CN107656228A - 一种基于gtem的局部放电特高频标定的场强溯源方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于GTEM的局部放电特高频标定的场强溯源方法及系统，所述方法包括向设置了单极探针的GTEM小室内发射多组脉冲信号，电压测量单元测量通过单极探针传递的信号的电压值，并通过单极探针的传递函数计算得出设置单极探针位置的电场强度；通过计算机仿真模拟GTEM小室内在相同脉冲信号条件下对应位置的电场强度并修正，将仿真电场强度与试验计算的电场强度进行对比，以确认试验计算的电场强度的准确性；所述系统包括脉冲信号源单元、GTEM小室、单极探针、电压测量单元、计算机以及修正单元；所述方法及系统可进一步用于局部放电特高频检测系统灵敏度的验证，以确保安装在电网内的特高频检测设备可靠运行。
Description
技术领域
本发明涉及特高频局部放电检测领域，更具体地，涉及一种基于GTEM的局部放电特高频标定的场强溯源方法及系统。
背景技术
特高频局部放电检测技术由于其灵敏度高、抗干扰能力强且可用于局部放电类型识别等原因，目前广泛用于电气设备局部放电检测中。在特高频检测设备入网之前，需要对其传感器及系统灵敏度进行标定，以确保所安装的特高频检测设备可靠运行且可达到检测灵敏度的基本要求。由于局部放电辐射的特高频电磁波为纳秒级的脉冲信号，采用特高频脉冲辐射场来标定检测系统的灵敏度能够反映被检测信号的物理本质，而目前在计量领域国内外缺乏对特高频检测设备传感器的灵敏度验证的有效方法；
采用吉赫兹横电磁波小室(GTEM小室)对局部放电特高频检测系统进行标定的方法已经为电力行业接受，使用GTEM小室对脉冲电磁场的测量，目前使用响频曲线已知的参考传感器进行反算得到固定位置的场强标定，但其反算结果的准确性没有办法判断，使得基于GTEM的特高频标定场强的溯源方法亦成为亟需解决的问题。
发明内容
为了解决背景技术存在的对脉冲电磁场标定的无法进行准确性溯源的问题，本发明提供了一种基于GTEM的局部放电特高频标定的场强溯源方法及系统，所述方法及系统将传递函数可计算的单极探针作为参考传感器，对GTEM小室内标定位置的脉冲电磁场的电场强度进行反算，通过计算机对试验进行仿真模拟，并模拟出对应标定位置的电场强度来对测试计算的电场强度进行准确性验证，所述一种基于GTEM的局部放电特高频标定的场强溯源方法包括：
步骤1，脉冲信号源单元通过GTEM小室输入端向GTEM小室内发射多组脉冲信号；电压测量单元测量通过单极探针接收到信号的电压值；所述单极探针的一端垂直设置于GTEM小室外壳内侧后段场强均匀处；
步骤2，通过单极探针测得的电压值以及单极探针的传递函数，得到单极探针设置位置的电场强度；
步骤3，在计算机软件上建立与上述GTEM小室等尺寸、同结构的三维模型，并在对应单极探针设置位置设置仿真电场检测点；
步骤4，在所述三维仿真GTEM小室的输入端载入与脉冲信号源单元相同的多组脉冲信号；由所述仿真电场监测点得到仿真电场强度；
步骤5，将试验计算得到的单极探针设置位置的电场强度与相同脉冲信号下仿真电场检测点得到的仿真电场强度进行比对，若最大误差小于P％，则判定试验计算得到的单极探针设置位置的电场强度准确；
进一步的，所述单极探针设置在小室外壳的上端斜面上且设置位置距输入端口的水平距离与设置位置距上端斜面底边的水平距离的比值为3；
进一步的，所述脉冲信号源单元的设置参数包括输出电压波形、输出电压峰值以及脉冲重复频率，所述输出电压波形的上升沿的20％～80％部分对应的时间区间小于等于300ps，输出电压波形的下降沿对应的时间区间在5±10％ns的范围内；所述输出电压峰值的电压可调输出范围为0～200V且峰值误差不超过其电压峰值的±10％；所述脉冲重复频率的可调范围为50～200Hz；
进一步的，所述单极探针设置位置的电场强度为E(f)的计算公式为：
其中，Uor(f)为通过单极探针测得的电场强度；Href(f)为单极探针的传递函数；
进一步的，所述单极探针的传递函数Href(f)的计算公式为：
其中，EI为垂直于接地板的脉冲电场，VL是负载阻抗ZL的输出电压，ZL为单极探针在电场中的等效负载阻抗，Z(ω)为关于频率及探针尺寸的阻抗函数，he(ω)为单极探针对应的单偶极子的有效高度函数；
进一步的，使用三维CAD制图软件建立仿真GTEM小室的三维模型，并以STEP格式导入仿真软件；在仿真软件中设置仿真GTEM小室的外壳及芯板材质为完全导电体；所述三维CAD制图软件为Solidworks；所述仿真软件为CST；
进一步的，在GTEM小室上与单极探针相同的位置设置场强计的测量探头，使用扫频信号源通过GTEM小室输入端向GTEM小室内发射正弦扫频信号，所述正弦信号的发射频率的频段为M至N；场强计测量并记录测量探头位置的扫频信号下的测量电场强度；对计算机软件上的模拟GTEM小室发送与扫频信号源相同的正弦扫频信号，由仿真电场检测点得到扫频信号下的仿真电场强度；对多组相同扫频信号下的测量电场强度与仿真电场强度的比值取平均值，得到修正系数；所述修正系数用于对步骤6中所述由仿真电场监测点得到的仿真电场强度通过乘以修正系数进行修正；其中，M以及N均属于特高频频段范围；
进一步的，所述扫频信号源向GTEM小室内发射的正弦扫频信号在所述M至N的频段里以频率Q进行递增或递减；频率M为40M；频率N为10G；频率Q为10M；
进一步的，所述扫频信号源为网络分析仪；所述场强计为Narda场强计；
一种基于GTEM的局部放电特高频标定的场强溯源系统包括：
脉冲信号源单元，所述脉冲信号源单元用于发射脉冲信号，所述脉冲信号源单元用于与GTEM小室的输入端口相连；
GTEM小室，所述GTEM小室包括输入端口及输出端口，所述输入端口用于输入信号，所述输出端口设置于GTEM小室后段场强区域均匀的外壳上；
单极探针，所述单极探针设置于GTEM小室的输出端口且其一端在GTEM小室内部，所述单极探针与GTEM小室外壳垂直设置；单极探针将GTEM小室内单极探针设置位置的脉冲信号传递至电压测量单元；
电压测量单元，所述电压测量单元用于接收单极探针传递的脉冲信号，并根据所述脉冲信号测得单极探针设置位置的电压值；并通过电压值以及单极探针的传递函数，计算单极探针设置位置的电场强度；
计算机，所述计算机包括模拟仿真模块以及比对判断模块，所述模拟仿真模块在与试验用GTEM小室相同的仿真GTEM小室模型内载入与脉冲信号源单元相同的脉冲信号，并在仿真GTEM小室的输出端口测量仿真电场强度；所述比对判断模块用于将仿真电场与同等条件下的试验电场强度进行比对，以判定试验计算得到的单极探针设置位置的电场强度是否准确。
进一步的，所述系统包括修正单元，所述修正单元用于提供对仿真电场强度进行修正系数计算的扫频信号下的测量电场强度；所述修正单元包括扫频信号源以及场强计；所述扫频信号源用于与GTEM小室的输入端口相连，扫频信号源用于向GTEM小室内发射特高频扫频信号，所述场强计用于与GTEM小室的输出端口相连，场强计用于测量输出端口位置的电场强度；
进一步的，所述计算机用于将与修正单元扫频信号源相同的扫频信号载入到仿真GTEM小室中，并在仿真GTEM小室的输出端口测量扫频信号下的仿真电场强度；计算机计算多组相同扫频信号下的测量电场强度与仿真电场强度的比值的平均值得到修正系数；所述修正系数用于比对判断模块进行比对前对仿真电场强度就进行修正；
进一步的，所述扫频信号源向GTEM小室内发射的正弦扫频信号在M至N的频段里以频率Q进行递增或递减；频率M为40M；频率N为10G；频率Q为10M；
进一步的，所述扫频信号源为网络分析仪；所述场强计为Narda场强计；
进一步的，所述脉冲信号源单元的输出电压波形的上升沿的20％～80％部分对应的时间区间小于等于300ps，输出电压波形的下降沿对应的时间区间在5±10％ns的范围内；所述脉冲信号源单元的输出电压峰值的电压可调输出范围为0～200V且峰值误差不超过其电压峰值的±10％；所述脉冲重复频率的可调范围为50～200Hz；
进一步的，所述单极探针通过法兰固定在GTEM小室上，所述单极探针包括探针本体、内导体、绝缘体以及外导体；探针本体以及内导体为圆柱体，外导体为空心结构且空心部分为圆柱体，所述探针本体、内导体以及外导体的空心部分为同轴；所述探针本体的下表面同轴固定在内导体的上表面上，所述内导体置于外导体的空心部分内，内导体与外导体同轴套合，内导体外导体间由绝缘体填充固定；
进一步的，所述内导体截面半径为d，外导体空心部分截面半径为D；所述内外导体截面半径需满足的关系为：
其中，εr为绝缘体的相对介电常数，Z0为单极探针与法兰的接口的匹配阻抗；
进一步的，所述单极探针设置在小室外壳的上端斜面上且设置位置距输入端口的水平距离与设置位置距上端斜面底边的水平距离的比值为3。
本发明的有益效果为：本发明的技术方案，给出了一种基于GTEM的局部放电特高频标定的场强溯源方法及系统，所述方法及系统提供了基于传递函数已知的单极探针标定GTEM小室内的脉冲电磁场的电场强度的计算方法，并使用计算机进行仿真验证，以确保标定电场强度的准确性；所述方法及系统可进一步用于局部放电特高频检测系统灵敏度的验证，以确保安装在电网内的特高频检测设备可靠运行且可达到检测灵敏度的基本要求。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为本发明具体实施方式的一种基于GTEM的局部放点特高频标定的场强溯源方法的流程图；
图2为本发明具体实施方式的一种基于GTEM的局部放点特高频标定的场强溯源系统的结构图；
图3为本发明具体实施方式的一种基于GTEM的局部放点特高频标定的场强溯源系统单极探针及其规定法兰的结构图；
图4为本发明具体实施方式的一种基于GTEM的局部放点特高频标定的场强溯源方法中设置脉冲信号源单元发射25V脉冲信号的波形图；
图5为本发明具体实施方式的一种基于GTEM的局部放点特高频标定的场强溯源方法中在25V脉冲信号下单极探针输出的电压波形图；
图6为本发明具体实施方式的一种基于GTEM的局部放点特高频标定的场强溯源方法中25V脉冲信号下单极探针设置位置的电场强度波形图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为本发明具体实施方式的一种基于GTEM的局部放点特高频标定的场强溯源方法的流程图；所述方法将传递函数可计算的单极探针作为参考传感器，对GTEM小室内标定位置的脉冲电磁场的电场强度进行反算，通过计算机对试验进行仿真模拟，并模拟出对应标定位置的电场强度来对测试计算的电场强度进行准确性验证，所述一种基于GTEM的局部放电特高频标定的场强溯源方法包括：
步骤101，脉冲信号源单元通过GTEM小室输入端向GTEM小室内发射多组脉冲信号；电压测量单元测量通过单极探针接收到信号的电压值；所述单极探针的一端垂直设置于GTEM小室外壳内侧后段场强均匀处；
进一步的，所述脉冲信号源单元的设置参数包括输出电压波形、输出电压峰值以及脉冲重复频率，所述输出电压波形的上升沿的20％～80％部分对应的时间小于等于300ps，输出电压波形的下降沿对应的时间区间在5±10％ns的范围内；所述输出电压峰值的电压可调输出范围为0～200V且峰值误差不超过其电压峰值的±10％；所述脉冲重复频率的可调范围为50～200Hz；
进一步的，所述单极探针设置在小室外壳的上端斜面上且设置位置距输入端口的水平距离与设置位置距上端斜面底边的水平距离的比值为3；
在本实施例中，所述电压测量单元包括高速示波器；
步骤102，通过单极探针测得的电压值以及单极探针的传递函数，得到单极探针设置位置的电场强度；
所述单极探针的传递函数Href(f)的计算公式为：
其中，EI为垂直于接地板的脉冲电场，VL是负载阻抗ZL的输出电压，ZL为单极探针在电场中的等效负载阻抗，Z(ω)为关于频率及探针尺寸的阻抗函数，he(ω)为单极探针对应的单偶极子的有效高度函数；
所述单机探针测得的电场强度为Uor(f)，则单极探针设置位置的电场强度为E(f)的计算公式为：
本实施例中，脉冲信号源单元发出的脉冲信号幅值为25V，其波形图如图4所示，其重复频率为50Hz，则电压测量单元测得通过单极探针传递的输出电压信号的波形图如图5所示，通过上述电场强度为E(f)的计算公式得到脉冲电场场强时域波形图如图6所示，如图可知，本实施例中如图4所示25V脉冲信号源下的场强峰值为117V/m；
步骤103，在计算机软件上建立与上述GTEM小室等尺寸、同结构的三维模型，并在对应单极探针设置位置设置仿真电场检测点；
使用Solidworks三维CAD制图软件制作与脉冲试验使用的GTEM小室等尺寸、同结构的三维模型，并将此模型保存为“STEP”格式，所示STEP格式可直接导入CST仿真软件，在CST软件中将仿真GTEM小室的外壳及芯板材质均设置为完全导电体，并在对应单极探针设置位置设置仿真电场检测点；将仿真频率范围设定为0.3～3GHz，采用CST自带的自适应网格加密算法对模型进行网格划分；模型的边界可分为外腔和底端，其中外腔为完全导电体，无电磁波透射，模型底端设为开放边界(Open)，这种边界可以对入射电磁波进行完全吸收；
步骤104，在所述三维仿真GTEM小室的输入端载入与脉冲信号源单元相同的多组脉冲信号；由所述仿真电场监测点得到仿真电场强度；
在激励信号窗中载入与实验所加激励波形完全一致的自定义波形，其中输入端口选择导波端口；设置仿真收敛域设置为-30dB，计算次数为6次，仿真得到监测点处的电场强度；
进一步的，因真实的测量过程中GTEM小室会对注入信号造成一定的功率衰减，因此需对所述由仿真电场监测点得到的仿真电场强度通过乘以修正系数进行修正，所示修正指使用修正系数乘以仿真电场监测点得到的仿真电场强度进而得出最终的仿真电场强度；
所示修正系数的获得方法为：在GTEM小室上与单极探针相同的位置设置场强计的测量探头，使用扫频信号源通过GTEM小室输入端向GTEM小室内发射正弦扫频信号，所述正弦信号的发射频率的频段为M至N；所述扫频信号源向GTEM小室内发射的正弦扫频信号在所述M至N的频段里以频率Q进行递增或递减；在本实施例中，频率M取40M；频率N取10G；频率Q取10M；场强计测量并记录测量探头位置的扫频信号下的测量电场强度；对计算机软件上的模拟GTEM小室发送与扫频信号源相同的正弦扫频信号，由仿真电场检测点得到扫频信号下的仿真电场强度；对多组相同扫频信号下的测量电场强度与仿真电场强度的比值取平均值，所得平均值即为修正系数；
进一步的，所述扫频信号源为网络分析仪；所述网络分析仪的输出电压波形为正弦波，输出功率为-45dBm至10dBm，频率范围为100K至10GHz；本实施例中使用的场强计为Narda场强计；
步骤105，将试验计算得到的单极探针设置位置的电场强度与相同脉冲信号下仿真电场检测点得到的仿真电场强度进行比对，若最大误差小于P％，则判定试验计算得到的单极探针设置位置的电场强度准确，其中0≤P≤10；
图2为本发明具体实施方式的一种基于GTEM的局部放点特高频标定的场强溯源系统的结构图；所示结构包括试验用GTEM小室及其相应的输入输出设备以及用于进行仿真的计算机，所述一种基于GTEM的局部放电特高频标定的场强溯源系统包括：
脉冲信号源单元201，所述脉冲信号源单元201用于发射脉冲信号，所述脉冲信号源单元201用于与GTEM小室202的输入端口相连；
GTEM小室202，所述GTEM小室202包括输入端口及输出端口，所述输入端口用于输入信号，所述输出端口设置于GTEM小室202后段场强区域均匀的外壳上；在本实施例中，优选的，所述单极探针设置在小室外壳的上端斜面上且设置位置距输入端口的水平距离与设置位置距上端斜面底边的水平距离的比值为3；
单极探针203，所述单极探针203设置于GTEM小室202的输出端口且其一端在GTEM小室内部，所述单极探203针与GTEM小室202外壳垂直设置；单极探针203将GTEM小室202内单极探针203设置位置的脉冲信号传递至电压测量单元；
电压测量单元204，所述电压测量单元204用于接收单极探针203传递的脉冲信号，并根据所述脉冲信号测得单极探针设置位置的电压值；并通过电压值以及单极探针的传递函数，计算单极探针设置位置的电场强度；本实施例中，所述电场测量单元204包括高速示波器；
计算机205，所述计算机205包括模拟仿真模块以及比对判断模块，所述模拟仿真模块在与试验用GTEM小室相同的仿真GTEM小室模型内载入与脉冲信号源单元相同的脉冲信号，并在仿真GTEM小室的输出端口测量仿真电场强度；所述比对判断模块用于将仿真电场与同等条件下的试验电场强度进行比对，以判定试验计算得到的单极探针设置位置的电场强度是否准确。
进一步的，所述系统包括修正单元，所述修正单元用于提供对仿真电场强度进行修正系数计算的扫频信号下的测量电场强度；所述修正单元包括扫频信号源以及场强计；所述扫频信号源用于代替脉冲信号源单元与GTEM小室的输入端口相连，扫频信号源用于向GTEM小室内发射特高频扫频信号，所述场强计用于代替电压测量单元以及单极探针，所述场强计的测量探头与GTEM小室的输出端口相连，即设置在与单极探针设置相同的位置，所述场强计用于测量输出端口位置的电场强度；
进一步的，所述计算机用于将与修正单元扫频信号源相同的扫频信号载入到仿真GTEM小室中，并在仿真GTEM小室的输出端口测量扫频信号下的仿真电场强度；因真实的测量过程中GTEM小室会对注入信号造成一定的功率衰减，因此所述扫频信号下的仿真电场强度与实际测量电场强度存在一个比例的差异，计算机计算多组相同扫频信号下的测量电场强度与仿真电场强度的比值，取多组比值的平均值得到修正系数；所述修正系数用于比对判断模块进行比对前对仿真电场强度就进行修正；
进一步的，所述扫频信号源向GTEM小室内发射的正弦扫频信号在M至N的频段里以频率Q进行递增或递减；频率M为40M；频率N为10G；频率Q为10M；
进一步的，所述扫频信号源为网络分析仪；所述网络分析仪的输出电压波形为正弦波，输出功率为-45dBm至10dBm，频率范围为100K至10GHz；本实施例中使用的场强计为Narda场强计；
进一步的，所述脉冲信号源单元201的输出电压波形的上升沿的20％～80％部分对应的时间区间小于等于300ps，输出电压波形的下降沿对应的时间区间在5±10％ns的范围内；所述脉冲信号源单元的输出电压峰值的电压可调输出范围为0～200V且峰值误差不超过其电压峰值的±10％；所述脉冲重复频率的可调范围为50～200Hz；
进一步的，如图3所示，所述单极探针通过法兰固定在GTEM小室上，所述单极探针包括探针本体、内导体、绝缘体以及外导体；探针本体以及内导体为圆柱体，外导体为空心结构且空心部分为圆柱体，所述探针本体、内导体以及外导体的空心部分为同轴；所述探针本体的下表面同轴固定在内导体的上表面上，所述内导体置于外导体的空心部分内，内导体与外导体同轴套合，内导体外导体间由绝缘体填充固定；
进一步的，所述内导体截面半径为d，外导体空心部分截面半径为D；所述内外导体截面半径需满足的关系为：
其中，εr为绝缘体的相对介电常数，Z0为单极探针与法兰的接口的匹配阻抗；本实施例中，所述相对介电常数εr＝2.0，所述匹配阻抗Z0的取值为50Ω，所用单极探针本体的长度为25mm，半径为0.65mm。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (18)
1.一种基于GTEM的局部放电特高频标定的场强溯源方法，所述方法包括：
步骤1，脉冲信号源单元通过GTEM小室输入端向GTEM小室内发射多组脉冲信号；电压测量单元测量通过单极探针接收到信号的电压值；所述单极探针的一端垂直设置于GTEM小室外壳内侧后段场强均匀处；
步骤2，通过单极探针测得的电压值以及单极探针的传递函数，得到单极探针设置位置的电场强度；
步骤3，在计算机软件上建立与上述GTEM小室等尺寸、同结构的三维模型，并在对应单极探针设置位置设置仿真电场检测点；
步骤4，在所述三维仿真GTEM小室的输入端载入与脉冲信号源单元相同的多组脉冲信号；由所述仿真电场监测点得到仿真电场强度；
步骤5，将试验计算得到的单极探针设置位置的电场强度与相同脉冲信号下仿真电场检测点得到的仿真电场强度进行比对，若最大误差小于P％，则判定试验计算得到的单极探针设置位置的电场强度准确。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述单极探针设置在小室外壳的上端斜面上且设置位置距输入端口的水平距离与设置位置距上端斜面底边的水平距离的比值为3。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述脉冲信号源单元的设置参数包括输出电压波形、输出电压峰值以及脉冲重复频率，所述输出电压波形的上升沿的20％～80％部分对应的时间小于等于300ps，输出电压波形的下降沿对应的时间区间在5±10％ns的范围内；所述输出电压峰值的电压可调输出范围为0～200V且峰值误差不超过其电压峰值的±10％；所述脉冲重复频率的可调范围为50～200Hz。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述单极探针设置位置的电场强度为E(f)的计算公式为：
<mrow>
<mi>E</mi>
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<mo>(</mo>
<mi>f</mi>
<mo>)</mo>
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<mo>=</mo>
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</msub>
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<mi>f</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，Uor(f)为通过单极探针测得的电场强度；Href(f)为单极探针的传递函数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述单极探针的传递函数Href(f)的计算公式为：
<mrow>
<msub>
<mi>H</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>e</mi>
<mi>f</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>f</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
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<msub>
<mi>V</mi>
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</msub>
<msub>
<mi>E</mi>
<mi>I</mi>
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<mi>h</mi>
<mi>e</mi>
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<mo>(</mo>
<mi>&omega;</mi>
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<mi>Z</mi>
<mi>L</mi>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<mi>Z</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>&omega;</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>Z</mi>
<mi>L</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，EI为垂直于接地板的脉冲电场，VL是负载阻抗ZL的输出电压，ZL为单极探针在电场中的等效负载阻抗，Z(ω)为关于频率及探针尺寸的阻抗函数，he(ω)为单极探针对应的单偶极子的有效高度函数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：使用三维CAD制图软件建立仿真GTEM小室的三维模型，并以STEP格式导入仿真软件；在仿真软件中设置仿真GTEM小室的外壳及芯板材质为完全导电体；所述三维CAD制图软件为Solidworks；所述仿真软件为CST。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在GTEM小室上与单极探针相同的位置设置场强计的测量探头，使用扫频信号源通过GTEM小室输入端向GTEM小室内发射正弦扫频信号，所述正弦信号的发射频率的频段为M至N；场强计测量并记录测量探头位置的扫频信号下的测量电场强度；对计算机软件上的模拟GTEM小室发送与扫频信号源相同的正弦扫频信号，由仿真电场检测点得到扫频信号下的仿真电场强度；对多组相同扫频信号下的测量电场强度与仿真电场强度的比值取平均值，得到修正系数；所述修正系数用于对步骤6中所述由仿真电场监测点得到的仿真电场强度通过乘以修正系数进行修正；其中，M以及N均属于特高频频段范围。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述扫频信号源向GTEM小室内发射的正弦扫频信号在所述M至N的频段里以频率Q进行递增或递减；频率M为40M；频率N为10G；频率Q为10M。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述扫频信号源为网络分析仪；所述场强计为Narda场强计。
10.一种基于GTEM的局部放电特高频标定的场强溯源系统，所述系统包括：
脉冲信号源单元，所述脉冲信号源单元用于发射脉冲信号，所述脉冲信号源单元用于与GTEM小室的输入端口相连；
GTEM小室，所述GTEM小室包括输入端口及输出端口，所述输入端口用于输入信号，所述输出端口设置于GTEM小室后段场强区域均匀的外壳上；
单极探针，所述单极探针设置于GTEM小室的输出端口且其一端在GTEM小室内部，所述单极探针与GTEM小室外壳垂直设置；单极探针将GTEM小室内单极探针设置位置的脉冲信号传递至电压测量单元；
电压测量单元，所述电压测量单元用于接收单极探针传递的脉冲信号，并根据所述脉冲信号测得单极探针设置位置的电压值；并通过电压值以及单极探针的传递函数，计算单极探针设置位置的电场强度；
计算机，所述计算机包括模拟仿真模块以及比对判断模块，所述模拟仿真模块在与试验用GTEM小室相同的仿真GTEM小室模型内载入与脉冲信号源单元相同的脉冲信号，并在仿真GTEM小室的输出端口测量仿真电场强度；所述比对判断模块用于将仿真电场与同等条件下的试验电场强度进行比对，以判定试验计算得到的单极探针设置位置的电场强度是否准确。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于：所述系统包括修正单元，所述修正单元用于提供对仿真电场强度进行修正系数计算的扫频信号下的测量电场强度；所述修正单元包括扫频信号源以及场强计；所述扫频信号源用于与GTEM小室的输入端口相连，扫频信号源用于向GTEM小室内发射特高频扫频信号，所述场强计用于与GTEM小室的输出端口相连，场强计用于测量输出端口位置的电场强度。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于：所述计算机用于将与修正单元扫频信号源相同的扫频信号载入到仿真GTEM小室中，并在仿真GTEM小室的输出端口测量扫频信号下的仿真电场强度；计算机计算多组相同扫频信号下的测量电场强度与仿真电场强度的比值的平均值得到修正系数；所述修正系数用于比对判断模块进行比对前对仿真电场强度进行修正。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述扫频信号源向GTEM小室内发射的正弦扫频信号在M至N的频段里以频率Q进行递增或递减；频率M为40M；频率N为10G；频率Q为10M。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述扫频信号源为网络分析仪；所述场强计为Narda场强计。
15.根据权利要求10所述的系统，其特征在于：所述脉冲信号源单元的输出电压波形的上升沿的20％～80％部分对应的时间区间小于等于300ps，输出电压波形的下降沿对应的时间区间在5±10％ns的范围内；所述脉冲信号源单元的输出电压峰值的电压可调输出范围为0～200V且峰值误差不超过其电压峰值的±10％；所述脉冲重复频率的可调范围为50～200Hz。
16.根据权利要求10所述的系统，其特征在于：所述单极探针通过法兰固定在GTEM小室上，所述单极探针包括探针本体、内导体、绝缘体以及外导体；探针本体以及内导体为圆柱体，外导体为空心结构且空心部分为圆柱体，所述探针本体、内导体以及外导体的空心部分为同轴；所述探针本体的下表面同轴固定在内导体的上表面上，所述内导体置于外导体的空心部分内，内导体与外导体同轴套合，内导体外导体间由绝缘体填充固定。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于：所述内导体截面半径为d，外导体空心部分截面半径为D；所述内外导体截面半径需满足的关系为：
<mrow>
<mfrac>
<mi>D</mi>
<mi>d</mi>
</mfrac>
<mo>=</mo>
<msup>
<mi>e</mi>
<mfrac>
<mrow>
<msqrt>
<msub>
<mi>&epsiv;</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
</msqrt>
<msub>
<mi>Z</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
</mrow>
<mn>60</mn>
</mfrac>
</msup>
</mrow>
其中，εr为绝缘体的相对介电常数，Z0为单极探针与法兰的接口的匹配阻抗。
18.根据权利要求10所述的系统，其特征在于：所述单极探针设置在小室外壳的上端斜面上且设置位置距输入端口的水平距离与设置位置距上端斜面底边的水平距离的比值为3。
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