CN105301462B - 一种ns级冲击电压下局部放电测量系统及方法 - Google Patents

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本发明实施例公开了一种ns级冲击电压下局部放电测量系统及方法,通过高频脉冲电流传感器、采集电容和MOSFET传感器采集待测量电力设备的局部放电脉冲信号,可变滤波器排除ns级冲击源引起的位移电流和起始时刻的干扰信号,增强抗干扰性;而且,光电倍增管采集局部放电光信号、并将所述光信号转换成电信号,示波器同时接收所述局部放电脉冲信号和所述光电倍增管发送的电信号,进行计算和显示以获得局部放电测量结果,有效结合了脉冲电流检测和光学检测的特点,提高抗干扰性;另外,所述ns级冲击电压下局部放电测量系统还具有操作简单,可靠耐用、方便的特点,将大大缩减系统搭建准备时间和人力,以缩短测量周期和劳动强度。

Description

一种ns级冲击电压下局部放电测量系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及电力检测设备技术领域,特别是涉及一种ns级冲击电压下局部放电测 量系统及方法。
背景技术
[0002]局部放电是绝缘击穿、闪络的早期表现,是电力设备绝缘试验中发现局部缺陷和 隐患的重要手段和绝缘可靠性及寿命评估的重要指标;所述电力设备在作现场交流耐压试 验的同时测量局部放电,对发现现场安装完成后电力设备的绝缘缺陷发挥了重要作用。其 中,利用ns级冲击电压试验进行局部放电测量以及绝缘故障诊断一直是国内外的研宄热 点。
[0003] 目前,在ns级冲击电压下的局部放电测量一般使用脉冲电流法;每一次局部放电 都会发生正负电荷中和,伴随有一个电流脉冲,通过测量每次脉冲电流来对局部放电进行 测量的方法称为脉冲电流法;在具体实施时,一般通过测量阻抗在耦合电容侧或通过 Rogowski线圈从电力设备的中性点或接地点测量局部放电所引起的脉冲电流,获得视在放 电量、放电相位等放电信息。所述脉冲电流法具有灵敏度高、易于定量等特点,在局部放电 检测领域逐渐成为主流的检测方法。
[0004] 然而,所述脉冲电流检测法的测量频率范围一般不超过1MHz,容易受到外界无线 电等干扰噪声的影响,导致局部放电测量不准甚至造成误检,抗干扰性差。
发明内容
[0005] 本发明实施例中提供了一种ns级冲击电压下局部放电测量系统及方法,以解决现 有技术中的局部放电测量抗干扰差的问题。
[0006] 为了解决上述技术问题,本发明实施例公开了如下技术方案:
[0007] 本发明实施例公开了一种ns级冲击电压下局部放电测量系统,包括ns级冲击电压 局部放电装置和局部放电测量装置,其中:
[0008] 所述ns级冲击电压局部放电装置,包括:
[0009] 与待测量电力设备的一端相连接的ns级冲击电压发生器;
[0010] 与待测量电力设备的另一端相连接的高频脉冲电流传感器;以及,
[0011] 与所述高频脉冲电流传感器相连接且相互并联的采集电容和M0SFET场效应晶体 管;
[0012] 所述局部放电测量装置,包括:
[0013] 与所述采集电容、所述MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)场效应晶体管以及所述高频脉冲电流传感 器均相连接的可变滤波器; 一
[0014] 与所述可变滤波器相连接的示波器;
[0015] 与所述示波器相连接的光电倍增管;所述光电倍增管与所述待测量电力设备对应 设置,位于能够摄取所述待测量电力设备光信号的位置;以及,
[0016] 与所述示波器和所述ns级冲击电压发生器均相连接的分压器。
[0017] 优选地,所述ns级冲击下局部放电测量系统还包括外壳,所述高频脉冲电流传感 器、所述采集电容、所述M0SFET场效应晶体管以及所述光电倍增管均设置于所述外壳内。
[0018] 优选地,,所述可变滤波器包括第一可变滤波器和第二可变滤波器;所述第一可变 滤波器的一端与所述高频脉冲电流传感器相连接、另一端与所述示波器相连接;所述第二 可变滤波器的一端与所述采集电容和所述M0SFET场效应晶体管相连接、另一端与所述示波 器相连接。
[0019] 优选地,所述采集电容的电容值为20pF-1 OOpF。
[0020] 优选地,所述M0SFET场效应晶体管为VM0SFET场效应晶体管。
[0021] 优选地,所述局部放电测量装置包括多个光电倍增管;多个所述光电倍增管均设 置于所述待测量电力设备的对应位置,且所述光电倍增管均与所述示波器相连接。
[0022] 本发明实施例公开了一种ns级冲击电压下局部放电测量方法,包括以下步骤: [0023] 选取上述ns级冲击电压下局部放电测量系统;
[0024]将待测量电力设备与所述冲击电压放电装置和所述局部放电测量装置相连接;
[0025] 所述高频脉冲电流传感器、所述采集电容和所述M0SFET场效应晶体管采集局部放 电脉冲信号,经可变滤波器滤波排除ns级冲击源引起的位移电流和起始时刻的干扰信号后 传送至示波器;
[0026] 所述光电倍增管采集所述待测量电力设备的局部放电光信号,并将所述光信号转 换成电信号传送至示波器;
[0027]所述示波器对所述局部放电脉冲信号和来自所述光电倍增管的电信号进行计算 处理,得出局部放电测量结果。
[0028]由以上技术方案可见,本发明实施例提供的ns级冲击电压下局部放电测量系统及 方法,通过高频脉冲电流传感器、采集电容和M0SFET传感器获得待测量电力设备的局部放 电脉冲信号,可变滤波器排除ns级冲击源引起的位移电流和起始时刻的干扰信号,增强抗 干扰性;而且,光电倍增管采集局部放电光信号、并将所述光信号转换成电信号,示波器同 时接收所述局部放电脉冲信号和所述光电倍增管发送的电信号,进行计算和显示以获得局 部放电测量结果,有效结合了脉冲电流检测和光学检测的特点,提高抗干扰性;另外,所述 ns级冲击电压下局部放电测量系统还具有操作简单,可靠耐用、方便的特点,将大大缩减系 统搭建准备时间和人力,以缩短测量周期和劳动强度。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而 言,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。
[0030]图1为本发明实施例提供的一种ns级冲击电压下局部放电测量系统的结构示意 图;
[0031]图1的符号表示为:
[0032] 1-ns级冲击电压发生器,2-高频脉冲电流传感器,3-采集电容,4-M0SFET场效应晶 体管,5-可变滤波器,6-示波器,7-光电倍增管,8-分压器,9-待测电力设备,10-外壳。
具体实施方式
[0033]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将结合本发明实 施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护 的范围。
[0034] 参见图1,为本发明实施例提供的一种ns级冲击电压下局部放电测量系统的结构 示意图,所述ns级冲击电压下局部放电测量系统包括ns级冲击电压局部放电装置和局部放 电测量装置。
[0035] 其中,所述ns级冲击电压局部放电装置包括ns级冲击电压发生器1、高频脉冲电流 传感器2、采集电容3和M0SFET场效应晶体管4。所述ns级冲击电压发生器1与待测量电力设 备9的一端相连接,用于产生ns级冲击电压,并将所述ns级冲击电压作用于所述待测量电力 设备9;所述待测量电力设备9在所述ns级冲击电压的作用下发生局部放电现象,所述高频 脉冲电流传感器2与所述待测量电力设备9的另一端相连接,所述采集电容3和所述M0SFET 场效应晶体管4并联连接、且与所述高频脉冲电流传感器2相连接,所述高频脉冲电流传感 器2、所述采集电容3以及所述M0SFET场效应晶体管4组成局部放电脉冲电流采集电路,用于 采集所述待测量电力设备9的局部放电脉冲信号。优选地,所述采集电容3的电容值为20pF-100pF,当然在具体实施时,本领域技术人员可以根据实际测量需求,选择超出上述范围的 任意电容值的电容作为所述采集电容3。为了提高所述M0SFET场效应晶体管4的耐压和耐电 流能力,以保证所述局部放电测量的正常进行,所述M0SFET场效应晶体管4一般选用 VMOSFET (vertical M0SFET)场效应晶体管,利用所述VM0SFET垂直导电的结构来提高场效 应晶体管的耐压性和耐电流性。
[0036] 所述局部放电测量装置包括可变滤波器5、示波器6、光电倍增管7和分压器8。所述 可变滤波器5与所述采集电容3、所述M0SFET场效应晶体管4以及上述高频脉冲电流传感器2 均相连接,在本发明实施例中,所述可变滤波器5包括第一可变滤波器51和第二可变滤波器 52;所述第一可变滤波器51的一端与所述高频脉冲电流传感器2相连接、另一端与所述示波 器6相连接;所述第二可变滤波器52的一端与所述采集电容3和所述M0SFET场效应晶体管4 相连接、另一端与所述示波器6相连接。所述可变滤波器5将采集到的局部放电脉冲信号中 ns级冲击源引起的位移电流和起始时刻的干扰信号滤掉,以保证所述局部放电脉冲信号的 准确性,排除外界无线电等干扰信号对所述局部放电脉冲信号的干扰。所述光电倍增管7与 所述待测量电力设备9对应设置,位于能够摄取所述待测量电力设备9光信号的位置,例如 所述光电倍增管可以设置于所述待测量电力设备9的侧面周围等;所述光电倍增管7与所述 示波器6相连接,所述光电倍增管7采集所述待测量电力设备9局部放电产生的光信号,并将 所述光信号转换成电信号传输到所述示波器6上。在本发明实施例中,所述局部放电测量装 置包括1个光电倍增管7,当然,本领域技术人员可以设置任意多个所述光电倍增管7,并将 多个所述光电倍增管7设置于所述待测量电力设备9的对应位置,以便于采集所述待测量电 力设备9局部放电产生的光信号,多个所述光电倍增管7均与所述示波器6相连接、向所述示 波器6传送信号。所述分压器8与所述ns级冲击电压发生器1以及所述示波器6均相连接,所 述分压器8可以为电阻式分压器、电容式分压器和阻容混合式分压器中的一种,所述示波器 6通过所述分压器8得到ns级冲击电压信号。所述示波器6对所述局部放电脉冲信号、所述ns 级冲击电压信号以及所述光电倍增管7的电信号进行记录,进一步计算得出放电量、放电相 位、以及显示局部放电的波形等,得到局部放电测量结果。为了方便携带,所述ns级冲击电 压下局部放电测量系统的还包括外壳1〇,所述高频脉冲电流传感器2、所述采集电容3、所述 M0SFET场效应晶体管4以及所述光电倍增管7均设置于所述外壳10内,所述外壳1〇能够进一 步防止外界环境可能对所述ns级冲击电压局部放电测量系统的干扰和破坏,进一步提高抗 干扰性和耐用性。
[0037]通过上述实施例的描述,所述示波器6通过所述可变滤波器5,获得所述高频脉冲 电流传感器2、所述采集电容3以及所述M0SFET场效应晶体管4采集得到的待测量电力设备9 的局部放电脉冲信号,所述可变滤波器5有效过滤掉干扰信号以提高所述ns级冲击电压下 局部放电测量系统的抗干扰性能;而且,所述示波器6与所述光电倍增管7相连接,所述光电 倍增管7能够对所述待测量电力设备局部放电进行光学检测,具有很强的抗干扰性能,不会 受到周围环境如无线电等干扰噪声的影响,本发明实施例通过使用光学检测和脉冲电流检 测结合的方式,有效提高了所述ns级冲击电压下局部放电测量系统的抗干扰性能;另外,本 发明提供的ns级冲击电压下局部放电测量系统还具有操作简单,可靠耐用、方便的特点,将 大大缩减搭建局部放电测量系统的准备时间和人力,以缩短测量周期和劳动强度。
[0038]与上述实施例提供的ns级冲击电压下局部放电测量系统相对应,本发明实施例还 提供了一种ns级冲击电压下局部放电测量方法,所述测量方法包括以下步骤:
[0039] 选取上述ns级冲击电压下局部放电测量系统;
[0040] 将待测量电力设备9与所述ns级冲击电压放电装置和所述局部放电测量装置相连 接;在具体实施时,将所述待测量电力设备9与所述ns级冲击电压发生器1和所述高频脉冲 电流传感器2相连接,以保证所述ns级冲击电压发生器1能够将ns级冲击电压作用于所述待 测量电力设备9,以及所述高频脉冲电流传感器2能够采集所述待测量电力设备9产生的局 部放电脉冲信号。
[0041]所述高频脉冲电流传感器2、所述采集电容3和所述M0SFET场效应晶体管4采集局 部放电脉冲信号,经可变滤波器滤波5排除ns级冲击源引起的位移电流和起始时刻的干扰 信号后传送至示波器6;所述高频脉冲电流传感器2的一端与待测量电力设备9相连接、另一 端与相互并联的所述采集电容3和所述M0SFET场效应晶体管4均相连接,组成局部放电脉冲 信号采集电路;采集到的局部放电脉冲信号发送至可变滤波器5处,所述可变滤波器5将所 述局部放电脉冲信号中的冲击源引起的位移电流和起始时刻的干扰信号过滤掉,保证所述 局部放电脉冲信号的正确性、排除干扰,并将过滤后的所述局部放电脉冲信号发送至示波 器6。
[0042] 所述光电倍增管7采集所述待测电力设备9的局部放电光信号,并将所述光信号转 换成电信号传送至示波器6;所述待测电力设备9在ns级冲击电压的作用下发生局部放电, 并产生光辐射,所述光电倍增管7能够采集所述待测电力设备9产生的光信号,并将所述光 信号转换成电信号,传送至示波器6,完成度待测电力设备9局部放电的光学检测。
[0043] 所述示波器6对所述局部放电脉冲信号和来自所述光电倍增管7的电信号进行计 算处理,得出局部放电测量结果;具体地,所述示波器6同时获得所述可变滤波器5滤波之后 的局部放电脉冲信号和来自所述光电倍增管7的电信号,并对上述信号进行计算处理,展示 波形图或者计算放电量、放电相位等,获得局部放电测量结果。
[0044]在本发明所对应的发明方法实施例中,所述可变滤波器5将采集到的局部放电脉 冲信号中的ns级冲击源引起的位移电流和初始时刻的干扰信号滤除,有效保证了所述局部 放电脉冲信号的正确性,具有很强的抗干扰性;同时结合脉冲电流检测方法和光学检测方 法,由于光学检测法具有很好的抗干扰性,通过上述结合进一步提高局部放电测量的抗干 扰性。
[0045]需要说明的是,在本文中,诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖 非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要 素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备 所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在 包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0046]以上所述仅是本发明的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本发 明。对这些实施例的多种修改对本领域的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。

Claims (7)

1. 一种ns级冲击电压下局部放电测量系统,其特征在于,ns级冲击电压局部放电装置 和局部放电测量装置,其中: 所述ns级冲击电压局部放电装置,包括: 与待测量电力设备⑼的一端相连接的ns级冲击电压发生器(1); 与待测量电力设备⑼的另一端相连接的高频脉冲电流传感器(2);以及, 与所述高频脉冲电流传感器(2)相连接且相互并联的采集电容(3)和MOSFET场效应晶 体管⑷; 所述局部放电测量装置,包括: 与所述采集电容(3)、所述MOSFET场效应晶体管⑷以及所述高频脉冲电流传感器(2) 均相连接的可变滤波器(5); 与所述可变滤波器⑸相连接的示波器(6); 与所述示波器⑹相连接的光电倍增管(7);所述光电倍增管(7)与所述待测量电力设 备⑼对应设置,位于能够摄取所述待测量电力设备(9)光信号的位置;以及, 与所述示波器⑹和所述ns级冲击电压发生器⑴均相连接的分压器⑻。
2. 根据权利要求1所述的ns级冲击电压下局部放电测量系统,其特征在于,所述ns级冲 击下局部放电测量系统还包括外壳(1〇),所述高频脉冲电流传感器(2)、所述采集电容(3)、 所述MOSFET场效应晶体管⑷以及所述光电倍增管⑺均设置于所述外壳(10)内。
3. 根据权利要求1所述的ns级冲击电压下局部放电测量系统,其特征在于,所述可变滤 波器(5)包括第一可变滤波器(51)和第二可变滤波器(5¾ ;所述第一可变滤波器(51)的一 端与所述高频脉冲电流传感器(2)相连接、另一端与所述示波器(6)相连接;所述第二可变 滤波器(52)的一端与所述采集电容⑶和所述MOSFET场效应晶体管⑷相连接、另一端与所 述示波器⑹相连接。
4. 根据权利要求1所述的ns级冲击电压下局部放电测量系统,其特征在于,所述采集电 容⑶的电容值为20pF-100pF。
5. 根据权利要求1所述的ns级冲击电压下局部放电测量系统,其特征在于,所述MOSFET 场效应晶体管⑷为VM0SFET场效应晶体管。
6. 根据权利要求1所述的ns级冲击电压下局部放电测量系统,其特征在于,所述局部放 电测量装置包括多个光电倍增管(7);多个所述光电倍增管(7)均设置于所述待测量电力设 备(9)的对应位置,且所述光电倍增管(7)均与所述示波器(6)相连接。
7.—种ns级冲击电压下局部放电测量方法,其特征在于,包括以下步骤: 选取权利要求1-6任一所述的ns级冲击电压下局部放电测量系统; 将待测量电力设备⑼与所述冲击电压放电装置和所述局部放电测量装置相连接; 所述高频脉冲电流传感器(2)、所述采集电容(3)和所述MOSFET场效应晶体管(4)采集 局部放电脉冲信号,经可变滤波器(5)滤波排除ns级冲击源引起的位移电流和起始时刻的 干扰信号后传送至示波器(6); 所述光电倍增管(7)采集所述待测量电力设备(9)的局部放电光信号,并将所述光信号 转换成电信号传送至示波器(6); 所述示波器(6)对所述局部放电脉冲信号和来自所述光电倍增管(7)的电信号进行计 算处理,得出局部放电测量结果。
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