CN102650685B - 一种电力用暂态对地电压局放测试仪器技术参数的测评方法 - Google Patents

Abstract

一种电力用暂态对地电压局放测试仪器技术参数的测评方法，本发明利用函数发生器输出幅值可调、频率可调的模拟正弦电压信号及模拟脉冲电压信号，利用方波校准器输出幅值更高、波形等效频率在测试仪器有效检测频带范围内、产生频率几十Hz固定的模拟脉冲电压信号，将模拟电压信号引至直径不大于30cm的与台面有效绝缘的圆形金属平板上，对电容耦合式暂态对地电压局放测试仪，在室内可进行频带和脉冲数测评，在屏蔽室内可进行灵敏度和量程的测评。本发明具有便携、直观、准确、量化、可复测等显著优点。

Description

一种电力用暂态对地电压局放测试仪器技术参数的测评方法

技术领域

本发明属于电力设备局部放电检测范畴，尤其适用于暂态对地电压法局放测试和检测仪器测评技术领域。

背景技术

 暂态对地电压局部放电检测技术基于电容耦合的方式，通过带电测量电气设备由于局部放电而在其金属箱体上产生的瞬时对地电压，从而判定设备的局部放电活动程度及放电的具体位置。它可以有效检测110kV的GIS，3~35kV的开关柜、配电盘、电缆分支箱、电缆终端箱等现场设备，在长期运行下，由于电、热、化学作用及其他异常状况引起绝缘劣化，进而导致的局部放电。此技术手段具有：不嵌入设备，可直接检测；无需外接测试电源；被试设备不停电；检测频带相对常规的脉冲电流法更高，抗干扰能力强；等特点。

 作为一种电气设备的局放检测手段，暂态对地电压法测试仪器因其一体化封装数值显示特点，在测试便携性上有很大的优势。但对于仪器生产厂商提供的检测仪器技术参数的准确性和有效性，作为应用单位，需要有一定的了解，甚至是实际测评，从而能够从技术层面挑选出性能更为优良的仪器，为现场的有效应用打下坚实基础。

对于电容耦合方式的局放测试手段，其核心在于放电产生的高频信号耦合测试。其中信号的可检测频率带宽是一项核心参数。放电产生的电磁信号频谱范围很广，根据不同的检测原理，有一适宜的检测频带。对于暂态对地电压法而言，由于其双耦合的测试原理，频带一般在百MHz以内，不同的生产、设计工艺，会造成检测仪器的频带差异。一般而言频谱线越宽、越平整、高频和低频段下降越陡，说明仪器的检测频谱越优良。测试频带劣化，达不到标称的要求，会造成测试数据差异大、灵敏度降低等，导致现场的可用性、有效性降低。

 灵敏度反应的是测试仪器对微弱信号的反应性，仪器内部设计不良、屏蔽效果不佳、电子电路的抗干扰性能优化不好，均会导致仪器的灵敏度降低，影响现场的应用。

 放电脉冲数的测试，作为该类型检测方法的一个测量参量，主要是确认在一定时间内（一般是2s）的放电脉冲个数，进而作为辅助判定放电有无、剧烈程度的一个指标。其测试准确性、测试量程等在现场的测试应用中也有很高的参考价值。显然，放电脉冲数测量不准、量程不定等也会造成现场应用中的误判或漏判。

  由于该类型检测方法基于直接的测量mV值转换为无单位的dB数值，判定依据更进一步是依据不同的dB数值而确定，因此，检测仪器的量程也需要的确认，避免不同厂家的仪器因量程不同而导致的判定依据不一致情况发生。

  目前来看，有关此类型检测仪器的关键参数测评方法没有参考依据，基本无法开展。但从其原理上来看，波形、频率、幅值、屏蔽等关键点是此类型仪器测评的一个基础。

  基于上述情况，结合暂态对地电压法局放检测仪器的一体化封装数值显示特点，从电容耦合的测试原理入手，针对频带、灵敏度、脉冲数以及量程等核心技术参数，利用函数发生器和方波校准器，从波形角度，基于频率、幅值变化，并在有效屏蔽的条件下，提出了一种电力用暂态对地电压局放测试仪器技术参数的测评方法，并通过技术手段予以实现，进而解决了该类型设备关键技术参数的有效测评问题。

发明内容

 本发明提出一种电力用暂态对地电压局放测试仪器技术参数的测评方法，针对频带、灵敏度、脉冲数以及量程等核心技术参数，利用函数发生器和方波校准器，从波形角度，基于频率、幅值变化，并在有效屏蔽的条件下，解决该类型设备关键技术参数的有效测评问题。

本发明是通过下列技术方案来实现的。

一种电力用暂态对地电压局放测试仪器技术参数的测评方法，本发明特征是：

1）将函数发生器输出的幅值在0～10V间的某一固定值、频率在0～100MHz可连续变化的正弦模拟电压信号引至直径不大于30cm的与台面有效绝缘的圆形金属平板上，对电容耦合式暂态对地电压局放测试仪的测试数值随频率变化的实测频带曲线，在保证其上的最大值小于测试仪器量程上限值、90%最大值大于仪器在无模拟电压信号下的背景测试值，确认实测频带曲线上的最大值与90%最大值间的连续频带范围，范围越宽，频带越优良；

2）在屏蔽室内，将函数发生器输出的频率可调、幅值在0～10V可连续变化的正弦模拟电压信号引至直径不大于30cm的与台面有效绝缘的圆形金属平板上，对电容耦合式暂态对地电压局放测试仪的测试数值与无模拟电压信号时的测试数值间的差值在测试仪器量程3%～5%范围所对应的模拟电压信号幅值随频率变化的实测灵敏度曲线，确认其最小值与130%最小值间的连续灵敏度曲线范围，范围越宽，灵敏度越优良；

3）将函数发生器输出的幅值在0～10V间的任意值、2秒固定时间内数量通过频率调节可变化的模拟脉冲电压信号引至直径不大于30cm的与台面有效绝缘的圆形金属平板上，对电容耦合式暂态对地电压局放测试仪的脉冲数测试数值与实际施加脉冲数进行差值比对，当最大测试差值不大于10%，且在实际施加脉冲数数倍于仪器的脉冲数测试量程上限，仪器脉冲数测试始终为上限值时，测试仪器的脉冲数测量参数性能优良；

4）在屏蔽室内，将方波校准器输出的波形等效频率在测试仪器有效检测频带范围内、幅值在几十伏上限值、产生频率几十Hz固定的模拟脉冲电压信号引至直径不大于30cm的与台面有效绝缘的圆形金属平板上，对电容耦合式暂态对地电压局放测试仪，测量仪器的最大量程，在方波校准器无输出信号时，测量仪器的最小量程。

本发明的有益效果为，利用函数发生器输出幅值可调、频率可调的模拟正弦电压信号及模拟脉冲电压信号，利用方波校准器输出幅值更高、波形等效频率在测试仪器有效检测频带范围内、产生频率几十Hz固定的模拟脉冲电压信号，将模拟电压信号引至直径不大于30cm的与台面有效绝缘的圆形金属平板上，对电容耦合式暂态对地电压局放测试仪，在室内可进行频带和脉冲数测评，在屏蔽室内可进行灵敏度和量程的测评。

下面结合附图及实例进一步阐述本发明内容。

附图说明

图1为测试平台结构布置示意图；

图2为测试平台结构布置俯视图；

图3为实测的频带曲线；

图4为实测的灵敏度曲线；

图5为函数发生器输出的50Hz模拟脉冲信号图；

图6为测试仪器脉冲数测评比对曲线图。

图中：1、函数发生器或方波校准器；2、测试仪器；3、圆形金属平板；4、绝缘台；5、模拟信号输出电缆；6、电缆芯线；7、电缆屏蔽接地线；8、操作台；9、屏蔽室或常规房间。

具体实施方式

本发明属一种电力用暂态对地电压局放测试仪器技术参数的测评方法，本发明特征是，该方法为：

  1）将函数发生器输出的幅值在0～10V间的某一固定值、频率在0～100MHz可连续变化的正弦模拟电压信号引至直径不大于30cm的与台面有效绝缘的圆形金属平板上，对电容耦合式暂态对地电压局放测试仪的测试数值随频率变化的实测频带曲线，在保证其上的最大值小于测试仪器量程上限值、90%最大值大于仪器在无模拟电压信号下的背景测试值，确认实测频带曲线上的最大值与90%最大值间的连续频带范围，范围越宽，频带越优良；

2）在屏蔽室内，将函数发生器输出的频率可调、幅值在0～10V可连续变化的正弦模拟电压信号引至直径不大于30cm的与台面有效绝缘的圆形金属平板上，对电容耦合式暂态对地电压局放测试仪的测试数值与无模拟电压信号时的测试数值间的差值在测试仪器量程3%～5%范围所对应的模拟电压信号幅值随频率变化的实测灵敏度曲线，确认其最小值与130%最小值间的连续灵敏度曲线范围，范围越宽，灵敏度越优良；

3）将函数发生器输出的幅值在0～10V间的任意值、2秒固定时间内数量通过频率调节可变化的模拟脉冲电压信号引至直径不大于30cm的与台面有效绝缘的圆形金属平板上，对电容耦合式暂态对地电压局放测试仪的脉冲数测试数值与实际施加脉冲数进行差值比对，当最大测试差值不大于10%，且在实际施加脉冲数数倍于仪器的脉冲数测试量程上限，仪器脉冲数测试始终为上限值时，测试仪器的脉冲数测量参数性能优良；

  4）在屏蔽室内，将方波校准器输出的波形等效频率在测试仪器有效检测频带范围内、幅值在几十伏上限值、产生频率几十Hz固定的模拟脉冲电压信号引至直径不大于30cm的与台面有效绝缘的圆形金属平板上，对电容耦合式暂态对地电压局放测试仪，测量仪器的最大量程，在方波校准器无输出信号时，测量仪器的最小量程。

见图1，该图示出了测评平台结构布置示意图。图中1为函数发生器或方波校准器，是波形的产生源；标号1的上方左边的图案是方波校准器产生的模拟脉冲电压信号；标号1的上方右边的图案是函数发生器产生的幅值、频率可调的正弦模拟电压信号；2是基于电容耦合方式的测试仪器；3是直径不大于30cm的圆形金属平板；4是将操作台8与金属平板3实现电隔离的绝缘台；5为函数发生器或方波校准器1的模拟信号输出电缆，它包含了金属连接至金属平板3上的电缆芯线6，以及与绝缘台4连接的电缆屏蔽接地线7；整个操作台8连同其上放置的设备、部件，根据校核的项目整体置于常规房间或屏蔽室9中。图1中还示出了函数发生器产生的正弦模拟电压信号波形，以及方波校准器产生的模拟脉冲电压信号波形。

  见图2，该图示出了测评平台结构布置俯视图。

见图3，该图示出了实测的频带曲线及确定的优良频带范围。H—实测频带曲线的最大值与90%最大值间的连续频带范围；黑色圆点为检测仪器在固定幅值某一频率正弦模拟电压信号下的测量dB值；每一个测点为检测仪器在固定幅值某一频率正弦模拟电压信号下的测量dB值。每个测点的dB值越低，表明在此频率下，检测仪器的响应越差。频带曲线根据测试的散点拟合而成，测点越多，拟合的图形越接近于检测仪器的整体频带。实测频带曲线上的最大值与90%最大值间所夹的连续频带曲线范围H，确定了检测仪器的优良频带宽度。

  见图4，该图示出了实测的灵敏度曲线及确定的优良灵敏度范围。黑色三角为检测仪器在某一频率正弦模拟电压信号下，测试数值与无模拟电压信号时的测试数值间的差值在测试仪器量程3%～5%范围下，所对应的模拟电压信号幅值；D为实测灵敏度曲线的最小值与130%最小值间的连续灵敏度曲线范围。每一个测点为检测仪器在某一频率正弦模拟电压信号下，测试数值与无模拟电压信号时的测试数值间的差值在测试仪器量程3%～5%范围下，所对应的模拟电压信号幅值，单位为mV。每个测点的幅值越高，表明在此频率下，检测仪器有响应时（检测仪器在有模拟电压信号时的测试数值与无模拟电压信号时的测试数值间的差值在测试仪器量程3%～5%范围下）需要的信号幅值越高，即检测仪器的灵敏度越低。灵敏度曲线根据测试的散点拟合而成，测点越多，拟合的图形越接近于检测仪器的整体灵敏度。实测灵敏度曲线上的最小值与130%最小值间所夹的连续灵敏度曲线范围D，确定了检测仪器的优良灵敏度宽度。

  见图5，该图示出了函数发生器输出的50Hz模拟脉冲信号。图中0.4s时间产生20个脉冲，等效到每2s会产生100个脉冲。按照1Hz产生1个脉冲计算，1s产生的脉冲数与函数发生器输出的信号频率相同，2s产生的脉冲数为函数发生器输出的信号频率的2倍。

  见图6，该图示出了测试仪器脉冲数测评比对曲线。图中线段①为2s内随脉冲信号频率变化的实际脉冲数线；线段②为测试仪器可准确测试的脉冲数曲线，线段上与横轴平行是指达到测试仪器的脉冲数测量上限值；线段③为测试仪器测试的脉冲数曲线偏差d过大（已>10%），且达到测试仪器的脉冲数测量上限值后，随着实际脉冲数的进一步增加，仪器无法保持住最大上限值，即内部采集和运算部件存在漏洞。

Claims (1)

1.一种电力用暂态对地电压局放测试仪器技术参数的测评方法，其特征是：

1）将函数发生器输出的幅值在0～10V间的某一固定值、频率在0～100MHz可连续变化的正弦模拟电压信号引至直径不大于30cm的与台面有效绝缘的圆形金属平板上，对电容耦合式暂态对地电压局放测试仪的测试数值随频率变化的实测频带曲线，在保证其上的最大值小于测试仪器量程上限值、90%最大值大于仪器在无模拟电压信号下的背景测试值，确认实测频带曲线上的最大值与90%最大值间的连续频带范围，范围越宽，频带越优良；

2）在屏蔽室内，将函数发生器输出的频率可调、幅值在0～10V可连续变化的正弦模拟电压信号引至直径不大于30cm的与台面有效绝缘的圆形金属平板上，对电容耦合式暂态对地电压局放测试仪的测试数值与无模拟电压信号时的测试数值间的差值在测试仪器量程3%～5%范围所对应的模拟电压信号幅值随频率变化的实测灵敏度曲线，确认其最小值与130%最小值间的连续灵敏度曲线范围，范围越宽，灵敏度越优良；

3）将函数发生器输出的幅值在0～10V间的任意值、2秒固定时间内数量通过频率调节可变化的模拟脉冲电压信号引至直径不大于30cm的与台面有效绝缘的圆形金属平板上，对电容耦合式暂态对地电压局放测试仪的脉冲数测试数值与实际施加脉冲数进行差值比对，当最大测试差值不大于10%，且在实际施加脉冲数数倍于仪器的脉冲数测试量程上限，仪器脉冲数测试始终为上限值时，测试仪器的脉冲数测量参数性能优良；

4）在屏蔽室内，将方波校准器输出的波形等效频率在测试仪器有效检测频带范围内、幅值在几十伏上限值、产生频率几十Hz固定的模拟脉冲电压信号引至直径不大于30cm的与台面有效绝缘的圆形金属平板上，对电容耦合式暂态对地电压局放测试仪，测量仪器的最大量程，在方波校准器无输出信号时，测量仪器的最小量程。

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