阅读说明：本技术 一种gis设备局部放电测试系统及设备 (A kind of GIS equipment partial discharge test macro and equipment ) 是由 亓曙光 王函旭 李松晨 孟凡敏 亓红 刘增昕 宋培泽 王俊相 朱云贵 武军 刘治 于 2019-10-13 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种GIS设备局部放电测试系统及设备,利用中央处理装置、电流传感器、信号处理电路、A/D转换模块、紫外光镜头、图像采集模块、图像处理模块、显示器、存储器、无线传输装置以及远程监控端,对待测GIS局部放电模式进行识别,图像采集模块采集待测GIS局部放电的图像信息,中央处理装置将经过图像处理模块处理后的图像和标准图像进行比对,以识别所述GIS的局部放电模式,并使用电流传感器对待测GIS设备局部放电点的高频电流信号进行检测,并将检测结果传输至显示器和存储器,工作人员能够通过显示器获知待测GIS局部放电信息,也能够通过存储器获取待测GIS局部放电信息,便于后期研究。(The present invention provides a kind of GIS equipment partial discharge test macro and equipment, utilize central processing unit, current sensor, signal processing circuit, A/D conversion module, ultraviolet lens, image capture module, image processing module, display, memory, radio transmitting device and remote monitoring end, GIS partial discharge mode to be measured is identified, image capture module acquires the image information of GIS partial discharge to be measured, central processing unit will be compared by image processing module treated image and standard picture, to identify the shelf depreciation mode of the GIS, and it is detected using high-frequency current signal of the current sensor to GIS equipment partial discharge point to be measured, and it will test result and be transmitted to display and memory, staff can know GIS partial discharge letter to be measured by display Breath, can also obtain GIS partial discharge information to be measured by memory, study convenient for the later period.)

一种GIS设备局部放电测试系统及设备

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种GIS设备局部放电测试系统及设备。

背景技术

随着社会的进步，电力系统也在快速发展，电网电压等级越来越高，覆盖范围越来越广，电力设备的安全可靠运行也越来越重要，由于电力设备一般都处于室外，不可避免地会产生绝缘损坏、老化等现象，局部放电也会随之产生。局部放电能加快对电力设备绝缘的损坏，降低绝缘寿命，严重影响设备的安全运行。

GIS是电力系统中最为重要的开关设备。GIS内部的开关能否正确动作，是电网能否安全运行的关键因素。高电压等级的GIS开关动作，大部分靠液压驱动或压缩空气驱动，为保证液压驱动和空压驱动系统的正常运行，必须定时启动电机作功加压，以确认系统工作性能是否可靠。但是，由于设备厂商的制作工艺、安装过程或运维失当给设备造成的缺陷，甚至空压机损坏，造成驱动速度减慢或失效事故越来越多，严重威胁着电网的稳定运行，直接影响到人民的生活与生产，社会后果严重。电气设备局部放电巡检仪，利用先进的超声波原理和精妙的传感技术，能生动检知液压和空压系统的内部泄漏，提前发现驱动故障，并以数字和声音的方式告知运维人员进行消缺，确保GIS的安全运行。

各地电厂、供电局变电站的GIS/GCB和集控室的开关柜内部局放故障越来越多，急需合适的检测手段来进行预知维护和报警。电气设备局部放电巡检仪适逢其时，GIS/GCB的绝缘介质不同，其内外部局放的传播速度也不同。检测方法或用色谱法或电测法，不仅步骤麻烦、危险，价格昂贵且不能做实时检测。电气运维人员急需一种操作简单、价格合理又操作安全的检测方法进行春检、秋检以及平时预测性维护。电气设备局部放电巡检仪能够完全满足。

目前，GIS局部放电的检测还是依靠目测法进行局部放电并结合已有的经验来进行局部放电模式，这种方法具有一定的主观性，缺乏科学性和准确性，同时效率低，因此，需要一种更有效地方法实现GIS局部放电模式。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种GIS设备局部放电测试系统，本发明利用中央处理装置、电流传感器、信号处理电路、A/D转换模块、紫外光镜头、图像采集模块、图像处理模块、显示器、存储器、无线传输装置以及远程监控端，对待测GIS局部放电模式进行识别，图像采集装置采集待测GIS局部放电的图像信息，中央处理装置将经过图像处理装置处理后的图像和存储器内的标准图像进行比对，以识别所述GIS的局部放电模式，并使用电流传感器对待测GIS设备局部放电点的高频电流信号进行检测，并将检测结果传输至显示器和存储器，工作人员能够通过显示器获知待测GIS局部放电信息，也能够通过存储器获取待测GIS局部放电信息，便于后期研究。

根据本发明提供的GIS设备局部放电测试系统包括中央处理装置、电流传感器、信号处理电路、A/D转换模块、紫外光镜头、图像采集模块、图像处理模块、显示器、存储器、无线传输装置以及远程监控端。

电流传感器的输出端与信号处理电路的输入端连接，信号处理电路的输出端与A/D转换模块的输入端连接，A/D转换模块的输出端与中央处理装置的输入端连接，图像采集模块的输出端与图像处理模块的输入端连接，图像处理模块的输出端与中央处理装置的输入端连接，显示器的输入端、存储器的输入端以及无线传输装置的输入端均与中央处理装置的输出端连接，无线传输装置的输出端与远程监控端的输入端连接，电流传感器用于采集待测GIS设备局部放电点的高频电流信号，图像采集模块通过紫外光镜头采集待测GIS设备局部放电的紫外图像。

优选的是，电流传感器用于采集待测GIS设备局部放电点的高频电流信号，并将上述高频电流信号传输至信号处理电路，信号处理电路包括信号采集单元和信号处理单元，电流传感器的输出端与信号采集单元的输入端连接，信号采集单元的输出端与信号处理单元的输入端连接，信号处理单元的输出端与A/D转换模块的输入端连接。

优选的是，信号采集单元包括电阻R1和滤波电容C1，其中，电流传感器的输出端连接到电阻R1的两端，电阻R1的两端与滤波电容C1的两端连接，电阻R1与滤波电容C1相连接的一端引出作为信号采集单元的输出端，电阻R1与滤波电容C1相连接的另一端接地。

优选的是，经过信号处理单元处理后的电压信号为V1，信号处理单元包括电阻R2-R8、电容C2-C3、以及集成运放A1-A2；

信号采集单元的输出端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与集成运放A1的同相输入端连接，电阻R2的一端接地，电阻R2的另一端与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R2的另一端还与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R4的另一端还与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与电容C2的一端连接，电阻R5的另一端还与电阻R6的一端连接，电容C2的另一端接地，电阻R6的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R7与电容C3并联后的一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R7与电容C3并联后的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R8的一端与集成运放A2的同相输入端连接，电阻R8的另一端接地，信号处理单元将处理后的电压信号V1传输至A/D转换模块的输入端。

优选的是，图像处理模块包括图像平滑单元、图像增强单元以及图像锐化单元；

图像采集模块的输出端与图像平滑单元的输入端连接，图像平滑单元的输出端与图像增强单元的输入端连接，图像增强单元的输出端与图像锐化单元的输入端连接，图像锐化单元的输出端与中央处理装置的输入端连接。

优选的是，电流传感器用于采集待测GIS设备局部放电点的高频电流信号，并将高频电流信号传输至信号采集单元，信号采集单元将接收到的信号传输至信号处理单元，信号处理单元将接收到的信号进行滤波处理后传输至A/D转换模块，A/D转换模块将接收到的模拟信号转换为数字信号后传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的信号传输至显示器进行显示，中央处理装置将接收到的信号传输至存储器进行存储，中央处理装置将接收到的信号通过无线传输装置传输至远程监控端。

优选的是，将图像采集模块传输至图像处理模块的待测GIS设备局部放电的紫外图像定义为二维函数f(x,y)，其中x、y是空间坐标，图像平滑单元对图像f(x,y)进行图像清晰度增强处理，经过图像清晰度增强处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中，平滑函数为q(x,y)，

g(x，y)＝q(x，y)*f(x，y)；

﹡为卷积符号，σ为自定义可调常数，平滑的作用是通过σ来控制的。

优选的是，图像增强单元对图像g(x,y)进行图像亮度增强处理，经过图像亮度增强处理后的图像二维函数为h(x,y)，其中，

优选的是，图像锐化单元对图像h(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，

图像处理模块将处理后的图像d(x,y)传输至中央处理装置。

优选的是，中央处理装置将接收到的图像信息传输至显示器进行显示，中央处理装置将接收到的图像信息传输至存储器进行存储，中央处理装置将接收到的图像信息通过无线传输装置传输至远程监控端，远程监控端将接收到的图像和标准图像进行比对，以识别GIS的局部放电模式，其中，标准图像为待测GIS的空隙放电、沿面放电、悬浮电位体放电和气泡放电的图像。

基于上述系统本发明还提供一种实现GIS设备局部放电测试系统的设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序及GIS设备局部放电测试系统；

处理器，用于执行所述计算机程序及GIS设备局部放电测试系统，以实现GIS设备局部放电测试系统的步骤。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

(1)本发明提供的GIS设备局部放电测试系统，利用中央处理装置、电流传感器、信号处理电路、A/D转换模块、紫外光镜头、图像采集模块、图像处理模块、显示器、存储器、无线传输装置以及远程监控端，对待测GIS局部放电模式进行识别，图像采集模块采集待测GIS局部放电的图像信息，中央处理装置将经过图像处理模块处理后的图像和标准图像进行比对，以识别所述GIS的局部放电模式，并使用电流传感器对待测GIS设备局部放电点的高频电流信号进行检测，并将检测结果传输至显示器和存储器，工作人员能够通过显示器获知待测GIS局部放电信息，也能够通过存储器获取待测GIS局部放电信息，便于后期研究。

(2)本发明提供的GIS设备局部放电测试系统，图像处理模块对采集的图像依次进行图像平滑、图像增强、图像锐化处理，可高效、快速的提取图像采集模块的图像信息，可提高对待测GIS设备局部放电的紫外图像的辨识精度，有效地减少误判情况发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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为本发明的GIS设备局部放电测试系统的示意图；

图2为本发明的信号处理电路的电路图；

图3为本发明的图像处理模块的示意图。

附图标记：

1-中央处理装置；2-电流传感器；3-信号处理电路；4-A/D转换模块；5-紫外光镜头；6-图像采集模块；7-图像处理模块；8-显示器；9-存储器；10-无线传输装置；11-远程监控端。

具体实施方式

本领域普通技术人员可以意识到，结合GIS设备局部放电测试系统中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

下面结合附图和实施例对本发明提供的GIS设备局部放电测试系统进行详细说明。

如图1所示，本发明提供的GIS设备局部放电测试系统包括中央处理装置1、电流传感器2、信号处理电路3、A/D转换模块4、紫外光镜头5、图像采集模块6、图像处理模块7、显示器8、存储器9、无线传输装置10以及远程监控端11；

其中，电流传感器2的输出端与信号处理电路3的输入端连接，信号处理电路3的输出端与A/D转换模块4的输入端连接，A/D转换模块4的输出端与中央处理装置1的输入端连接，图像采集模块6的输出端与图像处理模块7的输入端连接，图像处理模块7的输出端与中央处理装置1的输入端连接，显示器8的输入端、存储器9的输入端以及无线传输装置10的输入端均与中央处理装置1的输出端连接，无线传输装置10的输出端与远程监控端11的输入端连接，电流传感器2用于采集待测GIS设备局部放电点的高频电流信号，图像采集模块6通过紫外光镜头5采集待测GIS设备局部放电的紫外图像。

上述实施方式中，利用中央处理装置1、电流传感器2、信号处理电路3、A/D转换模块4、紫外光镜头5、图像采集模块6、图像处理模块7、显示器8、存储器9、无线传输装置10以及远程监控端11，对待测GIS局部放电模式进行识别，图像采集模块6采集待测GIS局部放电的图像信息，中央处理装置1将经过图像处理模块6处理后的图像和标准图像进行比对，以识别所述GIS的局部放电模式，并使用电流传感器2对待测GIS设备局部放电点的高频电流信号进行检测，并将检测结果传输至显示器8和存储器9，工作人员能够通过显示器8获知待测GIS局部放电信息，也能够通过存储器9获取待测GIS局部放电信息，便于后期研究。

具体地，显示器8为液晶显示器。中央处理装置1包括一个或多个处理器执行，如一个或多个数字信号处理器(DSP)，通用微处理器，特定应用集成电路(ASICs)，现场可编程门阵列(FPGA)，或者其它等价物把集成电路或离散逻辑电路。因此，术语“处理器，”由于在用于本文时可以指任何前述结构或任何其它的结构更适于实现的这里所描述的技术。另外，在一些方面，本公开中所描述的功能可以提供在软件模块和硬件模块。

具体地，GIS设备局部放电测试系统还包括一电源，电源为GIS设备局部放电测试系统提供电力支持。

具体地，电源为太阳能电源。

具体地，电流传感器2为高频电流传感器，该电流传感器2的频率检测范围为50kHz-20MHz，采样频率≥3MHz。

具体地，存储器9包括一数据读取端口，工作人员通过存储器9的数据读取端口读取待测GIS局部放电信息。

作为上述的进一步优先，如图2所示，其中，电流传感器2用于采集待测GIS设备局部放电点的高频电流信号，并将上述高频电流信号传输至信号处理电路3，信号处理电路3包括信号采集单元和信号处理单元，电流传感器2的输出端与信号采集单元的输入端连接，信号采集单元的输出端与信号处理单元的输入端连接，信号处理单元的输出端与A/D转换模块4的输入端连接。

具体地，信号采集单元包括电阻R1和滤波电容C1，其中，电流传感器2的输出端连接到电阻R1的两端，电阻R1的两端与滤波电容C1的两端连接，电阻R1与滤波电容C1相连接的一端引出作为信号采集单元的输出端，电阻R1与滤波电容C1相连接的另一端接地。

具体地，经过信号处理单元处理后的电压信号为V1，信号处理单元包括电阻R2-R8、电容C2-C3、以及集成运放A1-A2；

其中，信号采集单元的输出端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与集成运放A1的同相输入端连接，电阻R2的一端接地，电阻R2的另一端与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R2的另一端还与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R4的另一端还与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与电容C2的一端连接，电阻R5的另一端还与电阻R6的一端连接，电容C2的另一端接地，电阻R6的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R7与电容C3并联后的一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R7与电容C3并联后的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R8的一端与集成运放A2的同相输入端连接，电阻R8的另一端接地，信号处理单元将处理后的电压信号V1传输至A/D转换模块4的输入端。

上述实施方式中，电阻R1的阻值为1KΩ，电阻R2的阻值为10KΩ，电阻R3的阻值为15KΩ，电阻R4的阻值为4KΩ，电阻R5的阻值为6KΩ，电阻R6的阻值为10KΩ，电阻R7的阻值为15KΩ，电阻R8的阻值为17KΩ，电容C1的电容值为1μF，电容C1的电容值为0.1μF，电容C1的电容值为0.1μF。

信号采集单元使用单电源供电，减少了供电电源，且不增加信号采集电路的复杂性，电路结构简洁，容易实现，节约成本，而且实现了对电流传感器2输出电流的双向采集，量程宽，精度高。

电流信号I0经过电阻R1后转换为可测量的电压信号，经过电容C1滤波后进入信号处理单元的输入端，其中，电阻R1是电流传感器2的匹配电阻。

信号处理单元通过电阻R2-R4、电容C2以及集成运放A1对电流传感器2输出的信号进行放大处理，然后再使用电阻R5-R8、电容C2-C3以及集成运放A2对经过放大后的电压信号进行低通滤波处理，从而提高了电流检测的精度。

作为上述的进一步优先，如图3所示，图像处理模块7包括图像平滑单元、图像增强单元以及图像锐化单元；

其中，图像采集模块6的输出端与图像平滑单元的输入端连接，图像平滑单元的输出端与图像增强单元的输入端连接，图像增强单元的输出端与图像锐化单元的输入端连接，图像锐化单元的输出端与中央处理装置1的输入端连接。

上述实施方式中，图像处理模块7对采集的图像依次进行图像平滑、图像增强、图像锐化处理，可高效、快速的提取图像采集模块6的图像信息，可提高对待测GIS设备局部放电的紫外图像的辨识精度，有效地减少误判情况发生。

具体地，电流传感器2用于采集待测GIS设备局部放电点的高频电流信号，并将高频电流信号传输至信号采集单元，信号采集单元将接收到的信号传输至信号处理单元，信号处理单元将接收到的信号进行滤波处理后传输至A/D转换模块4，A/D转换模块4将接收到的模拟信号转换为数字信号后传输至中央处理装置1，中央处理装置1将接收到的信号传输至显示器8进行显示，中央处理装置1将接收到的信号传输至存储器9进行存储，中央处理装置1将接收到的信号通过无线传输装置10传输至远程监控端11。

显示器8和存储器9位于监控室内，工作人员在对待测GIS局部放电进行监测时能够在监控室内直接获取待测GIS局部放电信息。

具体地，将图像采集模块6传输至图像处理模块7的待测GIS设备局部放电的紫外图像定义为二维函数f(x,y)，其中x、y是空间坐标，图像平滑单元对图像f(x,y)进行图像清晰度增强处理，经过图像清晰度增强处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中，平滑函数为q(x,y)，

g(x，y)＝q(x，y)*f(x，y)；

其中，﹡为卷积符号，σ为自定义可调常数，平滑的作用是通过σ来控制的。

具体地，图像增强单元对图像g(x,y)进行图像亮度增强处理，经过图像亮度增强处理后的图像二维函数为h(x,y)，其中，

具体地，图像锐化单元对图像h(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，

上述实施方式中，通过对图像邻域频率的比较，以突出图像的高频信息，抑制其低频信息。

图像处理模块7将处理后的图像d(x,y)传输至中央处理装置1。

具体地，中央处理装置1将接收到的图像信息传输至显示器8进行显示，中央处理装置1将接收到的图像信息传输至存储器9进行存储，中央处理装置1将接收到的图像信息通过无线传输装置10传输至远程监控端11，远程监控端11将接收到的图像和标准图像进行比对，以识别GIS的局部放电模式，其中，标准图像为待测GIS的空隙放电、沿面放电、悬浮电位体放电和气泡放电的图像。

基于上述系统本发明还提供一种实现GIS设备局部放电测试系统的设备，包括：存储器，用于存储计算机程序及GIS设备局部放电测试系统；处理器，用于执行所述计算机程序及GIS设备局部放电测试系统，以实现GIS设备局部放电测试系统的步骤。

所属技术领域的技术人员能够理解，实现GIS设备局部放电测试系统的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。

在实现GIS设备局部放电测试系统的存储介质中，存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。在一些可能的实施方式中，本公开的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。

实现GIS设备局部放电测试系统上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。