CN104991210B - 一种局部放电检测装置的评价方法及标定装置 - Google Patents

一种局部放电检测装置的评价方法及标定装置 Download PDF

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Abstract

一种局部放电检测装置的评价方法及标定装置，利用可控的脉冲发生器产生符合电力行业的标准脉冲信号；根据IEC及GB/T中局部放电相关规范的局放检测装置标定方法对局部放电检测装置进行静态标定；记录每次静态标定的指标,并与相关标准的指标进行对比；根据对比结果进行局部放电检测装置的静态指标评价；采用可控的脉冲发生器产生ps级脉冲信号并注入到局部放电检测装置；采集从局部放电检测装置的输出脉冲波形；对ps级脉冲信号及采集到的脉冲信号作频谱分析；对局部放电检测装置的动态指标进行评价，如果满足检测装置的不失真传递条件，则局部放电检测装置的动态指标合格，否则不合格。本发明实现简单，可以降低局部放电检测装置的标定成本。

Description

一种局部放电检测装置的评价方法及标定装置
技术领域
本发明涉及电力设备局部放电诊断领域，具体涉及一种局部放电检测装置的评价方法及标定装置。
背景技术
局部放电检测作为电力设备绝缘诊断的重要手段，不仅能够比较灵敏地反映出设备的早期故障，为有效地采取预防措施提供了依据，而且能够反映电力高压设备的绝缘状况。
目前国内外的局部放电仪的产品很多，但是其性能和可靠性常常不能满足局部放电测试要求。同时，虽然目前检测局部放电仪的方法很多，有脉冲电流法，超声波，超高频法等，但是每种方法都存在一定的优点及缺点。虽然国家相关电力行业对局部放电检测装置标定作出了相关的规范，但是相关的规范并不能完整，准确地对局部放电检测装置的指标进行标定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种局部放电检测装置的评价方法及标定装置，用于对现有的局部放电检测装置性能的标定及评价。
为了实现上述目的，本发明提出的技术方案如下：
一种局部放电检测装置的评价方法，包括：
1)利用可控的脉冲发生器产生符合电力行业的标准脉冲信号；
2)根据目前最新的IEC及GB/T局部放电相关规范的局放检测装置标定方法，对局部放电检测装置进行静态标定；
3)记录每次静态标定的指标；
4)利用每次静态标定的指标与相关标准的指标进行对比；
5)根据对比结果进行局部放电检测装置的静态指标评价；
6)采用可控的脉冲发生器产生ps级脉冲信号；
7)注入ps级脉冲信号到局部放电检测装置；并采集了从局部放电检测装置的输出脉冲波形；
8)根据频域分析方法对ps级脉冲信号及采集到的脉冲信号作频谱分析；
9)根据检测装置的不失真传递条件，对局部放电检测装置的动态指标进行评价；如果满足检测装置的不失真传递条件，则局部放电检测装置的动态指标合格；否则，局部放电检测装置动态指标不合格。
2.根据权利要求1所述的一种局部放电检测装置的评价方法，其特征在于：所述的符合电力行业的标准脉冲信号，包括用于线性度标定的单个正脉冲信号、用于极性影响标定的单个负脉冲信号、用于标定可变重复率影响的双脉冲信号。
本发明方法所述的局部放电检测装置的静态标定，主要包括线性度、灵敏度、可变重复率响应、截止频率、极性影响指标的标定。所述的检测装置不失真传递的条件，其频域表现为：幅值谱为一条以频率坐标平行的直线，相位谱为一条线性的直线。
本发明方法按照如下步骤执行:
步骤1：利用可控脉冲发生器输出5组不同电荷的正脉冲，同时利用示波器采集输出脉冲信号，输出脉冲的幅值与输入脉冲电荷的关系即为待测局部放电检测装置对正脉冲的线性度；
步骤2：利用可控脉冲发生器输出与步骤1相同的5组不同电荷的负脉冲，同时利用示波器采集输出脉冲信号，输出脉冲的幅值与输入脉冲电荷的比值即为待测局部放电检测装置对负脉冲的线性度；
步骤3：比较分析输入为正、负脉冲时，待测局部放电检测装置的线性度之间的关系，即可得到脉冲极性对待测局部放电检测装置的影响；
步骤4：对步骤1所示的输出脉冲的幅值与输入脉冲电荷的线性度微分即为局部放电检测装置的灵敏度；
步骤5：利用可控脉冲发生器输出频率为fc的0.1V-1V的电压信号，fc—中心频率；fH—上截止频率；fL—下截止频率；记录下此时的输出电压值为UZ,保持输入电压不变,降低可控脉冲源的输出频率，直到输出电压值为0.707UZ,记下此时的频率为f1，继续降低可控脉冲源的输出频率，至输出电压为0.5UZ,0.25UZ，0.1UZ，记下各测试点频率；如果测到的与0.5UZ,0.25UZ，0.1UZ对应频率分别大于0.5f1，0.25f1，0.1f1，则其下截止频率误差为
步骤6：利用可控脉冲源输出频率为fc的0.1V-1V的电压信号，fc—中心频率；fH—上截止频率；fL—下截止频率；记录下此时的输出电压值为UZ,保持输入电压不变,升高可控脉冲源的输出频率，直到输出电压值为0.707UZ,记下此时的频率为f2，继续升高可控脉冲源的输出频率，至输出电压为0.5UZ,0.25UZ，0.1UZ，记下各测试点频率，如果测到的与0.5UZ,0.25UZ，0.1UZ对应频率分别小于0.5f2，0.25f2，0.1f2，则其上截止频率误差为
步骤7：利用可控脉冲发生器产生上升时间为50ns，幅值为0.5V的双脉冲信号，脉冲的时间间隔分别为0.5、0.7、1、2、5、7、10μs；注入双脉冲信号到待测局部放电检测装置中，从测控计算机中分析可变重复频率脉冲的响应影响；
步骤8：记录每次静态标定的指标；
步骤9：利用每次静态标定的指标与相关标准的指标进行对比；
步骤10：根据对比结果进行局部放电检测装置的静态指标评价；
步骤11：采用可控的脉冲发生器产生ps级单脉冲信号；
步骤12：注入ps级脉冲信号到局部放电检测装置；
步骤13：并采集了从局部放电检测装置的输出脉冲波形；
步骤14：根据频域分析方法对ps级脉冲信号及采集到的脉冲信号作频谱分析，得到频率响应函数，从而得到局放检测装置的动态特性，即幅频特性和相频特性；
步骤15：根据检测装置的不失真传递条件，对局部放电检测装置的动态指标进行评价；
步骤16：如果满足检测装置的不失真传递条件，则局部放电检测装置的动态指标合格，否则，局部放电检测装置动态指标不合格；
步骤17：利用数字示波器将实验室真实的典型局部放电波形采集下来，并存储在可控脉冲源中，然后注入待测的局放检测装置中，观看待测局部放电检测装置能否正确的进行模式识别。
用于本发明评价方法的标定装置由可控脉冲发生器、数字示波器，待测局部放电检测装置依序进行并联，再与测控分析计算机通过电缆进行串连；其中可控脉冲发生器用于产生符合电力行业的标准脉冲信号，待测局部放电检测装置用于检测局部放电信号，测控分析计算机用于显示和分析局部放电产生的脉冲信号，数字示波器用于采集标准脉冲信号。
本发明标定装置通过可控脉冲发生器产生各种需要的脉冲信号；然后直接注入到待测局部放电检测装置中，通过测控分析计算机显示和分析局部放电产生的脉冲信号，用数字示波器来采集标准脉冲信号，然后进行局部放电检测装置的标定及评价。
本发明的有益效果是，所需的标定装置结构简单，功能强大且容易实现。所述的评价方法与传统的局部放电检测装置的评价方法相比，具有实现原理简单，精度高等优点。传统的局部放电检测装置的评价方法中所需的脉冲发生器只能产生的单个脉冲信号，并且每改变一次脉冲的大小或者极性都得通过对物理元器件的调节才能实现，这样就造成产生的脉冲信号精度低；而本发明所需要的脉冲发生器，可以通过编程的方式对脉冲的参数进行改变，这样不仅能使产生的脉冲不会由于物理元器件由于制造及原理误差而精度较低，而且实现起来也比较简单；除此之外，就评价方法而言，本发明在基于仪器﹑仪表测试技术的基础上综合了IEC(国际电工委员会)及GB/T(中华人民共和国国家标准)中局部放电相关规范对局部放电检测装置进行了标定评价，该方法省略了传统方法中的中间环节，采用直接注入模拟电压信号于局部放电检测装置中对其进行标定，故实现的原理简单，并且省去了因传输误差及中间仪器的特性误差而引起的误差。
附图说明
图1为本发明方法的一个实施例流程图；
图2为本发明装置的一个结构示意图；
图3为线性度的静态指标评价图。
具体实施方式
为便于理解，下面将结合附图进行阐述。
如图1所示，一种局部放电检测装置的评价方法，包括：
1)利用可控的脉冲发生器产生符合电力行业的标准脉冲信号；
2)根据目前最新的IEC(国际电工委员会)及GB/T(中华人民共和国国家标准)局部放电相关规范的局放检测装置标定方法，对局部放电检测装置进行静态标定；
3)记录每次静态标定的指标；
4)利用每次静态标定的指标与相关标准的指标进行对比；
5)根据对比结果进行局部放电检测装置的静态指标评价；
6)采用可控的脉冲发生器产生ps级脉冲信号；
7)注入ps级脉冲信号到局部放电检测装置；并采集了从局部放电检测装置的输出脉冲波形；
8)根据频域分析方法对ps级脉冲信号及采集到的脉冲信号作频谱分析；
9)根据检测装置的不失真传递条件，对局部放电检测装置的动态指标进行评价；如果满足检测装置的不失真传递条件，则局部放电检测装置的动态指标合格；否则，局部放电检测装置动态指标不合格。
本发明所述的符合电力行业的标准脉冲信号，包括用于线性度标定的单个正脉冲信号，及用于极性影响标定的单个负脉冲信号，还有用于标定可变重复率影响的双脉冲信号等。所述的可控的脉冲发生器产生ps级脉冲信号，主要用于局部放电检测装置的动态标定。
所述的局部放电检测装置的静态标定，主要包括线性度，灵敏度，可变重复率响应，截止频率，极性影响等指标的标定，其方法主要根据目前最新的IEC(国际电工委员会)及GB/T(中华人民共和国国家标准)局部放电相关规范对局部放电检测装置进行静态标定。本发明所述的检测装置不失真传递的条件，其频域表现为：幅值谱为一条以频率坐标平行的直线，相位谱为一条线性的直线。
本发明方法按照如下步骤执行:
步骤1：利用可控脉冲发生器输出电荷为1PC、10PC、20PC、50PC、70PC、100PC的正脉冲，同时利用示波器采集输出脉冲信号，输出脉冲的幅值与输入脉冲电荷的关系即为待测局部放电检测装置对正脉冲的线性度；
步骤2：利用可控脉冲发生器输出电荷1PC、10PC、20PC、50PC、70PC、100PC的负脉冲，同时利用示波器采集输出脉冲信号，输出脉冲的幅值与输入脉冲电荷的比值即为待测局部放电检测装置对负脉冲的线性度；
步骤3：比较分析输入为正、负脉冲时，待测局部放电检测装置的线性度之间的关系，即可得到脉冲极性对待测局部放电检测装置的影响；
步骤4：对步骤1所示的输出脉冲的幅值与输入脉冲电荷的线性度微分即为局部放电检测装置的灵敏度；
步骤5：利用可控脉冲发生器输出频率为fc的0.1V-1V的电压信号，fc—中心频率；fH—上截止频率；fL—下截止频率；记录下此时的输出电压值为UZ,保持输入电压不变,降低可控脉冲源的输出频率，直到输出电压值为0.707UZ,记下此时的频率为f1，继续降低可控脉冲源的输出频率，至输出电压为0.5UZ,0.25UZ，0.1UZ，记下各测试点频率；如果测到的与0.5UZ,0.25UZ，0.1UZ对应频率分别大于0.5f1，0.25f1，0.1f1，则其下截止频率误差为
步骤6：利用可控脉冲源输出频率为fc的0.1V-1V的电压信号，fc—中心频率；fH—上截止频率；fL—下截止频率；记录下此时的输出电压值为UZ,保持输入电压不变,升高可控脉冲源的输出频率，直到输出电压值为0.707UZ,记下此时的频率为f2，继续升高可控脉冲源的输出频率，至输出电压为0.5UZ,0.25UZ，0.1UZ，记下各测试点频率，如果测到的与0.5UZ,0.25UZ，0.1UZ对应频率分别小于0.5f2，0.25f2，0.1f2，则其上截止频率误差为
步骤7：利用可控脉冲发生器产生上升时间为50ns，幅值为0.5V的双脉冲信号，脉冲的时间间隔分别为0.5μs、0.7μs、1μs、2μs、5μs、7μs、10μs；注入双脉冲信号到待测局部放电检测装置中，从测控计算机中分析可变重复频率脉冲的响应影响；
步骤8：记录每次静态标定的指标；
步骤9：利用每次静态标定的指标与相关标准的指标进行对比；
步骤10：根据对比结果进行局部放电检测装置的静态指标评价；
步骤11：采用可控的脉冲发生器产生ps级单脉冲信号；
步骤12：注入ps级脉冲信号到局部放电检测装置；
步骤13：并采集了从局部放电检测装置的输出脉冲波形；
步骤14：根据频域分析方法对ps级脉冲信号及采集到的脉冲信号作频谱分析，得到频率响应函数，从而得到局放检测装置的动态特性，即幅频特性和相频特性；
步骤15：根据检测装置的不失真传递条件，对局部放电检测装置的动态指标进行评价；
步骤16：如果满足检测装置的不失真传递条件，则局部放电检测装置的动态指标合格，否则，局部放电检测装置动态指标不合格；
步骤17：利用数字示波器将实验室真实的典型局部放电波形采集下来，并存储在可控脉冲源中，然后注入待测的局放检测装置中，观看待测局部放电检测装置能否正确的进行模式识别。
用于本发明评价方法的标定装置由可控脉冲发生器、数字示波器，待测局部放电检测装置依序进行并联，再与测控分析计算机通过电缆进行串连；其中可控脉冲发生器用于产生符合电力行业的标准脉冲信号，待测局部放电检测装置用于检测局部放电信号，测控分析计算机用于显示和分析局部放电产生的脉冲信号，数字示波器用于采集标准脉冲信号。可控脉冲发生器可以产生上升时间、下降时间、极性、幅值可调的单脉冲信号，以及脉冲时间间隔可调的双脉冲信号，且该可控脉冲发生器可以存储各种典型缺陷的局部放电波形。本发明装置通过可控脉冲发生器产生各种需要的脉冲信号；然后直接注入到待测局部放电检测装置中；通过测控分析计算机显示和分析局部放电产生的脉冲信号；用数字示波器来采集标准脉冲信号；根据步骤49-66进行局部放电检测装置的标定及评价。
参照图1，以泰克公司的PD CHeck线性度为例进行标定及评价。
a.根据图2所示进行实验平台的连接，产生符合电力行业的标准脉冲信号；
b.根据相关电力行业标准(DL/T356-2010)，利用可控脉冲发生器产生上升时间为50ns，衰减时间为100μs，输出脉冲幅值的1V的双指数波；
c.根据相关的IEC(国际电工委员会)及GB/T(中华人民共和国国家标准)局部放电相关规范的进行对局部放电检测装置进行静态标定；
d.利用可控脉冲发生器产生电荷为0PC、25PC、50PC、70PC、85PC、100PC的正脉冲，同时利用示波器采集输出脉冲信号，输出脉冲的幅值与输入脉冲电荷的关系即为待测局部放电检测装置对正脉冲的线性度；
e.记录静态标定的指标结果。当输入电荷为0PC、25PC、50PC、70PC、85PC、100PC时，局部放电检测装置的输出脉冲电压分别为0V、0.1102V、0.2213V、0.3103V、0.3784V、0.4457V；
f.分析实验静态标定的指标结果与相关标准的指标进行对比，进行静态指标评价。
实验线性度的标定结果如图3所示，从图3可以看出该局部放电检测装置的线性度很好，符合要求。

Claims (5)

1.一种局部放电检测装置的评价方法，其特征在于，包括：
1)利用可控的脉冲发生器产生符合电力行业的标准脉冲信号；
2)根据IEC60270及GB/T 7354局部放电相关规范的局放检测装置标定方法，对局部放电检测装置进行静态标定；
3)记录每次静态标定的指标；
4)利用每次静态标定的指标与相关标准的指标进行对比；
5)根据对比结果进行局部放电检测装置的静态指标评价；
6)采用可控的脉冲发生器产生ps级脉冲信号；
7)注入ps级脉冲信号到局部放电检测装置；并采集了从局部放电检测装置的输出脉冲波形；
8)根据频域分析方法对ps级脉冲信号及采集到的脉冲信号作频谱分析；
9)根据检测装置的不失真传递条件，对局部放电检测装置的动态指标进行评价；如果满足检测装置的不失真传递条件，则局部放电检测装置的动态指标合格；否则，局部放电检测装置动态指标不合格；
所述方法按照如下步骤执行:
步骤1：利用可控脉冲发生器输出5组不同电荷的正脉冲，同时利用示波器采集输出脉冲信号，输出脉冲的幅值与输入脉冲电荷的关系即为待测局部放电检测装置对正脉冲的线性度；
步骤2：利用可控脉冲发生器输出与步骤1相同的5组不同电荷的负脉冲，同时利用示波器采集输出脉冲信号，输出脉冲的幅值与输入脉冲电荷的比值即为待测局部放电检测装置对负脉冲的线性度；
步骤3：比较分析输入为正、负脉冲时，待测局部放电检测装置的线性度之间的关系，即可得到脉冲极性对待测局部放电检测装置的影响；
步骤4：对步骤1所示的输出脉冲的幅值与输入脉冲电荷的线性度微分即为局部放电检测装置的灵敏度；
步骤5：利用可控脉冲发生器输出频率为fc的0.1V-1V的电压信号，fc—中心频率；fH—上截止频率；fL—下截止频率；记录下此时的输出电压值为UZ,保持输入电压不变,降低可控脉冲源的输出频率，直到输出电压值为0.707UZ,记下此时的频率为f1，继续降低可控脉冲源的输出频率，至输出电压为0.5UZ,0.25UZ，0.1UZ，记下各测试点频率；如果测到的与0.5UZ,0.25UZ，0.1UZ对应频率分别大于0.5f1，0.25f1，0.1f1，则其下截止频率误差为
步骤6：利用可控脉冲源输出频率为fc的0.1V-1V的电压信号，fc—中心频率；fH—上截止频率；fL—下截止频率；记录下此时的输出电压值为UZ,保持输入电压不变,升高可控脉冲源的输出频率，直到输出电压值为0.707UZ,记下此时的频率为f2，继续升高可控脉冲源的输出频率，至输出电压为0.5UZ,0.25UZ，0.1UZ，记下各测试点频率，如果测到的与0.5UZ,0.25UZ，0.1UZ对应频率分别小于0.5f2，0.25f2，0.1f2，则其上截止频率误差为
步骤7：利用可控脉冲发生器产生上升时间为50ns，幅值为0.5V的双脉冲信号，脉冲的时间间隔分别为0.5、0.7、1、2、5、7、10μs；注入双脉冲信号到待测局部放电检测装置中，从测控计算机中分析可变重复频率脉冲的响应影响；
步骤8：记录每次静态标定的指标；
步骤9：利用每次静态标定的指标与相关标准的指标进行对比；
步骤10：根据对比结果进行局部放电检测装置的静态指标评价；
步骤11：采用可控的脉冲发生器产生ps级单脉冲信号；
步骤12：注入ps级脉冲信号到局部放电检测装置；
步骤13：并采集了从局部放电检测装置的输出脉冲波形；
步骤14：根据频域分析方法对ps级脉冲信号及采集到的脉冲信号作频谱分析，得到频率响应函数，从而得到局放检测装置的动态特性，即幅频特性和相频特性；
步骤15：根据检测装置的不失真传递条件，对局部放电检测装置的动态指标进行评价；
步骤16：如果满足检测装置的不失真传递条件，则局部放电检测装置的动态指标合格，否则，局部放电检测装置动态指标不合格；
步骤17：利用数字示波器将实验室真实的典型局部放电波形采集下来，并存储在可控脉冲源中，然后注入待测的局放检测装置中，观看待测局部放电检测装置能否正确的进行模式识别。
2.根据权利要求1所述的一种局部放电检测装置的评价方法，其特征在于：所述的符合电力行业的标准脉冲信号，包括用于线性度标定的单个正脉冲信号、用于极性影响标定的单个负脉冲信号、用于标定可变重复率影响的双脉冲信号。
3.根据权利要求1所述的一种局部放电检测装置的评价方法，其特征在于：所述的局部放电检测装置的静态标定，主要包括线性度、灵敏度、可变重复率响应、截止频率、极性影响指标的标定。
4.根据权利要求1所述的一种局部放电检测装置的评价方法，其特征在于：所述的检测装置不失真传递的条件，其频域表现为：幅值谱为一条与频率坐标平行的直线，相位谱为一条线性的直线。
5.用于如权利要求1-4任一项所述的一种局部放电检测装置评价方法的标定装置，其特征在于，由可控脉冲发生器、数字示波器，待测局部放电检测装置依序进行并联，再与测控分析计算机通过电缆进行串连；其中可控脉冲发生器用于产生符合电力行业的标准脉冲信号，待测局部放电检测装置用于检测局部放电信号，测控分析计算机用于显示和分析局部放电产生的脉冲信号，数字示波器用于采集标准脉冲信号。
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