采集模塊、UHF信號(hào)采集模塊、超聲波信號(hào)采集模塊以及PC機(jī)，所述振動(dòng)信號(hào)采集模塊包括振動(dòng)信號(hào)處理模塊、振動(dòng)信號(hào)采集儀和數(shù)個(gè)振動(dòng)傳感器，各振動(dòng)傳感器安裝在GIS箱體的外表面，采集振動(dòng)信號(hào)并經(jīng)振動(dòng)信號(hào)處理模塊的放大、濾波處理后送給振動(dòng)信號(hào)采集儀，所述UHF信號(hào)采集模塊包括UHF信號(hào)處理模塊、UHF信號(hào)采集儀和數(shù)個(gè)特高頻天線，各特高頻天線分別安裝在GIS箱體各氣室的氣隔絕緣子外層，采集UHF信號(hào)并經(jīng)UHF信號(hào)處理模塊的放大、濾波處理后送給UHF信號(hào)采集儀，所述超聲波信號(hào)采集模塊包括超聲波信號(hào)處理模塊、超聲波信號(hào)采集儀和數(shù)個(gè)超聲波傳感器，各超聲波傳感器分別安裝在各氣室兩側(cè)的GIS箱體的外表面，采集超聲波信號(hào)并經(jīng)超聲波信號(hào)處理模塊的放大、濾波處理后送給超聲波信號(hào)采集儀，振動(dòng)信號(hào)采集儀、UHF信號(hào)采集儀和超聲波信號(hào)采集儀分別將振動(dòng)信號(hào)、UHF信號(hào)和超聲波信號(hào)傳送給PC機(jī)，PC機(jī)根據(jù)這些信號(hào)進(jìn)行GIS狀態(tài)評估與故障診斷。該專利綜合運(yùn)用振動(dòng)法、特高頻法以及超聲波法，振動(dòng)信號(hào)主要分析機(jī)械缺陷/故障，并作為絕緣缺陷/故障分析的基礎(chǔ)，UHF信號(hào)主要對絕緣缺陷/故障類型的識(shí)別，對缺陷/故障初步定位，但該專利結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無法便攜地獲得檢測信號(hào)，無法獲得UHF信號(hào)的PRPD譜圖，且由于沒有對信號(hào)進(jìn)行有針對性的信號(hào)調(diào)理和采樣，準(zhǔn)確性還有待進(jìn)一步提高。

因此，國內(nèi)外許多學(xué)者對GIS的局部放電的檢測和定位技術(shù)做了很多研究。已公開的發(fā)明專利《便攜智能型四通道局放檢測儀信號(hào)頻率轉(zhuǎn)換前置模塊》設(shè)計(jì)一個(gè)局放前置處理模塊，包括信號(hào)選擇開關(guān)、3路AMP放大器、3路濾波器以及一個(gè)頻率轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)經(jīng)檢波、A/D轉(zhuǎn)換由PC機(jī)顯示及計(jì)算。已公開的發(fā)明專利《變電站局放電信號(hào)檢測裝置》設(shè)計(jì)了一塊局放檢驗(yàn)裝置，包括有多通道數(shù)據(jù)采集單元、濾波器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及天線陣列。已公開的發(fā)明專利《多功能手持式智能局放檢測裝置》對高頻電流傳感器(HFCT)、特高頻電流傳感器(UHFCT)、超聲波傳感器(AF)產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行采集和綜合分析。以上的專利涉及UHF部分，均采用包絡(luò)檢波電路或混頻器降頻后再采樣，最后處理的信號(hào)是原有信號(hào)的低頻部分，無法全部采集信號(hào)。

超高頻(UHF)法通過檢測局部放電產(chǎn)生的電磁波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)行中GIS的局部放電信號(hào)的檢測，具有高靈敏度和定位準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，在GIS局部放電在線檢測中得到廣泛關(guān)注和應(yīng)用。諸多文獻(xiàn)中已經(jīng)證實(shí)，UHF信號(hào)的原始波形無論在時(shí)域還是頻域都有著豐富的信息，其特征能夠反映絕緣缺陷的類型、位置。IEEE推薦局部放電檢測是唯一可靠的絕緣評估試驗(yàn)。因此，得到原始信號(hào)波形具有重要意義。

在背景技術(shù)部分中公開的上述信息僅僅用于增強(qiáng)對本發(fā)明背景的理解，因此可能包含不構(gòu)成在本國中本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置及其檢測方法，利用開關(guān)進(jìn)行UHF信號(hào)采樣率的切換：即可基于高速采樣技術(shù)得到原始放電波形，也可在較低采樣率下得到UHF信號(hào)的PRPD譜圖，同時(shí)采用超聲波法和UHF法來測量，使得測量結(jié)果更加可靠，定位和類型的判定更加準(zhǔn)確。信號(hào)可由DSP無線發(fā)送至上位機(jī)，為上位機(jī)進(jìn)一步的處理打好基礎(chǔ)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的一個(gè)方面，一種便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置包括用于測量GIS內(nèi)部局部放電的電磁信號(hào)的外置式UHF傳感器、用于測量GIS內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的超聲波信號(hào)的外置式超聲波傳感器、連接所述外置式UHF傳感器和外置式超聲波傳感器的信號(hào)調(diào)理設(shè)備、連接所述信號(hào)調(diào)理設(shè)備的采樣設(shè)備和用于無線連接的無線通信設(shè)備，所述外置式UHF傳感器安裝在GIS盆式絕緣子外側(cè)，所述信號(hào)調(diào)理設(shè)備包括三級放大器和帶通濾波器，其中，所述三級放大器包括噪聲系數(shù)小于0.8dB的低噪聲的第一級放大器、輸出信號(hào)范圍在-60dbm到-0dbm的第二級放大器和輸出信號(hào)范圍在-40dbm到20dbm的第三級放大器，所述采樣設(shè)備包括用于采樣來自外置式UHF傳感器的UHF信號(hào)的FPGA芯片和用于采樣來自外置式超聲波傳感器的超聲波信號(hào)的AD采樣單元，其中，F(xiàn)PGA芯片經(jīng)由開關(guān)切換用于采集UHF信號(hào)的原始波形的高頻模式和用于采集UHF信號(hào)的PRPD譜圖的低頻模式。

優(yōu)選地，當(dāng)FPGA芯片切換到高頻模式時(shí)，所述FPGA芯片通過緩存的方式保存幅值大于預(yù)定閾值的UHF信號(hào)，其中，設(shè)在所述FPGA芯片中的DDR-SDRAM單元進(jìn)行UHF信號(hào)的數(shù)據(jù)短暫存儲(chǔ)，當(dāng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量滿時(shí)，新采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)覆蓋最早的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)保存。

優(yōu)選地，當(dāng)FPGA芯片切換到高頻模式時(shí)，F(xiàn)PGA芯片的采樣率為5GSa/S，輸入帶寬為2GHz，當(dāng)FPGA芯片切換到低頻模式時(shí)，F(xiàn)PGA芯片的采樣率為5MSa/S，所述AD采樣單元采用LM97600實(shí)現(xiàn)單路5GSa/S采樣，輸入帶寬2GHz。

優(yōu)選地，所述無線通信設(shè)備為帶有DSP芯片的WiFi。

優(yōu)選地，當(dāng)GIS盆式絕緣子外側(cè)的連接法蘭處無金屬屏蔽帶時(shí)，外置式UHF傳感器直接安裝在GIS絕緣法蘭上；當(dāng)GIS連接法蘭處有金屬屏蔽帶時(shí)，需先打開檢測窗，將傳感器安裝在檢測窗處。

優(yōu)選地，外置式UHF傳感器的頻帶為300MHZ到1500MHZ，測量范圍為-80dBm到-20dBm，靈敏度達(dá)到2pc，輸出阻抗為50歐姆，外置式超聲波傳感器的諧振頻率為40kHz，檢測頻帶為30～70kHz，靈敏度大于70dB。

優(yōu)選地，所述帶通濾波器為Chebyshev I型濾波器，其帶寬為300Mhz至1500MHz。

優(yōu)選地，所述FPGA芯片設(shè)有GTX高速串行收發(fā)器，其最高速度達(dá)到6.5Gb/s。

優(yōu)選地，所述采樣設(shè)備包括存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器包括一個(gè)或多個(gè)只讀存儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、快閃存儲(chǔ)器或電子可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM。

本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種利用所述的便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置的檢測方法的步驟包括：

第一步驟中：外置式UHF傳感器測量的UHF信號(hào)經(jīng)由信號(hào)調(diào)理設(shè)備的放大濾波后在FPGA芯片的高頻模式得到UHF信號(hào)的原始波形。

第二步驟中：外置式UHF傳感器測量的UHF信號(hào)經(jīng)由信號(hào)調(diào)理設(shè)備的放大濾波后在切換后FPGA芯片的低頻模式得到UHF信號(hào)的PRPD譜圖。

第三步驟中：外置式超聲波傳感器測量的超聲波信號(hào)經(jīng)由信號(hào)調(diào)理設(shè)備的放大濾波后通過AD采樣單元采樣得到超聲波信號(hào)。

第四步驟中：無線通信設(shè)備通過DSP芯片基于WIFI協(xié)議發(fā)送所述UHF信號(hào)的原始波形、PRPD譜圖和超聲波信號(hào)。

優(yōu)選地，超聲波信號(hào)和UHF信號(hào)通過DSP基于WIFI協(xié)議傳送至上位機(jī)。C/S通信結(jié)構(gòu)采用一對多的形式。

優(yōu)選地，GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置采用可充電電池供能，節(jié)能環(huán)保，便于攜帶。電池通過DC-DC電路產(chǎn)生多種電平供芯片使用。

本發(fā)明的GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置及其檢測方法具有以下特點(diǎn)：

(1)AD采樣單元采用LM97600實(shí)現(xiàn)單路5GSa/s采樣，輸入帶寬2GHz。

(2)工作在低頻模式得到UHF信號(hào)的PRPD譜圖，采樣率為5MSa/S。

(3)所述的信號(hào)調(diào)理電路由放大、濾波模塊組成。所述放大電路采用三級放大，所述帶通濾波電路帶寬為300MHz-1500MHz。

(4)采樣數(shù)據(jù)采用“先緩存、再發(fā)送”的方式。所述FPGA芯片采用Virtex-5系列，只有超過閾值的UHF信號(hào)才會(huì)被保存。FPGA芯片采用DDR-SDRAM外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)的短暫存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)保存。

(5)采用聲電多路聯(lián)合測量GIS局部放電。綜合UHF信號(hào)和超聲波信號(hào)的結(jié)果進(jìn)行局部放電的定位和放電類型判斷。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠使得本發(fā)明的技術(shù)手段更加清楚明白，達(dá)到本領(lǐng)域技術(shù)人員可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施的程度，并且為了能夠讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，下面以本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行舉例說明。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選的具體實(shí)施方式中的詳細(xì)描述，本發(fā)明各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。說明書附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。而且在整個(gè)附圖中，用相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。

在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置的系統(tǒng)功能框圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置的三級放大器的仿真結(jié)果示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置的帶通濾波器的仿真結(jié)果示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置的采樣部分流程圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的使用便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置的檢測方法的步驟示意圖。

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本發(fā)明的具體實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本發(fā)明，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

需要說明的是，在說明書及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可以理解，技術(shù)人員可能會(huì)用不同名詞來稱呼同一個(gè)組件。本說明書及權(quán)利要求并不以名詞的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準(zhǔn)則。如在通篇說明書及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包含”或“包括”為一開放式用語，故應(yīng)解釋成“包含但不限定于”。說明書后續(xù)描述為實(shí)施本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，然所述描述乃以說明書的一般原則為目的，并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。

為便于對本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面將結(jié)合附圖以具體實(shí)施例為例做進(jìn)一步的解釋說明，且各個(gè)附圖并不構(gòu)成對本發(fā)明實(shí)施例的限定。

為了更好地理解，圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，一種便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置包括用于測量GIS內(nèi)部局部放電的電磁信號(hào)的外置式UHF傳感器1、用于測量GIS內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的超聲波信號(hào)的外置式超聲波傳感器2、連接所述外置式UHF傳感器1和外置式超聲波傳感器2的信號(hào)調(diào)理設(shè)備3、連接所述信號(hào)調(diào)理設(shè)備3的采樣設(shè)備4和用于無線連接的無線通信設(shè)備5，所述外置式UHF傳感器1安裝在GIS盆式絕緣子外側(cè)，所述信號(hào)調(diào)理設(shè)備3包括三級放大器6和帶通濾波器7，其中，所述三級放大器6包括噪聲系數(shù)小于0.8dB的低噪聲的第一級放大器8、輸出信號(hào)范圍在-60dbm到-0dbm的第二級放大器9和輸出信號(hào)范圍在-40dbm到20dbm的第三級放大器10，所述采樣設(shè)備4包括用于采樣來自外置式UHF傳感器1的UHF信號(hào)的FPGA芯片11和用于采樣來自外置式超聲波傳感器2的超聲波信號(hào)的AD采樣單元12，其中，F(xiàn)PGA芯片11經(jīng)由開關(guān)切換用于采集UHF信號(hào)的原始波形的高頻模式和用于采集UHF信號(hào)的PRPD譜圖的低頻模式。本發(fā)明的便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置可得到UHF信號(hào)的原始波形；得到UHF信號(hào)的PRPD譜圖；得到超聲傳感器的信號(hào)；將數(shù)據(jù)無線發(fā)送至如上位機(jī)的數(shù)據(jù)處理裝置。

圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，一種便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置包括用于測量GIS內(nèi)部局部放電的電磁信號(hào)的外置式UHF傳感器1、用于測量GIS內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的超聲波信號(hào)的外置式超聲波傳感器2、連接所述外置式UHF傳感器1和外置式超聲波傳感器2的信號(hào)調(diào)理設(shè)備3、連接所述信號(hào)調(diào)理設(shè)備3的采樣設(shè)備4和用于無線連接的無線通信設(shè)備5，所述外置式UHF傳感器1安裝在GIS盆式絕緣子外側(cè)，所述信號(hào)調(diào)理設(shè)備3包括三級放大器6和帶通濾波器7，其中，所述三級放大器6包括噪聲系數(shù)小于0.8dB的低噪聲的第一級放大器8、輸出信號(hào)范圍在-60dbm到-0dbm的第二級放大器9和輸出信號(hào)范圍在-40dbm到20dbm的第三級放大器10，所述采樣設(shè)備4包括用于采樣來自外置式UHF傳感器1的UHF信號(hào)的FPGA芯片11和用于采樣來自外置式超聲波傳感器2的超聲波信號(hào)的AD采樣單元12，其中，F(xiàn)PGA芯片11經(jīng)由開關(guān)切換用于采集UHF信號(hào)的原始波形的高頻模式和用于采集UHF信號(hào)的PRPD譜圖的低頻模式，當(dāng)FPGA芯片11切換到高頻模式時(shí)，所述FPGA芯片11通過緩存的方式保存幅值大于預(yù)定閾值的UHF信號(hào)，其中，設(shè)在所述FPGA芯片11中的DDR-SDRAM單元13進(jìn)行UHF信號(hào)的數(shù)據(jù)短暫存儲(chǔ)，當(dāng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量滿時(shí)，新采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)覆蓋最早的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)保存。當(dāng)FPGA芯片11切換到高頻模式時(shí)，F(xiàn)PGA芯片11的采樣率為5GSa/S，輸入帶寬為2GHz，當(dāng)FPGA芯片11切換到低頻模式時(shí)，F(xiàn)PGA芯片11的采樣率為5MSa/S，所述AD采樣單元12采用LM97600模數(shù)轉(zhuǎn)換器14實(shí)現(xiàn)單路5GSa/S采樣，輸入帶寬2GHz。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述無線通信設(shè)備5為帶有DSP芯片15的WiFi。

在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)GIS盆式絕緣子外側(cè)的連接法蘭處無金屬屏蔽帶時(shí)，外置式UHF傳感器1直接安裝在GIS絕緣法蘭上；當(dāng)GIS連接法蘭處有金屬屏蔽帶時(shí)，需先打開檢測窗，將外置式UHF傳感器1安裝在檢測窗處。

在一個(gè)實(shí)施例中，外置式UHF傳感器1的頻帶為300MHZ到1500MHZ，測量范圍為-80dBm到-20dBm，靈敏度達(dá)到2pc，輸出阻抗為50歐姆，外置式超聲波傳感器2的諧振頻率為40kHz，檢測頻帶為30～70kHz，靈敏度大于70dB。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述帶通濾波器7為Chebyshev I型濾波器，其帶寬為300Mhz至1500MHz。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述FPGA芯片11設(shè)有GTX高速串行收發(fā)器16，其最高速度達(dá)到6.5Gb/s。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述采樣設(shè)備4包括存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器包括一個(gè)或多個(gè)只讀存儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、快閃存儲(chǔ)器或電子可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM。

為了進(jìn)一步理解本發(fā)明的便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置，圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置的系統(tǒng)功能框圖。如圖3所示，所述外置式UHF傳感器安裝在GIS盆式絕緣子外側(cè)，獲取GIS內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的電磁波信號(hào)。當(dāng)GIS連接法蘭處無金屬屏蔽帶時(shí)，傳感器直接安裝在GIS絕緣法蘭上；當(dāng)GIS連接法蘭處有金屬屏蔽帶時(shí)，需先打開檢測窗，將傳感器安裝在檢測窗處。頻帶為300MHZ到1500MHZ，測量范圍為-80dBm到-20dBm，靈敏度達(dá)到2pc，輸出阻抗為50歐姆，所述超聲傳感器諧振頻率為40kHz，檢測頻帶為30～70kHz，靈敏度大于70dB。

所述放大電路采用三級放大。第一級采用低噪聲放大器，設(shè)計(jì)工作頻率為300MHZ到1500MHZ，噪聲系數(shù)小于0.8dB。經(jīng)過第二級放大器放大，使得第三級輸入信號(hào)范圍在-60dbm到-0dbm。第三級輸出信號(hào)在-40dbm到20dbm之間。圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置的三級放大器的仿真結(jié)果示意圖，如圖4所示，由數(shù)據(jù)手冊以及利用s參數(shù)進(jìn)行的ads仿真可知，所述放大電路基本不會(huì)產(chǎn)生非線性失真。

所述濾波電路以Chebyshev I型函數(shù)作為逼近函數(shù)，得到帶通濾波器。濾波器的帶寬為300Mhz至1500MHz。Bessel濾波器具有最好的相位特性，但是因?yàn)槠溥^渡帶太大，衰減特性較差而很少被采用。Chebyshev濾波器又分為Chebyshev I型濾波器和Chebyshev II型濾波器，Chebyshev I型濾波器通內(nèi)等紋波，而Chebyshev II型濾波器通平坦阻帶內(nèi)等紋波，ChebyshevII型濾波器因?yàn)檫^渡帶較大而使用不多。圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置的帶通濾波器的仿真結(jié)果示意圖，所述高速采樣電路采用LM97600實(shí)現(xiàn)單路5G采樣，輸入帶寬為2G。選擇的FPGA芯片為Vertex-5，采用GTX高速串行收發(fā)器，最高速度可以達(dá)到6.5Gb/s。軟件Slice利用率為30％，LUT利用率為21％。

在一個(gè)實(shí)施例中，AD采樣單元12用于采樣來自外置式超聲波傳感器2的超聲波信號(hào)，圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置的采樣部分流程圖，AD采樣單元12開始進(jìn)行系統(tǒng)初始化，設(shè)置FLAG為0，SPI配置為時(shí)鐘頻率480KHz，然后啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換，AD采樣單元12讀取200個(gè)采樣數(shù)據(jù)，且存儲(chǔ)在unsigned short value[200]，獲得200個(gè)采樣數(shù)據(jù)的平均值，成功創(chuàng)建信號(hào)量且獲得信號(hào)量，開始采樣，例如讀取6000個(gè)采樣數(shù)據(jù)。

圖7為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的利用所述的便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置的檢測方法的步驟示意圖。

如圖7所示，利用所述的便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置的測試方法包括：

第一步驟中：外置式UHF傳感器1測量的UHF信號(hào)經(jīng)由信號(hào)調(diào)理設(shè)備3的放大濾波后在FPGA芯片11的高頻模式得到UHF信號(hào)的原始波形。

第二步驟中：外置式UHF傳感器1測量的UHF信號(hào)經(jīng)由信號(hào)調(diào)理設(shè)備3的放大濾波后切換在FPGA芯片11的低頻模式得到UHF信號(hào)的PRPD譜圖。

第三步驟中：外置式超聲波傳感器1測量的超聲波信號(hào)經(jīng)由信號(hào)調(diào)理設(shè)備3的放大濾波后通過AD采樣單元12采樣得到超聲波信號(hào)。

第四步驟中：無線通信設(shè)備5通過DSP芯片15基于WIFI協(xié)議發(fā)送所述UHF信號(hào)的原始波形、PRPD譜圖和超聲波信號(hào)。

便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置的測試方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)得到UHF信號(hào)的原始波形；

(2)得到UHF信號(hào)的PRPD譜圖；

(3)得到超聲傳感器的信號(hào)；

(4)將數(shù)據(jù)無線發(fā)送至上位機(jī)，

進(jìn)一步地，便攜式GIS局部放電聲電聯(lián)合檢測裝置的測試方法經(jīng)由高速AD采樣單元采用LM97600實(shí)現(xiàn)單路5GSa/s采樣，輸入帶寬2GHz，采樣速度快；工作在低頻模式得到UHF信號(hào)的PRPD譜圖，采樣率為5MSa/S；所述的信號(hào)調(diào)理電路由放大、濾波模塊組成。所述放大電路采用三級放大，所述帶通濾波電路帶寬為300MHz-1500MHz，通過三級放大的具體限定，能夠更好地對信號(hào)進(jìn)行調(diào)理；采樣數(shù)據(jù)采用“先緩存、再發(fā)送”的方式。所述FPGA芯片采用Virtex-5系列，只有超過閾值的UHF信號(hào)才會(huì)被保存。FPGA芯片采用DDR-SDRAM外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)的短暫存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)保存，這可以進(jìn)一步提高采樣速度；采用聲電多路聯(lián)合測量GIS局部放電，綜合UHF信號(hào)和超聲波信號(hào)的結(jié)果進(jìn)行局部放電的定位和放電類型判斷，提高了本裝置和方法的準(zhǔn)確性。

盡管以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方案和應(yīng)用領(lǐng)域，上述的具體實(shí)施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的，而不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本說明書的啟示下和在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于本發(fā)明保護(hù)之列。