專利名稱：局部放電特高頻檢測裝置的標(biāo)定系統(tǒng)和標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力變壓器和氣體絕緣組合開關(guān)設(shè)備(GIS)局部放電在線檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種局部放電特高頻檢測裝置的標(biāo)定系統(tǒng)和標(biāo)定方法。
背景技術(shù)：
以GIS為例進(jìn)行說明。近年來，GIS局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)在電網(wǎng)中的應(yīng)用日益廣泛，已經(jīng)形成一定規(guī)模。主要的測試原理包括特高頻法(英文簡稱UHF)，檢測頻帶在300MHz 1500MHz之間，其具有抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高等特點(diǎn)，而且這種非接觸式的測量方式對于二次設(shè)備和檢測人員而言都更安全，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，特別適合于在線監(jiān)測，因而較之于其它檢測方法具有明顯的優(yōu)勢。近年來，全國各地通過特高頻在線監(jiān)測和帶電測試發(fā)現(xiàn)了大量GIS內(nèi)部缺陷案例，成為目前GIS在線檢測領(lǐng)域最重要的檢測手段。總結(jié)近年來國網(wǎng)和南網(wǎng)GIS局放在線監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前存在的影響局部放電特高頻技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸問題之一，就是檢測系統(tǒng)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化評價(jià)的問題。目前IEC、CIGRE沒有發(fā)布特高頻法的靈敏度校核標(biāo)準(zhǔn)。UHF局部放電檢測技術(shù)檢測的是特高頻頻段的電磁波信號，由于每次放電輻射出的電磁波頻譜分布不完全一致，而且特高頻在腔體內(nèi)部傳播過程中會有一定程度的衰減，因此，所檢測到的UHF信號與傳統(tǒng)的脈沖電流法的檢測結(jié)果難以良好的對應(yīng)，尤其是在幅值上沒有確定的比例關(guān)系。對特高頻檢測系統(tǒng)的靈敏度無法用統(tǒng)一的單位、數(shù)值進(jìn)行衡量，各供貨商對靈敏度的承諾有所差異，由此導(dǎo)致用戶單位的準(zhǔn)入質(zhì)量檢驗(yàn)手段不完善。全國各地對此類產(chǎn)品的統(tǒng)一要求中僅限于機(jī)械、絕緣以及電磁兼容等常規(guī)性試驗(yàn)內(nèi)容，而最關(guān)鍵的表征裝置核心性能的傳感器特性、檢測系統(tǒng)靈敏度等卻缺乏統(tǒng)一、科學(xué)和有效的檢驗(yàn)評價(jià)方法，處于一個(gè)空白狀態(tài)。常規(guī)的射頻測試系統(tǒng)標(biāo)定多采用掃頻法，這也是計(jì)量領(lǐng)域采用的標(biāo)準(zhǔn)化方法。由于局部放電產(chǎn)生的UHF信號為瞬態(tài)脈沖型式，掃頻測試無法準(zhǔn)確反映傳感器和檢測系統(tǒng)對于瞬態(tài)信號的接收能力；而且局部放電UHF信號有高達(dá)數(shù)GHz的豐富頻譜分量，掃頻測量系統(tǒng)所必需的微波暗室造價(jià)高達(dá)數(shù)百萬元，成本極其高昂。因此，采用經(jīng)典的掃頻標(biāo)定方法應(yīng)用于局部放電特高頻檢測傳感器和檢測系統(tǒng)的標(biāo)定既不經(jīng)濟(jì)，也不科學(xué)。采用GTEM (吉赫茲橫電磁波)進(jìn)行電磁測試是近年來國際電磁領(lǐng)域發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)。由于GTEM的寬頻帶特性(從直流到微波)，低造價(jià)(只相當(dāng)電波暗室造價(jià)的百分之幾)，既可用于電磁輻射敏感度試驗(yàn)(EMS試驗(yàn)，也稱抗擾度試驗(yàn))，又可用于電磁輻射試驗(yàn)(EMI試驗(yàn))，而且所用儀器配置簡單、成本便宜，可用于快速和自動(dòng)測試的特點(diǎn)，所以越來越受到國際和國內(nèi)有關(guān)人士的重視。目前在射頻測試中GTEM小室對小體積設(shè)備應(yīng)用測試結(jié)果的一致性已為很多檢測機(jī)構(gòu)認(rèn)同。由于利用GTEM小室構(gòu)造出模擬GIS腔體電場環(huán)境，采用的是參考測量法對待測系統(tǒng)進(jìn)行檢測，從理論上來說，只要測試環(huán)境能做到阻抗匹配、屏蔽外界干擾，電磁波的傳播不發(fā)生折反射即可。因此，設(shè)計(jì)了一種匹配的同軸腔體替代GTEM小室作為測試背景環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對UHF檢測系統(tǒng)進(jìn)行評價(jià)，而且同軸腔體的造價(jià)和結(jié)構(gòu)相對于GTEM小室更為廉價(jià)和簡單。靈敏度和檢測系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍是局部放電檢測裝置的重要前提和核心指標(biāo)之一，本發(fā)明的重點(diǎn)即在于提出了一種應(yīng)用脈沖時(shí)域測量的UHF局部放電檢測裝置靈敏度和有效信號檢測范圍的量化標(biāo)定評價(jià)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種局部放電特高頻檢測裝置的標(biāo)定系統(tǒng)和標(biāo)定方法，用于解決現(xiàn)有局部放電特高頻檢測裝置的結(jié)構(gòu)及其檢測方法存在的缺陷。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是，一種局部放電特高頻檢測裝置的標(biāo)定系統(tǒng)包括標(biāo)準(zhǔn)天線、標(biāo)準(zhǔn)脈沖源、測控計(jì)算機(jī)和待測局部放電特高頻檢測裝置，所述標(biāo)準(zhǔn)脈沖源、測控計(jì)算機(jī)和待測局部放電特高頻檢測裝置順序相連，所述待測局部放電特高頻檢測裝置包括用于采集電壓信號的傳感器，其特征在于所述標(biāo)定系統(tǒng)還包括同軸腔體；所述同軸腔體由同軸的I個(gè)外圓柱體、I個(gè)內(nèi)圓柱體、2個(gè)外圓錐體和2個(gè)內(nèi)圓錐體組成，所述外圓柱體的底面周長和外圓錐體的底面周長相等，所述內(nèi)圓柱體的底面周長和內(nèi)圓錐體的底面周長相等，所述外圓柱體和內(nèi)圓柱體的高相等，所述外圓錐體和內(nèi)圓錐體的聞相等；所述2個(gè)外圓錐體分別扣合在外圓柱體的兩個(gè)底面上形成外腔體，所述2個(gè)內(nèi)圓錐體分別扣合在內(nèi)圓柱體的兩個(gè)底面上形成內(nèi)腔體；外腔體的兩個(gè)頂點(diǎn)分別與內(nèi)腔體的兩個(gè)頂點(diǎn)重合；所述外圓柱體的中部開有測試窗；所述同軸腔體的一個(gè)頂點(diǎn)用于接收標(biāo)準(zhǔn)脈沖源發(fā)出的輸出電壓。所述同軸腔體的另一個(gè)頂點(diǎn)安裝匹配電阻。所述同軸腔體的內(nèi)圓柱體和外圓柱體之間放置用于支撐內(nèi)圓柱體的絕緣圓環(huán)，絕緣圓環(huán)的內(nèi)環(huán)套在內(nèi)圓柱體外壁，絕緣圓環(huán)的外環(huán)緊貼外圓柱體內(nèi)壁。所述同軸腔體的外圓柱體底面直徑和同軸腔體的內(nèi)圓柱體的底面直徑的直徑比
為
權(quán)利要求
1.一種局部放電特高頻檢測裝置的標(biāo)定系統(tǒng)，包括標(biāo)準(zhǔn)天線、標(biāo)準(zhǔn)脈沖源、測控計(jì)算機(jī)和待測局部放電特高頻檢測裝置，所述標(biāo)準(zhǔn)脈沖源、測控計(jì)算機(jī)和待測局部放電特高頻檢測裝置順序相連，所述待測局部放電特高頻檢測裝置包括用于采集電壓信號的傳感器，其特征在于所述標(biāo)定系統(tǒng)還包括同軸腔體； 所述同軸腔體由同軸的I個(gè)外圓柱體、I個(gè)內(nèi)圓柱體、2個(gè)外圓錐體和2個(gè)內(nèi)圓錐體組成，所述外圓柱體的底面周長和外圓錐體的底面周長相等，所述內(nèi)圓柱體的底面周長和內(nèi)圓錐體的底面周長相等，所述外圓柱體和內(nèi)圓柱體的高相等，所述外圓錐體和內(nèi)圓錐體的聞相等; 所述2個(gè)外圓錐體分別扣合在外圓柱體的兩個(gè)底面上形成外腔體，所述2個(gè)內(nèi)圓錐體分別扣合在內(nèi)圓柱體的兩個(gè)底面上形成內(nèi)腔體；外腔體的兩個(gè)頂點(diǎn)分別與內(nèi)腔體的兩個(gè)頂點(diǎn)重合； 所述外圓柱體的中部開有測試窗； 所述同軸腔體的一個(gè)頂點(diǎn)用于接收標(biāo)準(zhǔn)脈沖源發(fā)出的輸出電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于所述同軸腔體的另一個(gè)頂點(diǎn)安裝匹配電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于所述同軸腔體的內(nèi)圓柱體和外圓柱體之間放置用于支撐內(nèi)圓柱體的絕緣圓環(huán)，絕緣圓環(huán)的內(nèi)環(huán)套在內(nèi)圓柱體外壁，絕緣圓環(huán)的外環(huán)緊貼外圓柱體內(nèi)壁。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于所述同軸腔體的外圓柱體底面直徑和同軸腔體的內(nèi)圓柱體的底面直徑的直徑比為
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于所述同軸腔體的內(nèi)圓錐體/外圓錐體 的高滿足公式Y(jié) ;其中
6.一種使用如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的標(biāo)定系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定的方法，其特征是所述方法包括: 步驟1:開啟標(biāo)準(zhǔn)脈沖源，利用標(biāo)準(zhǔn)天線測量標(biāo)準(zhǔn)脈沖源不同輸出電壓下同軸腔體的測試窗處的場強(qiáng)，而后關(guān)閉標(biāo)準(zhǔn)脈沖源； 步驟2:將傳感器放置在同軸腔體的測試窗處，并將傳感器與待測局部放電特高頻檢測裝置相連； 步驟3:開啟標(biāo)準(zhǔn)脈沖源，逐步減小標(biāo)準(zhǔn)脈沖源的輸出電壓，直至待測局部放電特高頻檢測裝置檢測不到標(biāo)準(zhǔn)脈沖源的輸出電壓，此時(shí)同軸腔體的測試窗處的場強(qiáng)即為待測局部放電特高頻檢測裝置的靈敏度；步驟4:逐步增加標(biāo)準(zhǔn)脈沖源的輸出電壓，直至待測局部放電特高頻檢測裝置檢測到的標(biāo)準(zhǔn)脈沖源的輸出電壓不再增加，即待測局部放電特高頻檢測裝置檢測到的標(biāo)準(zhǔn)脈沖源的輸出電壓飽和，此時(shí)同軸腔體的測試窗處的場強(qiáng)即為待測局部放電特高頻檢測裝置的飽和值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述待測局部放電特高頻檢測裝置檢測不到標(biāo)準(zhǔn)脈沖源的輸出電 壓是指待測局部放電特高頻檢測裝置檢測到的輸出信號的信噪比VSffR < 2。
全文摘要
本發(fā)明公開了電力變壓器和氣體絕緣組合開關(guān)設(shè)備局部放電在線檢測技術(shù)領(lǐng)域中的一種局部放電特高頻檢測裝置的標(biāo)定系統(tǒng)和標(biāo)定方法。該標(biāo)定系統(tǒng)包括標(biāo)準(zhǔn)天線、標(biāo)準(zhǔn)脈沖源、測控計(jì)算機(jī)和待測局部放電特高頻檢測裝置，標(biāo)準(zhǔn)脈沖源、測控計(jì)算機(jī)和待測局部放電特高頻檢測裝置順序相連，待測局部放電特高頻檢測裝置包括用于采集電壓信號的傳感器，標(biāo)定系統(tǒng)還包括同軸腔體；同軸腔體由同軸的1個(gè)外圓柱體、1個(gè)內(nèi)圓柱體、2個(gè)外圓錐體和2個(gè)內(nèi)圓錐體組成，外圓柱體的中部開有測試窗；本發(fā)明還提供了利用該標(biāo)定系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定的方法。本發(fā)明使用匹配的同軸腔體替代GTEM小室對局部放電特高頻檢測裝置進(jìn)行標(biāo)定，其結(jié)構(gòu)簡單并且實(shí)施方便。
文檔編號G01R35/00GK103207377SQ20131009131
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者唐志國, 李成榕, 許鶴林, 張連根, 盧啟付 申請人:華北電力大學(xué)