CN113466589A - 一种设备故障缺陷的诊断消除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种设备故障缺陷的诊断消除方法,基于设备故障缺陷适配装置，所述设备缺陷故障适配装置包括输入连接器、耦合模块、辅助电源和辅助电源输出滤波模块，所述缺陷诊断消除方法包括以下步骤：S1.对被测设备进行粗测、校验，获得特征图谱或数据作为对比参考量Kf；S2.对被测设备进行故障缺陷诊断；S3.对被测设备进行缺陷消除。本发明提供的设备故障缺陷的诊断消除方法，能够在设备的临界点进行测试，提升诊断类装置的试验灵敏度，并使得高精密的实验室设备更好的用于现场。
Description
技术领域
本发明涉及电气设备的测试，特别是涉及一种设备故障缺陷的诊断消除方法。
背景技术
当前针对电气设备、新材料性能测试时都需要考虑介质损耗、绝缘缺陷等，但多数测试手段都有破坏性，且存在一个典型问题：易受干扰。
因此目前多数的绝缘、损耗测试装置都采取高度集成封装的设计，尽可能降低干扰问题，导致设备使用环境要求高，制造和保养维护费用高。
另一方面，一些设备对供电电源进行处理，降低纹波；同时采取变频等手段进行处理。这些手段取得了一定效果，但依旧不能解决破坏性问题。在一些诊断类的装置也存在一个典型问题：诊断类的试验输出电压低，不能达到临界击穿绝缘薄弱点或达到足以激发设备介质缺陷的电场，导致诊断类的装置试验灵敏度不够，只能发现较明显的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设备故障缺陷的诊断消除方法，能够在设备的临界点进行测试，提升诊断类装置的试验灵敏度，并使得高精密的实验室设备更好的用于现场。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种设备故障缺陷的诊断消除方法，基于设备故障缺陷适配装置，所述故障缺陷适配装置包括输入连接器、耦合模块、辅助电源和辅助电源输出滤波模块、输出连接器；所述输入连接器用于接入测试设备，耦合模块的一端与输入连接器相连，另一端与输出连接器连接，所述辅助电源滤波输出模块的一端与辅助电源连接，另一端与输出连接器相连；所述输出连接器还用于连接被测设备；当连接被测设备时，被测设备、耦合模块输出端、辅助电源输出滤波模块通过输出连接器形成三端并联关系，所述方法包括以下步骤：
S1.对被测设备进行粗测、校验，获得特征图谱或数据作为对比参考量Kf；
S2.对被测设备进行故障缺陷诊断；
S2-A在发现设备发生明显异常时：
若该异常属于明显故障且设备只能整体更换，不需要查找故障点直接对设备进行维护处理；
若该异常属于明显故障但设备尺寸大于预设尺寸阈值，则进行查找定位和定位分析；
S2-B若没有发现明显异常，则分析是否受潮，未发现受潮，则认为设备正常，发现受潮后，进入步骤S3；
S3.对被测设备进行缺陷消除。
所述步骤S1包括以下子步骤：
S101.调节辅助电源，使辅助电源输出零值或绝对值小于0.01Un的电压,其中Un为被测设备额定工作电压或最高耐受电压；
S102.通过输出连接器接入标准阻抗，通过输入连接器接入测试设备，给被测标准阻抗施加测试信号，观测信号波形、信号频谱，并基于信号波形或信号频谱计算带位置坐标的图谱作为参考图谱Kf0；所述标准阻抗采用标准无故障的被测设备、与标准无故障设备等效的阻抗、同轴75欧电阻或同轴50欧电阻的一种；
S103.通过输入连接器接入测试设备，将标准阻抗替换成被测设备，给被测设备施加测试信号，观测信号波形、信号频谱，并基于信号波形或信号频谱计算带位置坐标的图谱；
将该图谱与参考图谱Kf0对比，在幅度、相位、波形形状或频谱形状上发现异常情况时，则停止测试，对被测设备进行故障定位和维修处理；否则记录波形或频谱或带坐标图谱的特征，该特征图谱作为对比参考量Kf，然后进行下一步测试；所述异常情况包括X轴方向偏离、Y轴方向压缩、出现异常的波形抖动或出现异常的反射波形；
所述的X轴方向偏移，是指时间轴、频域轴或距离轴的偏移；
所述的Y轴方向的压缩，是指波形幅度、相位、频谱增益、反射强度增益值或S值的压缩；
所述的异常波形抖动，是指电压波形、电流波形或功率波形的幅度、相位出现异常抖动；
所述的异常的反射波形，是指反射电压、反射电流、反射的信号相位出现多个反射增量导致反射波形出现新增峰值或谷值。
所述步骤S2包括以下子步骤：
S201.给被测设备施加辅助电源，电压为U0，U0<0.1Un,Un为被测设备额定工作电压或最高耐受电压；
S202.利用辅助电源对被测设备产生极化或去极化电场，时间为t，t>0.6τ,其中τ为被测设备的时间常数；
S203.通过输入连接器接入测试设备，给被测设备施加测试信号Uf，其中Uf为单个频率信号或扫频信号或多个频率信号混合输入，有Uf<0.1Un；
S204.进行信号采集和特征提取，得到特征数据：
当接入频域测试设备采集频域数据时，对频域数据进行特征提取，提取的特征数据包括：反射信号频谱、阻抗频谱、相位频谱、回波损耗的频谱、声波频谱和S频谱值中的一种或多种；
当接入时域测试设备采集时域数据时，对时域数据进行特征提取，提取的特征数据包括：反射电压信号幅度波形、反射电压信号相位波形和S值中的一种或多种；
当接入时频域混合测试设备采集时域和频域数据时，对时域和频域混合采集设备采集的时域和频域数据进行特征提取，提取的特征数据包括：反射信号频谱、阻抗频谱、相位频谱、回波损耗的频谱、声波频谱、S频谱值、反射电压信号幅度波形、反射电压信号相位波形和S值中的一种或多种；
与参考量Kf对比：
将特征数据转换成对应的图谱与参考图谱Kf对比，若在幅度、相位、波形形状或频谱形状上发现明显异常，对被测设备进行故障定位和维修处理；其中明显异常包括的X轴方向偏离、Y轴方向压缩、出现异常的波形抖动或异常的反射波形，则停止测试；
若与参考量Kf对比未发现异常，进入步骤S205；
S205.逐步增大U0或Uf，使得(U0+Uf)<1.0Un；对比Kf观察波形或频谱是否存在异常，如无异常，则进行进入步骤S206；如发现明显异常停止测试，对设备进行维护处理；
S206.识别受潮及受潮程度：
通过时域反射仪、带信号源的示波器、带信号源的采集装置，或通过频域反射装置，分析反射波形和入射波形的时差△t或计算波速Vr，或网络阻抗分析仪或线性阻抗扫描装置，通过频域到时域变换的分析法计算获得入射信号和反射信号的时差△t或计算波速Vr，△t或Vr偏离参考值的比例记作δt，体积含水量计算方法为：
θ＝θ1+θ2+θ3，单位：百分比
θ1-偏移量，根据环境温湿度对仪器误差进行修正，-3％<θ1<＝3％；
其中ε＝(Lx/Lr)×(Lx/Lr)为估算的相对介电常数；
Lr为标准长度，单位米，Lr可以是被测设备为标准阻抗时的测量值，或直接物理测量的尺寸定义；被测设备为标准阻抗时Lr测量计算方法及接被测设备时Lx测量计算方法为L＝Vr×(1±S/(Lλ×Lλ))×△t/2，此处L的取值为Lr或Lx，S为被测设备横截面积，Lλ为与横截面积垂直方向的最大尺寸；横截面积获取指被测设备测试端正对方向或测试信号主要传输方向的横截面积；Vr为传输速度，取值范围为0.2-1.0倍光速；
D为被测设备电导率估算值；
Vnear-信号初始值，Vfar-信号远端值，C-测试仪器到被测设备间的端口及测试线与被测设备的综合等效电容；ζ-协同系数，取值范围0.10-1.00，主要用于被测设备采取不同绝缘结构进行修正；
典型的取值：交联聚乙烯电缆ζ—0.89；油纸绝缘套管ζ—0.69；油绝缘电缆ζ—0.55；
Qr为参考系数：0.06，α为电压跳动系数，取值为0.1<α<β,β计算方式为：
β＝Vmax/V0,V0为故障缺陷适配装置输出连接器接标准负载，该标准负载的阻抗与故障缺陷适配装置等效阻抗或测试仪器等效输出阻抗相同，以达到阻抗匹配状态时的标准负载两端的电压值或经标准负载两端反射入测试仪器的电压值；Vmax为故障缺陷适配装置输出连接器开路或接入真空或不接任何负载时的测试设备输出端电压值或故障缺陷适配装置输出连接器开路或或接入真空或不接任何负载时测试仪器输出端检测到的反射电压值；
当测试设备为时域分析装置或时频域装置应用时域测试分析功能时，Vnear为时域分析装置经过适配器输出到被测设备的初始电压值；
当测试设备为频域分析装置或时频域混合装置应用频域测试分析功能时，Vnear为频域测试数据通过数学变换到时域的初始幅度或增益值，判别及获取初始幅度的标准为：在时域数据上寻找不大于5％最大物理长度的距离上寻找峰值或均值点；
Vfar为频域测试数据通过数学变换到时域数据的末端幅度或增益值。判别末端点的标准为：Vfar与Vnear在时域轴上的距离不小于0.7倍且不大于1.5个被测设备最大机械物理距离Lmax,并在该时域轴上获取最末端值或最大值或平均值作为Vfar；
C＝C1+C2+C3，C1＝测试仪器输出线缆电容与故障缺陷适配装置输入连接器的入口等效电容的串联值；
C2为故障缺陷适配装置输出连接器到被测设备的连接线，包括连接线端子的综合等效电容值；
C3为被测设备等效电容值；
当测试和计算获得的受潮量未超过被测设备运行环境要求的门限值，但通过历史数据对比θ2变化超过10％时，判别存在形变或介质损耗增大现象。
当测试和计算获得的受潮量未超过被测设备运行环境要求的门限值，但通过历史数据对比θ3变化超过10％时，判别被测设备内部存在异常杂质或纯度下降或产生了介质劣化或老化现象；
当测试和计算获得的受潮量大于被测设备运行环境要求的门限值时：判别存在受潮，然后进行受潮缺陷类的消缺处置。
所述步骤S3包括：
S301给被测设备施加辅助电源,对被测设备产生极化或去极化电场，时间为t，t>0.5τ,其中τ为被测设备的时间常数；
S302.测试设备通过故障缺陷适配装置输入连接器给被测设备施加特定频率f，幅度不超过额定电压Un的70％的信号；
S303.测试设备定时采集通过故障缺陷适配装置反射的电流或电压值，进行傅立叶或小波变换，获得直流成分和对应f的成分，当直流成分和频率f成分在总频谱中占比随时间呈现共同增大趋势时，保持辅助电源和频率f的信号；否则保持辅助电源的同时增大或减少频率f，直到满足直流成分和频率f成分的总频谱强度占比随时间呈现增大趋势的要求；
S304.在所述的频率f的持续时间t>100τ时，测量被测设备的介质损耗或功率因数或介电常，或含水量；当介质损耗或功率因数或含水量或介电常数达到合格水平，完成消缺；否则重复步骤S301～S303的过程。
所述步骤S2A中，在出现明显故障但设备大于预设尺寸阈值，按照如下方式进行定位分析：
A01.给被测设备施加频率f的信号或频率f1-fk，k＝2,3…N的扫频信号，幅度为Uf，Uf<0.1Un,Un为被测设备额定工作电压或最高耐受电压；
A02.给被测设备施加辅助电源，电压为U0，U0<0.1Un,Un为被测设备额定工作电压或最高耐受电压；
A03.保持辅助电源，逐步增大U0或Uf，使得(U0+Uf)<2.0Un，且U0<＝0.7Un，当施加信号为f的单频率信号时，观察频率为f信号的反射电压波形或回路电流波形，接入时域反射仪或采集装置分析波形，识别故障点强度、位置或接入频谱仪分析频谱变化；
对比Kf或根据经验历史情况如发现波形或频谱异常，记录时域反射仪的故障定位信息或采集装置计算的故障位置信息，故障位置采取L＝vr×t/2，vr为信号传输的波速，t为时域反射仪或采集装置的时间点；然后停止测试对被测设备进行故障处理；
对距离L进行取值标准为：考虑到缺陷故障适配装置对信号传输速度的影响，以及波速vr的取值误差波动δvr不大于50％，在增益距离图谱上观察小于等于设备最大物理长度Lmax×(1+δvr)的1.5倍范围；
对比Kf或根据经验历史情况如未发现波形或频谱异常，采取A04频域法测试；
A04.调节U0或Uf，使得(U0+Uf)<2.0Un，且U0<＝0.7Un；频域法测试设备通过缺陷故障适配装置施加的信号为f1-fk，k＝2,3,…n带宽的扫频信号，通过测试设备获得的S值或反射阻抗或回波损耗或反射相位的频谱曲线上观察至少一个谐振点或在频谱曲线上对应最大值或最小值寻找与之对应的频率点fs；若在U0增大过程中或(U0+Uf)增大过程中，fs减少，且随着U0或(U0+Uf)越大，fs越小，说明被测设备存在故障点；
当确认发现故障点后，记录S值或反射阻抗或回波损耗或反射相位的频谱数据，并对其进行频域到时域变换，基于位置L＝vr×t/2，vr为信号传输的波速,t为频域到时域变换后时间分辨率；为获得增益-距离图谱，对位置L进行取值标准为：考虑到vr的取值误差波动(δvr)不大于50％，在增益距离图谱上观察小于等于被测设备最大物理长度Lmax×(1+δvr)的1.5倍范围内的其他异常峰值或谷值点，记录下位置信息并将这些异常峰值点或谷值点标称为故障点；
当确认故障点位置后，已经明确维护处理的具体位置，停止测试；如针对定位的物理距离和实际被测设备的埋设和安装位置有明显差异、或被测设备被其他物理构建包裹形成阻挡的，进入步骤A05，开展缺陷或故障点位置精确定点的查找；
A05：设置Uf的频率：f<＝ck×f0/L,ck<＝2且ck>0；f0<100kHz；设置U0频率：fu0<＝ck×f1/Ls,ck<＝2且ck>0；f1<＝150Hz；L为采用时域法定位法-A03或频域定位法-A04定位法获得的故障位置；调节U0和Uf电压幅度，使得(U0+Uf)<2.0Un；然后在A03或A04的获得的粗略故障位置L附近，采用移动式音频监测设备沿被测设备安装路径进行精确监听查找。当查找偏离设备安装路径时，探测到的f信号会消失或显著减弱，因此可监听音频的同时根据Uf的频率f实现导向作用，使得监听高效准确的进行。在U0+Uf电压共同作用下，被测设备的故障点发生放电、泄漏、振动或发生高频振荡从而在该位置产生声波信号，因此可以被音频监测设备捕捉到并实现精准定点，防止误判和降低因定点不准确在维修解体或挖掘过程中导致的环境破坏。
对比传统的技术，寻线和定点是分开的，寻线需要另外的寻线信号发生器，本专利的方案在该用途上直接利用了如前所述的各种带信号源的仪器即可实现，不需要外接设备，因而可以保持辅助电源施加在被测试设备上，同时诱发被测设备薄弱点发出声波信号；这里的移动式音频监测设备属于另外单独设备，或者理解为只需要定点仪的巡检部分而省略了信号发生器部件；同时因为辅助电源的共同作用，声波信号的探测具有更好的准确性，它可以同时捕捉Uf信号在薄弱点产生的对应Uf频率声波或电信号和U0+Uf作用下的新的声波信号，具有定点探测双确认的效果；另外在辅助电源作用下，本底噪声得到抑制，Uf产生的寻线信号经过简单的滤波处理信噪比更强。相比传统的定点声波探测装置只能探测未知的放电声波信号更加准确；
所述辅助电源频率为不高于1000Hz的低频交流信号、低频单极性脉冲信号、直流信号中的一种。辅助电源的输出功率不低于从故障缺陷适配装置输入连接器接入的测试设备额定功率的5％。
以上方案从故障探测、处置(发生故障开始维修，需要定位即开展定位，需要定点即开展定点；如果没有故障则分析受潮情况，根据受潮开展消缺处理)，完成了一个从发现问题到处理的整体方案。
本发明的有益效果是：(1)本发明给被测设备施加了辅助电源，使其预热、充电或达到一个稳定的极化或去极化电场，让被测设备内部的电荷或空穴电子形成了稳定的工作电压或工作电场作用下，一方面提升了热稳定性；另一方面提升了抗干扰能力。
(2)本发明既可与采集器、信号源组成一个独立的专用设备，又可以与现有的测试设备如网络阻抗分析仪VNA，阻抗频谱仪，介质响应测试仪，TDR时域反射仪，FDR频域反射仪，录波装置，扫频仪，带信号源的示波器等组成一个配套设备，提升如网络分析仪VNA现场干扰抑制能力和缺陷诊断水平。
(3)本发明能够提升现有设备试验输出电压，又不改变标准设备的技术规格。如网络分析仪，通常输出电压仅5V以内，现场应用效果很不好，只能实验室或干扰较少的场合使用。经过本专利的改进，这些设备可以用于现场。
(4)本发明既可以完成一个设备，也可以完成一组设备测试，如三相电气设备，多芯电缆，架空线路，电缆终端头或中间接头，电容器，变压器，套管，避雷器，绝缘子，互感器，绝缘油或生物油、电池或电池组等。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本申请实施例中的测试原理示意图；
图3为本申请实施例中的测试结果示意图；
图4为实施例中经频域到时域变换后的增益-位置图谱示意图；
图5为实施例中油纸绝缘变压器受潮监测及去湿测试接线示意图；
图6为测试设备通过故障缺陷适配器给被测变压器施加后的10kHz信号的波形示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种设备故障缺陷的诊断消除方法，所述故障缺陷适配装置包括输入连接器、耦合模块、辅助电源和辅助电源输出滤波模块、输出连接器；所述输入连接器用于接入测试设备，耦合模块的一端与输入连接器相连，另一端与输出连接器连接，所述辅助电源滤波输出模块的一端与辅助电源连接，另一端与输出连接器相连；
所述输出连接器还用于连接被测设备；当连接被测设备时，被测设备、耦合模块输出端、辅助电源输出滤波模块通过输出连接器形成三端并联关系；在本申请的实施例中，输出连接器包含至少三个端口，一个并联端口就是一个节点，不管多少个并联端口，通常都是指正端并联，负端接地，因此传输的数据是节点对地之间的信号。
所述方法包括以下步骤：
S1.对被测设备进行粗测、校验，获得特征图谱或数据作为对比参考量Kf；
S2.对被测设备进行故障缺陷诊断；
S2-A在发现设备发生明显异常时：
若该异常属于明显故障且设备只能整体更换，不需要查找故障点直接对设备进行维护处理；
若该异常属于明显故障但设备尺寸大于预设尺寸阈值，则进行查找定位和定位分析；
S2-B若没有发现明显异常，则分析是否受潮，未发现受潮，则认为设备正常，发现受潮后，进入步骤S3；
S3.对被测设备进行缺陷消除。
在本申请的实施例中，所述耦合模块的输入端连接所述输入连接器，耦合模块的输出端与被测设备连接，所述辅助电源的输出端与辅助电源输出滤波模块连接，辅助电源输出滤波模块的输出端与被测设备连接。
在本申请的实施例中，所述耦合模块具有双向传输信号的能力，所述被测设备包括多个被测部件；所述耦合模块包括多个与被测部件数目相同且一一对应的耦合单元，每一个耦合单元的输入端均连接输入连接器，每一个耦合单元的输出端与对应的被测部件连接；所述辅助电源输出滤波模块具有回波抑制能力，所述辅助电源输出滤波模块包括多个与被测部件数目相同且一一对应的辅助电源输出滤波装置，每一个辅助电源输出滤波装置的输入端均与辅助电源连接，每一个辅助电源输出滤波装置的输出端均与对应的被测部件连接。
在本申请的实施例中，所述耦合单元包括电容、电感、空心线圈、耦合变压器、滤波器和定向耦合器中一种或多种的组合；所述定向耦合器为双向定向耦合器；所述滤波器为有源或无源的带通、陷波、高通、低通滤波器的一种；所述耦合变压器为升压变压器、降压变压器和同变比变压器中的一种。所述辅助电源为交流电源、直流电源或带直流偏置的交流电源。所述辅助电源输出滤波装置为串联电感或电感串联单向二极管；所述滤波装置对来自被测设备和耦合模块的交流信号呈现高阻特性从而实现阻波目的，使得辅助电源回路不会对测试仪器发射、接收信号产生影响，也不会对被测设备接收、反射信号产生影响。
在本申请的实施例中，所述输入连接器用于接入测试设备，输入连接器包括射频连接器、微波连接器或屏蔽抗干扰线缆插口；
接入的测试设备包括：频域测试分析类设备、时域测试分析类设备或时频域混合分析类设备；频域测试分析类设备至少包括网络阻抗分析仪、阻抗频谱测试仪、线性阻抗扫描装置、频域反射测量装置、介质谱测试仪、扫频仪、声谱仪、天线分析仪、带信号源的频谱仪中的一种；
时域测试分析类设备至少包括：电缆测试仪、时域反射仪、示波器、带信号源的采集装置、带信号源的示波器、带示波功能的万用表、独立信号源中的一种。
时频域混合分析类至少包括：带信号源的采集装置、带信号源的扫频装置、混合域示波器中的一种。
所述步骤S1包括以下子步骤：
S101.调节辅助电源，使辅助电源输出零值或绝对值小于0.01Un的电压,其中Un为被测设备额定工作电压或最高耐受电压；
S102.通过输出连接器接入标准阻抗，通过输入连接器接入测试设备，给被测标准阻抗施加测试信号，观测信号波形、信号频谱，并基于信号波形或信号频谱计算带位置坐标的图谱作为参考图谱Kf0；所述标准阻抗采用标准无故障的被测设备、与标准无故障设备等效的阻抗、同轴75欧电阻或同轴50欧电阻的一种；
S103.通过输入连接器接入测试设备，将标准阻抗替换成被测设备，给被测设备施加测试信号，观测信号波形、信号频谱，并基于信号波形或信号频谱计算带位置坐标的图谱；
将该图谱与参考图谱Kf0对比，在幅度、相位、波形形状或频谱形状上发现异常情况时，则停止测试，对被测设备进行故障定位和维修处理；否则记录波形或频谱或带坐标图谱的特征，该特征图谱作为对比参考量Kf，然后进行下一步测试；所述异常情况包括X轴方向偏离、Y轴方向压缩、出现异常的波形抖动或出现异常的反射波形；
所述的X轴方向偏移，是指时间轴、频域轴或距离轴的偏移；
所述的Y轴方向的压缩，是指波形幅度、相位、频谱增益、反射强度增益值或S值的压缩；
所述的异常波形抖动，是指电压波形、电流波形或功率波形的幅度、相位出现异常抖动；
所述的异常的反射波形，是指反射电压、反射电流、反射的信号相位出现多个反射增量导致反射波形出现新增峰值或谷值。
所述步骤S2包括以下子步骤：
S201.给被测设备施加辅助电源，电压为U0，U0<0.1Un,Un为被测设备额定工作电压或最高耐受电压；
S202.利用辅助电源对被测设备产生极化或去极化电场，时间为t，t>0.6τ,其中τ为被测设备的时间常数；
S203.通过输入连接器接入测试设备，给被测设备施加测试信号Uf，其中Uf为单个频率信号或扫频信号或多个频率信号混合输入，有Uf<0.1Un；
S204.进行信号采集和特征提取，得到特征数据：
当接入频域测试设备采集频域数据时，对频域数据进行特征提取，提取的特征数据包括：反射信号频谱、阻抗频谱、相位频谱、回波损耗的频谱、声波频谱和S频谱值中的一种或多种；
当接入时域测试设备采集时域数据时，对时域数据进行特征提取，提取的特征数据包括：反射电压信号幅度波形、反射电压信号相位波形和S值中的一种或多种；
当接入时频域混合测试设备采集时域和频域数据时，对时域和频域混合采集设备采集的时域和频域数据进行特征提取，提取的特征数据包括：反射信号频谱、阻抗频谱、相位频谱、回波损耗的频谱、声波频谱、S频谱值、反射电压信号幅度波形、反射电压信号相位波形和S值中的一种或多种；
与参考量Kf对比：
将特征数据转换成对应的图谱与参考图谱Kf对比，若在幅度、相位、波形形状或频谱形状上发现明显异常，对被测设备进行故障定位和维修处理；其中明显异常包括的X轴方向偏离、Y轴方向压缩、出现异常的波形抖动或异常的反射波形，则停止测试；
若与参考量Kf对比未发现异常，进入步骤S205；
S205.逐步增大U0或Uf，使得(U0+Uf)<1.0Un；对比Kf观察波形或频谱是否存在异常，如无异常，则进行进入步骤S206；如发现明显异常停止测试，对设备进行维护处理；
S206.识别受潮及受潮程度：
通过时域反射仪、带信号源的示波器、带信号源的采集装置，或通过频域反射装置，分析反射波形和入射波形的时差△t或计算波速Vr，或网络阻抗分析仪或线性阻抗扫描装置，频域分析法计算获得时差△t或计算波速Vr，△t或Vr偏离参考值的比例记作δt，体积含水量计算方法为：
θ＝θ1+θ2+θ3，单位：百分比
θ1-偏移量，根据环境温湿度对仪器误差进行修正，-3％<θ1<＝3％；
其中ε＝(Lx/Lr)×(Lx/Lr)为估算的相对介电常数；
Lr为标准长度，单位米，Lr可以是被测设备为标准阻抗时的测量值，或直接物理测量的尺寸定义；被测设备为标准阻抗时Lr测量计算方法及接被测设备时Lx测量计算方法为L＝Vr×(1±s/(Lλ×Lλ))×△t/2，此处L的取值为Lr或Lx，S为被测设备横截面积，Lλ为与横截面积垂直方向的最大尺寸；横截面积获取指被测设备测试端正对方向的横截面积；Vr为传输速度，取值范围为0.2-1.0倍光速；
D为被测设备电导率估算值；
Vnear-信号初始值，Vfar-信号远端值，C-测试仪器到被测设备间的端口及测试线与被测设备的综合等效电容；ζ-协同系数，取值范围0.10-1.00，主要用于被测设备采取不同绝缘结构进行修正；
典型的取值：交联聚乙烯电缆ζ—0.89；油纸绝缘套管ζ—0.69；油绝缘电缆ζ—0.55；
Qr为参考系数：0.06，α为电压跳动系数，取值为0.1<α<β,β计算方式为：
β＝Vmax/V0,V0为适配器输出端接标准负载，标准负载的阻抗与适配器等效阻抗或测试仪器等效输出阻抗相同，以达到阻抗匹配状态时的标准负载两端的电压值或经负载两端发射入测试仪器的电压值。Vmax为适配器输出端开路时的测试仪器输出端电压值或适配器输出端开路时测试仪器输出端检测到的反射电压值；
当测试仪器为时域分析装置或时频域装置应用时域测试分析功能时，Vnear为时域分析装置经过适配器输出到被测设备的初始电压值；
当测试仪器为频域分析装置或时频域混合装置应用频域测试分析功能时，Vnear为频域测试数据通过数学变换到时域的初始幅度或增益值，判别及获取初始幅度的标准为：在时域数据上寻找不大于5％最大物理长度的距离上寻找峰值或均值点；
Vfar为频域测试数据通过数学变换到时域数据的末端幅度或增益值。判别末端点的标准为：Vfar与Vnear在时域轴上的距离不小于0.7倍且不大于1.5个被测设备最大机械物理距离Lmax,并在该时域轴上获取最末端值或最大值或平均值作为Vfar；
C＝C1+C2+C3，C1＝测试仪器输出线缆电容与故障缺陷适配装置输入连接器的入口等效电容的串联值；
C2为故障缺陷适配装置输出连接器到被测设备的连接线，包括连接线端子的综合等效电容值；
C3为被测设备等效电容值；
当测试和计算获得的受潮量大于被测设备运行环境要求的门限值时：判别存在受潮，然后进行受潮缺陷类的消缺处置。
所述步骤S3包括：
S301给被测设备施加辅助电源,对被测设备产生极化或去极化电场，时间为t，t>0.5τ,其中τ为被测设备的时间常数；
S302.测试设备通过故障缺陷适配装置输入连接器给被测设备施加特定频率f，幅度不超过额定电压Un的70％的信号；
S303.测试设备定时采集通过故障缺陷适配装置反射的电流或电压值，进行傅立叶或小波变换，获得直流成分和对应f的成分，当直流成分和频率f成分在总频谱中占比随时间呈现共同增大趋势时，保持辅助电源和频率f的信号；否则保持辅助电源的同时增大或减少频率f，直到满足直流成分和频率f成分的总频谱强度占比随时间呈现增大趋势的要求；
S304.在所述的频率f的持续时间t>100τ时，测量被测设备的介质损耗或功率因数或介电常，或含水量；当介质损耗或功率因数或含水量或介电常数达到合格水平，完成消缺；否则重复步骤S301～S303的过程。
所述步骤S2A中，在出现明显故障但设备大于预设尺寸阈值，按照如下方式进行定位分析：
A01.给被测设备施加频率f的信号或频率f1-fk，k＝2,3…N的扫频信号，幅度为Uf，Uf<0.1Un,Un为被测设备额定工作电压或最高耐受电压；
A02.给被测设备施加辅助电源，电压为U0，U0<0.1Un,Un为被测设备额定工作电压或最高耐受电压；
A03.保持辅助电源，逐步增大U0或Uf，使得(U0+Uf)<2.0Un，且U0<＝0.7Un，当施加信号为f的单频率信号时，观察频率为f信号的反射电压波形或回路电流波形，接入时域反射仪或采集装置分析波形，识别故障点强度、位置或接入频谱仪分析频谱变化；
对比Kf或根据经验历史情况如发现波形或频谱异常，记录时域反射仪的故障定位信息或采集装置计算的故障位置信息，故障位置采取L＝vr×t/2，vr为信号传输的波速，t为时域反射仪或采集装置的时间点；然后停止测试对被测设备进行故障处理；
对距离L进行取值标准为：考虑到缺陷故障适配装置对信号传输速度的影响，以及波速vr的取值误差波动δvr不大于50％，在增益距离图谱上观察小于等于设备最大物理长度Lmax×(1+δvr)的1.5倍范围；
对比Kf或根据经验历史情况如未发现波形或频谱异常，采取A04频域法测试；
A04.调节U0或Uf，使得(U0+Uf)<2.0Un，且U0<＝0.7Un；频域法测试设备通过缺陷故障适配装置施加的信号为f1-fk，k＝2,3,…n带宽的扫频信号，通过测试设备获得的S值或反射阻抗或回波损耗或反射相位的频谱曲线上观察至少一个谐振点或在频谱曲线上对应最大值或最小值寻找与之对应的频率点fs；若在U0增大过程中或(U0+Uf)增大过程中，fs减少，且随着U0或(U0+Uf)越大，fs越小，说明被测设备存在故障点；
当确认发现故障点后，记录S值或反射阻抗或回波损耗或反射相位的频谱数据，并对其进行频域到时域变换，基于位置L＝vr×t/2，vr为信号传输的波速,t为频域到时域变换后时间分辨率；为获得增益-距离图谱，对位置L进行取值标准为：考虑到vr的取值误差波动(δvr)不大于50％，在增益距离图谱上观察小于等于被测设备最大物理长度Lmax×(1+δvr)的1.5倍范围内的其他异常峰值或谷值点，记录下位置信息并将这些异常峰值点或谷值点标称为故障点；
当确认故障点位置后，已经明确维护处理的具体位置，停止测试；如针对定位的物理距离和实际被测设备的埋设和安装位置有明显差异、或被测设备被其他物理构建包裹形成阻挡的，进入步骤A05，开展缺陷或故障点位置精确定点的查找；
A05：设置Uf的频率：f<＝ck×f0/L,ck<＝2且ck>0；f0<100kHz；设置U0频率：fu0<＝ck×f1/Ls,ck<＝2且ck>0；f1<＝150Hz；L为采用时域法定位法-A03或频域定位法-A04定位法获得的故障位置；调节U0和Uf电压幅度，使得(U0+Uf)<2.0Un；然后在A03或A04的获得的粗略故障位置L附近，采用移动式音频监测设备沿被测设备安装路径进行精确监听查找。当查找偏离设备安装路径时，探测到的f信号会消失或显著减弱，因此可监听音频的同时根据Uf的频率f实现导向作用，使得监听高效准确的进行。在U0+Uf电压共同作用下，被测设备的故障点发生放电、泄漏、振动或发生高频振荡从而在该位置产生声波信号，因此可以被音频监测设备捕捉到并实现精准定点，防止误判和降低因定点不准确在维修解体或挖掘过程中导致的环境破坏。
对比传统的技术，寻线和定点是分开的，寻线需要另外的寻线信号发生器，本专利的方案在该用途上直接利用了如前所述的各种带信号源的仪器即可实现，不需要外接设备，因而可以保持辅助电源施加在被测试设备上，同时诱发被测设备薄弱点发出声波信号；这里的移动式音频监测设备属于另外单独设备，或者理解为只需要定点仪的巡检部分而省略了信号发生器部件；同时因为辅助电源的共同作用，声波信号的探测具有更好的准确性，它可以同时捕捉Uf信号在薄弱点产生的对应Uf频率声波或电信号和U0+Uf作用下的新的声波信号，具有定点探测双确认的效果；另外在辅助电源作用下，本底噪声得到抑制，Uf产生的寻线信号经过简单的滤波处理信噪比更强。相比传统的定点声波探测装置只能探测未知的放电声波信号更加准确；)
以上方案从故障探测、处置(发生故障开始维修，需要定位即开展定位，需要定点即开展定点；如果没有故障则分析受潮情况，根据受潮开展消缺处理)，完成了一个从发现问题到处理的整体方案。
下面结合具体的实施例来对本申请的方案作进一步说明：
实施例1：
如图2所示，设耦合单元为三个通道的电容，辅助电源为0.1Hz的交流电源，辅助电源滤波装置为三路并联的10mL的串联电感，电感输出端分别与三相变压器套管相连。
设耦合单元前端输入连接器为普通接线排针，通过接线排针接入设备为带信号发生器的4通道示波器，信号发生器经输入连接端子与耦合单元相连，变成三路输出分别与三相变压器套管相连，使得三路耦合单元的输出端与串联电感的输出端并联。
设示波器的信号发生器发出1uS的脉冲，通过故障缺陷适配装置施加到变压器套管上。
示波器的三个通道分别与耦合单元的三只电容的输入端相连。
正常情况下，示波器采集的耦合电容三通道的波形，该波形只有信号源的波形及其反射波。
当套管存在绝缘缺陷时，会导致反射波的幅度快速衰减并发生畸变。通过对比三相套管的反射波形可以直观的看到发生畸变的相。同时故障相还可能发生多次反射波等；
如图3所示，A相反射信号最强，说明设备对信号吸收和衰减的力度最弱，A相绝缘属于正常无故障设备。B相存在明显的衰减，信号反射幅度减弱，说明B相有受潮或介质劣化的现象。
C相最严重，已经发生了严重的信号衰减，说明设备的绝缘劣化老化已经非常严重。
另外，还可以根据反射波和信号源的时差进行识别通过方程L＝vr×△t/2对以上时间轴变换到距离坐标，这里不做详述。
如果需要分析三相平衡度，还可以利用示波器的第四通道监测中性线的电流或电压波形，分析方法如上，这里不做明确接线说明。
显而易见，以上方法用于三相电缆，甚至更多通道的线缆，同批次的设备都适用，既可用于设备缺陷诊断，还可用于生产制造环节的品质测试和管控。
从以上实施例可以观察到，本专利创新在于不仅实现了可接入现有的标准测试设备(示波器)，还能保证在直流辅助电源电压较高时，示波器不受辅助电源的电压损坏，因为采取了耦合电容隔离的作用，标准测试设备(示波器)不会受直流电压影响。
显而易见，当辅助电源为频率较高的交流信号时，耦合单元也可以采取线圈、定向耦合器、滤波器等设备实现隔离。
同样，示波器的信号源及其反射波形受辅助电源回路影响也较小，由于辅助电源回路采取了比较稳定的输出阻抗和带负载能力，它对反射波的影响基本可以忽略或将该影响记作一个高度可重复的波形标志忽略掉。
当需要严格降低辅助电源影响时，可提升滤波回路电感量产生高频阻波效应或采取滤波电感和单向二极管串联的方式。当然本实施例不限制示波器的电压采集端的接线方式，在示波器探头具有足够耐压，或在示波器探头前端安装了耦合电容的，也可以直接与套管的ABC三相相连，从而完全避开了辅助电源的影响。
本实施例利用了带辅助电源作用下的反射法可以在几分钟内完成测试，相比极低频的极化去极化扫频法需要数十分钟到数小时时间，本实施例完成效率提升的同时，降低了极化产生电解水后堆积氢氧化物或其他化合物的风险。
本实施例的方法同样适用于电池或电池组内部介质老化、产生颗粒物、堆积物等异常的诊断。
实施例2：
设被测设备为电力电缆，标准测试设备由带信号源的示波器替换成网络分析仪或网络阻抗分析仪或矢量网络分析仪(Vector network Analyzer，简称VNA)。
设现场有较明显的环境电场干扰，网络分析仪输出电压仅有3V，低频段效果差，为提升试验观测缺陷的效果，所述辅助电源采取50V直流电压施加在电缆上。
耦合单元为电容。
设电容的输入端的输入连接器为SMA口，方便与网络分析仪测试SMA口或BNC相连，电容的输出端与电缆相连。
设网络分析仪测试了10kHz到6GHz范围单相电缆的S值，阻抗值，阻抗角，回波损耗等多种参数。对以上测试参数至少一个进行了频域到时域变换，获得了时域图，观察时域图上的异常点，可以实现电缆缺陷的定位。
如图4所示，由于S值，阻抗值，阻抗角，回波损耗等都可以通过数学方程换算，因此经过频域到时域变换后获得的相应位置的缺陷特征是一致的，可以采取以上任意一种测量参数或网络分析仪其他有函数关系的衍生参数计算，进行定位分析。
设VNA测试的数据中采取回波损耗频谱经过傅立叶变换后的增益-距离曲线如图所示：增益-距离曲线的首段即故障缺陷适配装置的输出端或故障缺陷适配装置连接到电缆的测试接线端，末端为电缆远端端部。当VNA不采用辅助电源时，如果纯VNA直接测量，在首端和末端两个峰值外只能发现330米处的轻微缺陷，且该缺陷表现很不明显，而施加了辅助电源后，现场噪声得到了抑制，被测电缆在辅助电源下的470米的薄弱点出现泄漏电流和温升，在该位置的局部阻抗产生了变化或不稳定现象，从而便于VNA探测到。对比可以发现，即使没有辅助电源，但通过本专利所述的故障缺陷适配装置的耦合电容的作用，有效隔离了被测电缆中的恢复电压和剩余电荷，它测试的数据依然比纯VNA测试的效果好，且能保护VNA不受恢复电压或剩余电荷的损坏。
本实施例同样适用于架空线缆的小电流接地薄弱点、短路点、树障的定位查找。尤其是树障，如果单纯的采取交流脉冲定位，则可能因为架空线路受用电负荷影响产生各种干扰导致误判定位的结果。另外直接注入宽频信号则可能导致低频段容易传输，高频段信号快速衰减，无法捕捉高频段信号的响应值或回馈值，从而使得标准测试设备到现场应用效果不佳或失效，而将辅助电源接入后，一方面辅助电源的直流极化作用使得线路上的噪声得到了抑制，另一方面辅助电源对线路的极化使得线路内部的电荷定向排列，VNA测试设备的信号获得了较好的传输能力。
当辅助电源的电压接近了线路薄弱点的击穿状态，但尚未击穿时，不方便再继续增大辅助电源幅度，否则可能产生很大的短路电流，这对辅助电源的功率提出了很高的要求。如果测试设备为从VNA替换成带脉冲发生器的时域反射仪，脉冲电压为120V，频率为5kHz的方波，线路薄弱点击穿电压为650V左右，辅助电源电压为550V，则可以有效利用这120V脉冲电压施加到线路上，观测时域反射信号即可快速诊断薄弱点的位置。由于时域反射仪输出的脉冲频率高，脉冲宽度窄小，因此实际上在薄弱点击穿的电流为瞬间短时电流，不会对时域反射仪的输出功率造成负担。实际应用中，可以在时域脉冲装置持续输出脉冲并观测反射脉冲的情况下，通过逐步调节辅助电源的幅度，使其缓慢增大，观察反射信号的情况，当出现多个反射或异常反射点时，停止辅助电源或微弱的降低辅助电源，然后观测完时域反射分析再停止测试。当然这里的时域反射仪也可以替换成阻抗频谱仪或信号源+采集装置的频域分析仪等设备，区别仅在于阻抗频谱仪或频域分析仪需要将频谱数据转换成时域，然后观察相应位置的异常点，这里不再重复举例说明。
实施例3：
设被测设备为三相变压器的三相绕组。
耦合单元为电容，辅助电源为5V直流电源，滤波器为1mH电感加正向整流二极管。
外部测试设备通过耦合单元接入的设备为阻抗频谱仪，工作频率为1000Hz-1000MHz。
设阻抗频谱仪扫频模式获得了三相的阻抗频谱值(或称为曲线)，三相的频谱值中寻找了三个谐振点，150MHz,160MHz，110MHz。由于三通道的耦合单元的电容容值相同，三相的绕组在无故障情况下其电感量和匝间电容也是相同的，因此出现明显的大幅度的谐振频率差异说明发生了故障，如本实施例中C相110MHz明显低于其他两相，可认为产生了故障。
实施例4：
设被测设备为10kV高压电容器，从耦合单元前端接入的测试设备为信号发生器和频谱仪，辅助电源为0.001Hz，5kV的交流信号U0。
信号发生器发出频率为100kHz正弦信号Uf。
正常情况下频谱仪观测到的频谱主要由0.001Hz和100kHz信号组成，其余频率信号很少。
如果设备存在了绝缘缺陷，则设备中会产生新的频率信号，在频谱仪上可以清晰的观察到。
如果本方法用于多只电容器的同步测试或对比，也可以方便的筛选出有缺陷的电容器。
当已经怀疑被测电容器可能已经存在缺陷时，可以通过辅助电源电压从低到高逐步调节，或利用辅助电源和信号发生器的电压相互调节，使得(U0+Uf)<1.0Un观察频谱仪上是否随电压调整出现了新的频率信号。
如调整辅助电源的电压，本实施例的方法同样适用于电池或电池组内部介质老化、产生颗粒物、堆积物等异常的诊断。
实施例5：
被测设备为电缆。
施加的辅助电源为0.1Hz的信号。
耦合单元为电容，接入的设备为频域阻抗分析仪，用于分析宽频域信号的输入阻抗，反射阻抗，S值。
设辅助电源持续1分钟，30分钟，60分钟，分别进行一次频域分析仪的反射阻抗测试和S值测试，对比该数据的变化，研究分析电缆的绝缘稳定性和老化情况。
由以上实施例可见，通过外加的辅助电源起到了很好的抬升试验电场或电压的作用，它预先或持续的给被测设备提供充放电的极化电源，产生极化和去极化电场，使得被测设备内部的电荷产生定向极化，只有少量电荷不按电场方向偏移，从而将被测设备的薄弱点暴露出来，使得被试设备有了一个信噪比更好的预工作条件。薄弱点暴露出来的同时又不改变频域阻抗分析仪的技术规格，有效的实现了两者的结合应用。通过辅助电源施加不同时间段的观测被测电缆极化或去极化状态受频域分析仪高频测试信号的响应情况，更好的评估被测设备的热稳定性和材料介质稳定性，并据此发现相关缺陷。
当然在本实施例的方法中，也可以通过调节辅助电源电压同步观察，这里不再说明。
本实施例同样适用输电架空线路局部结冰的情况，如果直接采取直流大电流注入，不仅功率大，还可能因为不清楚结冰情况产生短路事故。而通过较低电压和较低功率的辅助电源既达到逐步加热的效果，又可以结合高频电流信号发生器通过故障缺陷适配装置注入到输电架空线路中，利用高频信号的肌肤效应，能够快速实现表面水分子的剥离，与辅助电源的热传导的内部加热和结冰层的外部水分子加热实现内外结合，从而避免单纯采取直流法或单独的交流电流法的热传导方式，可显著提升除冰效率。
实施例6：
被测设备为油纸绝缘变压器。
目地为通过直流法和高频电流法达到去除油纸绝缘湿度(或受潮量)的目的。
设油纸绝缘变压器时间常数不大于1S，为了稳定直流电源达到预加热的效果，给变压器施加的辅助电源1.5分钟，随后保持辅助电源情况下，内部电荷处于定向极化状态。设测试设备为带信号源的采集装置，耦合单元为RC并联的滤波器。测试设备通过耦合单元注入10kHz的脉冲信号，该脉冲信号穿越变压器绝缘层的极化电荷之间的空穴产生无功电流，该无功电流经过水分子后产生了热损耗，使得水分子得到了快速加热并向低温区域迁移，实现逐步去除水分子，干燥绝缘层、降低受潮含量的目的；
关于去湿干燥过程中如何跟踪过程，可根据权利要求中S303的方法：定时采集通过故障缺陷适配装置反射的电流或电压值，进行傅立叶或小波变换，获得直流成分和对应f的成分，当直流成分和频率f成分在总频谱中占比随时间呈现共同增大趋势时，保持辅助电源和频率f的信号；否则保持辅助电源的同时增大或减少频率f，直到满足直流成分和频率f成分的总频谱强度占比随时间呈现增大趋势的要求；
设变压器容量较大，当施加的10kHz频率的信号持续时间大于2小时，停止辅助电源和故障缺陷适配器，测量被测设备的介质损耗或功率因数或介电常数，或不停止辅助电源采取权利要求3中含水量计算方法计算含水量；当介质损耗或功率因数或含水量或介电常数达到合格水平，完成干燥处理的消缺过程；
在本申请的实施例中，含水量计算例如下：
θ＝θ1+θ2+θ3，单位：百分比
θ1-偏移量，选择，θ1＝0.5％；
θ2＝100×(ε-1)/81＝100×((Lx/Lr)×(Lx/Lr)-1)/81
其中ε＝(Lx/Lr)×(Lx/Lr)为估算的相对介电常数；
Lr为标准长度，单位米，Lr可以是被测设备为标准阻抗或被测设备为同规格无故障时的测量值，或直接物理测量的尺寸定义；被测设备为标准阻抗时Lr测量计算方法及被测设备为已投运或待投运设备时，Lx测量计算方法为L＝Vr×(1±S/(Lλ×Lλ))×△t/2，此处L代表Lr或Lx，S为被测设备横截面积，Lλ为与横截面积垂直方向的最大尺寸；横截面积获取指被测设备测试端正对方向的横截面积；Vr为传输速度，取值范围为0.2-1.0倍光速；
如图5所示，测试端子为套管接线处，因此公式中与测试端正对方向的横截面积为底座面积，设该面积S＝2.67平方米。Lr的取值为与横截面积垂直方向的最大尺寸，即变压器的高度，设Lλ＝2.4米。Lr和Lx如果都采取测试值的主要差别在△t,由于介质老化程度不同会导致电磁波在设备中的吸收、反射程度不同，从而产生不同的时延，因此通过对标准被测设备和已运行或待运行的被测设备的实测长度之比，可以折算出介电常数及含水情况。
设Lr为标准状态下的实测值，Lr＝2.25米，经实测后Lx＝3.25米，按上式计算得：
ε＝(Lx/Lr)×(Lx/Lr)＝2.08
θ2＝100×(ε-1)/81＝1.3％
当然本专利所述的Lx的计算方法不仅仅限于Lx/Lr模式的计算，它还可以在Lr不准确或信息缺失的情况下，仅仅通过Lx的趋势进行观察，根据经验和试验数据，Lx越大，受潮程度越严重；因此根据Lx的变化量对以上公式进行变换，获得受潮偏移程度也属于专利保护范围。
θ3＝100×(α*Vnear-Vfar)/(C×Vfar×Lr×ζ×Qr)＝100×D/Qr；
D为被测设备电导率估算值；
Vnear-信号初始值，Vfar-信号远端值，C-测试仪器到被测设备间的端口及测试线与被测设备的综合等效电容。ζ-协同系数，取值范围0.10-1.00，主要用于被测设备采取不同绝缘结构进行修正；
典型的取值：交联聚乙烯电缆ζ—0.89；油纸绝缘套管ζ—0.69；油绝缘电缆ζ—0.55；
这里被测设备为油纸绝缘变压器，近似油纸绝缘套管，因此取ζ＝0.7.
Qr为参考系数：0.06，
α为电压跳动系数，取值为0.1<α<β,β计算方式为：
β＝Vmax/V0,V0为适配器输出端接标准负载，标准负载的阻抗与适配器等效阻抗或测试仪器等效输出阻抗相同，以达到阻抗匹配状态时的标准负载两端的电压值或经负载两端发射入测试仪器的电压值。Vmax为适配器输出端开路时的测试仪器输出端电压值或适配器输出端开路时测试仪器输出端检测到的反射电压值；
设Vmax＝10V,V0＝5V,则β＝2。
因此可以认为测试设备通过故障缺陷适配器给变压器施加信号时电压最大波动是标准值的2倍。设正常情况下被测设备的阻抗介于标准负载和开路之间，且在高频段更加接近标准阻抗，因此α取值可考虑大于1小于2但更接近1的取值，本实施例这里取值为1.2。
设测试设备通过故障缺陷适配器给被测变压器施加后的10kHz信号的波形如图6所示，由于故障缺陷适配器输出接了变压器这个负载，使得电压波形发生了变化，因此波形的时域图展示了信号穿越变压器的过程，Vfar表示信号已经到达变压器末端，因此可以理解上述波形包括了发射波形和反射波形(也可以通过定向耦合器将入射波形和反射波形解析出来，这里不做另外讨论)，因此形状上和接标准负载时的波形差异较大(如图中虚线标识)。
设C＝210pF,Vnear＝2.9V,Vfar＝8.7V,Lr＝2.55米，结合ζ＝0.7，Qr＝0.06
A＝(1.2×2.9-8.7)/(8.7×2.55×0.7)＝-5.22/15.5295＝-0.3361
D＝A*A＝(-0.3361)*(-0.3361)/210＝0.00054pS/m
θ3＝100×D/Qr＝0.9％
因此整体含水量θ＝θ1+θ2+θ3＝0.5％+1.3％+0.9％＝2.7％。
如要求油纸绝缘变压器含水量处置在2.5％以下，则需要开展消缺去湿处理。
本实施例同样适用于输电架空线路、绝缘油、电解液、电池或电池组的介电特性测试或缺陷诊断、消缺处理。
实施例7：
设被测设备为10kV XLPE电缆。
给电缆施加直流电源和20kHz交流脉冲信号。
在直流电源作用下，XLPE主绝缘中的水树枝产生快速极化效应，水树枝缝隙中的水分子形状变为椭圆或形成尖状拉长特征。在20kHz高频信号作用下因为肌肤效应和对容性层的快速加热(频率越高，容抗越低，容性电流越大)，水分子表面活性增强，快速产生热量，从水树枝中排出。
施加的交流脉冲信号为多个交流脉冲同时施加时，包括20kHz，100kHz，1MHz，这些交流信号可满足不同水树枝缝隙的要求，能够更全面高效的达到去湿目的。
本实施例同样适用于对电抗器或发电机绕组或变压器绕组的去湿。
实施例8：
设被测设备为带信号源的时域反射仪或带信号源的示波器，通过故障缺陷适配装置给长度为10km,电压等级为10kV电缆施加50kHz，电压为120V的方波。电缆时间常数为3S。
10S后，接通辅助电源，辅助电源为直流，电压为0.9kV。
接入时域脉冲反射仪观察反射波形，通过相似波计算出长度为10.01km.在10.01km范围内，未见其他反射波形，因此认为在该工作电压下，电缆正常。
增大辅助电源电压到1kV,没有发现异常。继续增大辅助电源电压到2kV，出现了异常波形，时域反射仪定位的距离在0.35km处，由于整体施加的辅助电源加脉冲电压没有超过额定10kV电压，因此0.35km为薄弱点。
显然，因为时域反射仪侦测到了异常反射波形，在频谱上也会产生新的信号，如果将时域反射仪替换成频谱仪，也能直观的观测到调节辅助电源过程中的频谱变化。通过频谱变化也能直观反映电缆是否存在绝缘薄弱点。
当需要定点时，持续施加辅助电源和50kHz信号，然后采取音频监听装置到设备安装位置近似0.35km地面探测，获得最大音频增益值的位置确定为精确可挖掘缆沟实现定点修复处置。
实施例9：
与实施例8不同之处在于，施加的信号为1Hz-1GHz的扫频波，获得了S值，阻抗值，回波损耗，阻抗相位等频谱值。选择回波损耗频谱观察，当辅助电源电压1kV时，最大峰值频率点为2.56MHz,辅助电源1.5kV时，最大峰值频率为2.51MHz,2kV时，最大峰值频率为2.21MHz。因此随着辅助电源增大，峰值点频率呈现减少趋势，说明设备绝缘存在不良现象。记录2kV下的回波损耗频谱值，然后采取傅立叶变换获得增益-时间坐标，通过L＝Vr*t/2，Vr＝0.59V0,V0为光速，获得增益-距离坐标。在L<10km电缆长度范围内，寻找出异常峰值点356m。由此可见，通过扫频法能够达到时域反射同等定位效果，且其诊断缺陷的灵敏度还可通过频谱数据上的峰值点频谱观察到，便于操作人员识别。
当然，本实施例仅仅用了回波损耗频谱，实际上采用反射阻抗，S值及其数学变换都可以达到同等效果。
本实施例不限于电缆，也可用于变压器套管，高压电容，互感器，架空线路或组合高压电器等。它的独特之处在于：通过调整辅助电源观察扫频波的峰值频率点的位移情况实现绝缘缺陷的初测，当被测设备有较大的尺寸范围需要定位分析时(如电缆线路、套管)，可基于肯定的初测结论再通过频域到时域的变换获得强度-时域曲线，在曲线上观察异常点，实现缺陷点的定位。
实施例10：
与实施例8，9不同之处在于，辅助电源利用电缆线路自身运行电压，因此耦合单元采取高耐压的电容，其耐压水平高于运行电压。
因此运行电压不会影响信号发生器及其采集装置的安全，而信号发生器的高频信号可以通过电容耦合到线路并捕获反射波，或扫频波，或S值等。只要信号发生器的信号频率偏离工频信号或通过滤波处理即可实现。本实施例既可用于带电故障巡查，又可用于在线持续监测，操作简单实用性强。
本专利所述的故障缺陷适配器不仅提供了辅助电源以抬高测试设备的现场工作性能的作用，还有效保护了测试设备受过电压、感应电压串扰或负载短路的影响，有利于提升现场测试的可靠性。显然本专利所述的辅助电源和测试设备的配合并不是简单的信号叠加或联合信号工作，它通过对辅助电源的电压、持续时间等控制起到了对被测设备极化或去极化的作用，在极化或去极化状态内部介质的电子分布在电场作用下得到了有规律的排列，在该情况下开展标准测试设备通过故障缺陷适配器的同步或异步接入，更能观测到被测设备的缺陷，因此从诊断缺陷的角度可以认为辅助电源和标准测试设备是分工协同工作，标准测试设备的工作方法和技术规格并不会因辅助电源接入而发生改变，它改变是最终的分析结论，因而辅助电源和标准测试设备在故障缺陷适配器的桥接下既实现了相互隔离，又达到了提升测试设备缺陷甄别能力的效果，而不是简单将两者合并达到一个能量高度。
进一步显而易见的，可以发现在辅助电源作用下，借助测试设备的高频信号作用，能够对已经极化状态的水分子形成迁移，达到快速干燥、去湿的目的，相比纯粹的直流法热传导或纯粹的高频热传递加热等盲目的加热手段，本专利具有直接针对极化下已排列的水分子阵列的不规则介质加热去湿的作用，经过实证本专利所述的方法加热效率更高，尤其在针对大中型变压器干燥时，直流加热可能因为温度过高损耗设备，且加热时间长，热传递效果不佳，采取本专利方案能显著提升效率、安全性并减轻消缺设备的体积。
当然，在本专利的思想，架构和分析方法上，将消缺、去湿和介质损耗测试或阻抗频谱测试或网络分析测试频域反射信号等方法同步实现一体化装置或软件方案，以便消缺的同时实时跟踪损耗情况也在本专利保护范围，特别说明如下：
只需要通过耦合单元接入的测试设备同布采集测试设备发出的高频信号源的波形，该波形由于耦合单元双向作用自然包括了反射信号，因此通过波形解析或耦合单元采取双向定向耦合器分析回波或回波频谱等都可以实现消缺和损耗监测同步进行，如权利要求3中的通过时域反射波计算含水量的算法，通过监测含水量的降低过程来反映损耗的降低。如果测试设备的单一信号源用于消缺的频率与用于时域反射计算含水量的频率有差异，通常消缺的频率可以低于反射波形采集的频率。对此情况可以交替产生不同的频率达到监测含水量的目地，当测试完反射波计算获得含水量后再恢复消缺所需要的频率信号。如果消缺去湿的状态需要消缺的高频源持续不间断工作，可以采取多个信号源共同作用，即一个为消缺信号源，另一个为定时发送的与信号源频率不同的单个脉冲(比如TDR时域反射装置)或扫频信号(如VNA网络分析仪，或阻抗频谱仪)就可以实现(一个耦合单元可以是两只电容并联接入，一只接入信号源，一只接入标准测试设备)。消缺的信号源和定时发送的单脉冲或扫频装置(网络分析仪、阻抗频谱仪)通过独立的电容并接作为故障缺陷适配装置的耦合单元既可满足所述功能。
显而易见，如果单纯提高试验电压又要达到扫频或高频的目的，从设备制造工艺，成本，干扰，可靠性方面高压扫频装置都面临很大的技术挑战。
如果还需要对这些带信号源的高压高频试验设备扩展多个通道，其制造和测控难度更大。
本专利利用辅助电源和耦合单元形成了一个有机结合，给各种扫频装置、示波器及信号源等测试设备提供了规范、安全的接入条件，改善了单独采取扫频装置可能因现场电荷残留、耦合干扰等风险，并充分利用了辅助电源的电压和时间的控制，同步观测标准测试设备的信号变化，解决了工程应用技术的关键问题，从效率上，性价比，实用性方面优势明显。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有一定的修改或者替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.一种设备故障缺陷诊断消除方法，基于设备故障缺陷适配装置，其特征在于：所述故障缺陷适配装置包括输入连接器、耦合模块、辅助电源和辅助电源输出滤波模块、输出连接器；所述输入连接器用于接入测试设备，耦合模块的一端与输入连接器相连，另一端与输出连接器连接，所述辅助电源滤波输出模块的一端与辅助电源连接，另一端与输出连接器相连；所述输出连接器还用于连接被测设备；当连接被测设备时，被测设备、耦合模块输出端、辅助电源输出滤波模块通过输出连接器形成三端并联关系；
所述缺陷诊断消除方法包括以下步骤：
S1.对被测设备进行粗测、校验，获得特征图谱或数据作为对比参考量Kf；
S2.对被测设备进行故障缺陷诊断；
S2-A在发现设备发生明显异常时：
若该异常属于明显故障且设备且只能整体更换，不需要查找故障点直接对设备进行维护处理；
若该异常属于明显故障但设备尺寸大于预设尺寸阈值，则进行查找定位和定位分析；
S2-B若没有发现明显异常，则分析是否受潮，未发现受潮，则认为设备正常，发现受潮后，进入步骤S3；
S3.对被测设备进行缺陷消除。
2.根据权利要求1所述的一种设备故障缺陷诊断消除方法，其特征在于：所述步骤S1包括以下子步骤：
S101.调节辅助电源，使辅助电源输出零值或绝对值小于0.01Un的电压,其中Un为被测设备额定工作电压或最高耐受电压；
S102.通过输出连接器接入标准阻抗，通过输入连接器接入测试设备，给被测标准阻抗施加测试信号，观测信号波形、信号频谱，并基于信号波形或信号频谱计算带位置坐标的图谱作为参考图谱Kf0；所述标准阻抗采用标准无故障的被测设备、与标准无故障设备等效的阻抗、同轴75欧电阻或同轴50欧电阻的一种；
S103.通过输入连接器接入测试设备，将标准阻抗替换成被测设备，给被测设备施加测试信号，观测信号波形、信号频谱，并基于信号波形或信号频谱计算带位置坐标的图谱；
将该图谱与参考图谱Kf0对比，在幅度、相位、波形形状或频谱形状上发现异常情况时，则停止测试，对被测设备进行故障定位和维修处理；否则记录波形或频谱或带坐标图谱的特征，该特征图谱作为对比参考量Kf，然后进行下一步测试；所述异常情况包括X轴方向偏离、Y轴方向压缩、出现异常的波形抖动或出现异常的反射波形；
所述的X轴方向偏移，是指时间轴、频域轴或距离轴的偏移；
所述的Y轴方向的压缩，是指波形幅度、相位、频谱增益、反射强度增益值或S值的压缩；
所述的异常波形抖动，是指电压波形、电流波形或功率波形的幅度、相位出现异常抖动；
所述的异常的反射波形，是指反射电压、反射电流、反射的信号相位出现多个反射增量导致反射波形出现新增峰值或谷值。
3.根据权利要求1所述的一种设备故障缺陷诊断消除方法，其特征在于：所述步骤S2包括以下子步骤：
S201.给被测设备施加辅助电源，电压为U0，U0<0.1Un,Un为被测设备额定工作电压或最高耐受电压；
S202.利用辅助电源对被测设备产生极化或去极化电场，时间为t，t>0.6τ,其中τ为被测设备的时间常数；
S203.通过输入连接器接入测试设备，给被测设备施加测试信号Uf，其中Uf为单个频率信号或扫频信号或多个频率信号混合输入，有Uf<0.1Un；
S204.进行信号采集和特征提取，得到特征数据：
当接入频域测试设备采集频域数据时，对频域数据进行特征提取，提取的特征数据包括：反射信号频谱、阻抗频谱、相位频谱、回波损耗的频谱、声波频谱和S频谱值中的一种或多种；
当接入时域测试设备采集时域数据时，对时域数据进行特征提取，提取的特征数据包括：反射电压信号幅度波形、反射电压信号相位波形和S值中的一种或多种；
当接入时频域混合测试设备采集时域和频域数据时，对时域和频域混合采集设备采集的时域和频域数据进行特征提取，提取的特征数据包括：反射信号频谱、阻抗频谱、相位频谱、回波损耗的频谱、声波频谱、S频谱值、反射电压信号幅度波形、反射电压信号相位波形和S值中的一种或多种；
与参考量Kf对比：
将特征数据转换成对应的图谱与参考图谱Kf对比，若在幅度、相位、波形形状或频谱形状上发现明显异常，对被测设备进行故障定位和维修处理；其中明显异常包括的X轴方向偏离、Y轴方向压缩、出现异常的波形抖动或异常的反射波形，则停止测试；
若与参考量Kf对比未发现异常，进入步骤S205；
S205.逐步增大U0或Uf，使得(U0+Uf)<1.0Un；对比Kf观察波形或频谱是否存在异常，如无异常，则进行进入步骤S206；如发现明显异常，停止测试，对设备进行维护处理；
S206.识别受潮及受潮程度：
通过时域反射仪、带信号源的示波器、带信号源的采集装置，或通过频域反射装置，分析反射波形和入射波形的时差△t或计算波速Vr，或网络阻抗分析仪或线性阻抗扫描装置，通过频域到时域变换的分析法计算获得入射信号和反射信号的时差△t或计算波速Vr，△t或Vr偏离参考值的比例记作δt，体积含水量计算方法为：
其中ε＝(Lx/Lr)×(Lx/Lr)为估算的相对介电常数；
Lr为标准长度，单位米，Lr可以是被测设备为标准阻抗或同规格无故障设备时的测量值，或直接物理测量的尺寸标定值；Lr不采用标定值而通过被测设备为标准阻抗或同规格无故障设备时Lr测量计算方法与被测设备为待投运或已投运的设备时Lx计算方法相同，Lx测量计算方法为L＝Vr×(1±S/(Lλ×Lλ))×△t/2，此处L的取值为Lr或Lx，S为被测设备横截面积，Lλ为与横截面积垂直方向的最大尺寸；横截面积获取指被测设备测试端正对方向或测试信号主要传输方向的横截面积；Vr为传输速度，取值范围为0.2-1.0倍光速；
D为被测设备电导率估算值；
Vnear-信号初始值，Vfar-信号远端值，C-测试仪器到被测设备间的端口及测试线与被测设备的综合等效电容；ζ-协同系数，取值范围0.10-1.00，主要用于被测设备采取不同绝缘结构进行修正；
典型的取值：交联聚乙烯电缆ζ—0.89；油纸绝缘套管ζ—0.69；油绝缘电缆ζ—0.55；
Qr为参考系数：0.06，α为电压跳动系数，取值为0.1<α<β,β计算方式为：
β＝Vmax/V0,V0为故障缺陷适配装置输出连接器接标准负载，该标准负载的阻抗与故障缺陷适配装置等效阻抗或测试仪器等效输出阻抗相同，以达到阻抗匹配状态时的标准负载两端的电压值或经标准负载两端反射入测试仪器的电压值；Vmax为故障缺陷适配装置输出连接器开路或接入真空或不接任何负载时的测试设备输出端电压值或故障缺陷适配装置输出连接器开路或或接入真空或不接任何负载时测试仪器输出端检测到的反射电压值；
当测试设备为时域分析装置或时频域装置应用时域测试分析功能时，Vnear为时域分析装置经过适配器输出到被测设备的初始电压值；
当测试设备为频域分析装置或时频域混合装置应用频域测试分析功能时，Vnear为频域测试数据通过数学变换到时域的初始幅度或增益值，判别及获取初始幅度的标准为：在时域数据上寻找不大于5％最大物理长度的距离上寻找峰值或均值点；
Vfar为频域测试数据通过数学变换到时域数据的末端幅度或增益值。判别末端点的标准为：Vfar与Vnear在时域轴上的距离不小于0.7倍且不大于1.5个被测设备最大机械物理距离Lmax,并在该时域轴上获取最末端值或最大值或平均值作为Vfar；
C＝C1+C2+C3，C1＝测试仪器输出线缆电容与故障缺陷适配装置输入连接器的入口等效电容的串联值；
C2为故障缺陷适配装置输出连接器到被测设备的连接线，包括连接线端子的综合等效电容值；
C3为被测设备等效电容值；
当测试和计算获得的受潮量未超过被测设备运行环境要求的门限值，但通过历史数据对比
变化超过10％时，判别存在形变或介质损耗增大现象。
当测试和计算获得的受潮量未超过被测设备运行环境要求的门限值，但通过历史数据对比
变化超过10％时，判别被测设备内部存在异常杂质或纯度下降或产生了介质劣化或老化现象；
当测试和计算获得的受潮量大于被测设备运行环境要求的门限值时：判别存在受潮，然后进行受潮缺陷类的消缺处置。
4.根据权利要求1所述的一种设备故障缺陷诊断消除方法，其特征在于：所述步骤S3包括：
S301给被测设备施加辅助电源,对被测设备产生极化或去极化电场，时间为t，t>0.5τ,其中τ为被测设备的时间常数；
S302.测试设备通过故障缺陷适配装置输入连接器给被测设备施加特定频率f，幅度不超过额定电压Un的70％的信号；
S303.测试设备定时采集通过故障缺陷适配装置反射的电流或电压值，进行傅立叶或小波变换，获得直流成分和对应f的成分，当直流成分和频率f成分在总频谱中占比随时间呈现共同增大趋势时，保持辅助电源和频率f的信号；否则保持辅助电源的同时增大或减少频率f，直到满足直流成分和频率f成分的总频谱强度占比随时间呈现增大趋势的要求；
S304.在所述的频率f的持续时间t>100τ时，测量被测设备的介质损耗或功率因数或介电常，或含水量；当介质损耗或功率因数或含水量或介电常数达到合格水平，完成消缺；否则重复步骤S301～S303的过程。
5.根据权利要求1所述的一种设备故障缺陷诊断消除方法，其特征在于：所述步骤S2A中，在出现明显故障但设备大于预设尺寸阈值，按照如下方式进行定位分析：
A01.给被测设备施加频率f的信号或频率f1-fk，k＝2,3…N的扫频信号，幅度为Uf，Uf<0.1Un,Un为被测设备额定工作电压或最高耐受电压；
A02.给被测设备施加辅助电源，电压为U0，U0<0.1Un,Un为被测设备额定工作电压或最高耐受电压；
A03.保持辅助电源，逐步增大U0或Uf，使得(U0+Uf)<2.0Un，且U0<＝0.7Un，当施加信号为f的单频率信号时，观察频率为f信号的反射电压波形或回路电流波形，接入时域反射仪或采集装置分析波形，识别故障点强度、位置或接入频谱仪分析频谱变化；
对比Kf或根据经验历史情况如发现波形或频谱异常，记录时域反射仪的故障定位信息或采集装置计算的故障位置信息，故障位置采取L＝vr×t/2，vr为信号传输的波速，t为时域反射仪或采集装置的时间点；然后停止测试对被测设备进行故障处理；
对距离L进行取值标准为：考虑到缺陷故障适配装置对信号传输速度的影响，以及波速vr的取值误差波动δvr不大于50％，在增益距离图谱上观察小于等于设备最大物理长度Lmax×(1+δvr)的1.5倍范围；
对比Kf或根据经验历史情况如未发现波形或频谱异常，采取A04频域法测试；
A04.调节U0或Uf，使得(U0+Uf)<2.0Un，且U0<＝0.7Un；频域法测试设备通过缺陷故障适配装置施加的信号为f1-fk，k＝2,3,…n带宽的扫频信号，通过测试设备获得的S值或反射阻抗或回波损耗或反射相位的频谱曲线上观察至少一个谐振点或在频谱曲线上对应最大值或最小值寻找与之对应的频率点fs；若在U0增大过程中或(U0+Uf)增大过程中，fs减少，且随着U0或(U0+Uf)越大，fs越小，说明被测设备存在故障点；
当确认发现故障点后，记录S值或反射阻抗或回波损耗或反射相位的频谱数据，并对其进行频域到时域变换，基于位置L＝vr×t/2，vr为信号传输的波速,t为频域到时域变换后时间分辨率；为获得增益-距离图谱，对位置L进行取值标准为：考虑到vr的取值误差波动(δvr)不大于50％，在增益距离图谱上观察小于等于被测设备最大物理长度Lmax×(1+δvr)的1.5倍范围内的其他异常峰值或谷值点，记录下位置信息并将这些异常峰值点或谷值点标称为故障点；
当确认故障点位置后，已经明确维护处理的具体位置，停止测试；如针对定位的物理距离和实际被测设备的埋设和安装位置有明显差异、或被测设备被其他物理构建包裹形成阻挡的，进入步骤A05，开展缺陷或故障点位置精确定点的查找；
A05：设置Uf的频率：f<＝ck×f0/L,ck<＝2且ck>0；f0<100kHz；设置U0频率：fu0<＝ck×f1/Ls,ck<＝2且ck>0；f1<＝150Hz；L为采用时域法定位法-A03或频域定位法-A04定位法获得的故障位置；调节U0和Uf电压幅度，使得(U0+Uf)<2.0Un；然后在A03或A04的获得的粗略故障位置L附近，采用移动式音频监测设备沿被测设备安装路径进行精确监听查找。
6.根据权利要求1所述的一种设备故障缺陷诊断消除方法，其特征在于：所述辅助电源频率为不高于1000Hz的低频交流信号、低频单极性脉冲信号、直流信号中的一种；所述辅助电源的输出功率不低于从故障缺陷适配装置输入连接器接入的测试设备额定功率的5％。
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