CN218181081U - 一种局部放电仪的校验系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种局部放电仪的校验系统，系统包括计算机、校正脉冲发生装置模块、高频功率放大器模块、开关以及局部放电地电波模拟装置；计算机与校正脉冲发生装置模块耦接，校正脉冲发生装置模块与高频功率放大器模块耦接，高频功率放大器模块与开关相连接，开关与局部放电地电波模拟装置相连接，局部放电地电波模拟装置是柜体结构，柜体的一侧设置有地电波TEV传感器，地电波TEV传感器与局放仪一端相连，柜体的另一侧设置有高频CT传感器，高频CT传感器与局放仪另一端相连，以便于校验局部放电仪的局部放电量。

Description

一种局部放电仪的校验系统

技术领域

本申请涉及电力设备局部放电校验技术领域，尤其是涉及一种局部放电仪的校验系统。

背景技术

开关柜是电力系统配电网的重要组成部分，其运行安全直接关系到电力系统的稳定性，局部放电是引起开关柜运行状态恶化引起电力系统故障的重要原因之一。局部放电是由于局部电场畸变、场强集中，从而导致绝缘介质局部范围内的气体放电或击穿所造成的。

目前，在采用测试仪器对高压开关柜内部局部放电进行校验时，测试仪器主要是对高频电流传感器和地电波传感器进行测试，需保证测试仪器的准确性。在对测试仪器进行校验时，将信号发生器的输出信号加在暂态地电压局部放电仪的输入端，通过改变信号发生器的信号频率和输出幅值来测定暂态地电压局部放电仪的灵敏度和线性误差。采用这种校验方法还存在以下缺陷：只校验了被测试仪器的主机而没有校验地电波传感器，不能反映局部放电仪的整体性能，导致测试的灵敏度和线性误差与实际误差较大。

因此，亟需可解决上述问题的一种局部放电仪的校验系统。

发明内容

本申请提供一种局部放电仪的校验系统，对局部放电仪整体进行校验，提升局部放电仪的灵敏度和线性误差。

本申请提供一种局部放电仪的校验系统，其特征在于，所述系统包括计算机、校正脉冲发生装置模块、高频功率放大器模块、开关以及局部放电地电波模拟装置；所述计算机与所述校正脉冲发生装置模块耦接，所述校正脉冲发生装置模块与所述高频功率放大器模块耦接，所述高频功率放大器模块与所述开关相连接，所述开关与所述局部放电地电波模拟装置相连接，所述局部放电地电波模拟装置是柜体结构，柜体的一侧设置有地电波TEV传感器，所述地电波TEV传感器与局放仪一端相连，柜体的另一侧设置有高频CT传感器，所述高频CT传感器与局放仪另一端相连，以便于校验局部放电仪的局部放电量。

可选的，所述校正脉冲发生装置模块包括高频CT校正脉冲发生装置，所述高频功率放大器模块包括第一高频功率放大器，所述开关为单刀双掷开关，分为第一端、第二端以及第三端；所述高频CT校正脉冲发生装置一端与所述计算机耦接，所述高频CT校正脉冲发生装置另一端与所述第一高频功率放大器耦接，所述第一高频功率放大器与所述开关的第二端相连接，所述开关第一端与所述局部放电地电波模拟装置相连接。

可选的，所述所述校正脉冲发生装置模块还包括地电波校正脉冲发生装置，所述高频功率放大器模块还包括第二高频功率放大器；所述地电波校正脉冲发生装置一端与所述计算机耦接，所述地电波校正脉冲发生装置另一端与所述第二高频功率放大器耦接，所述第二高频功率放大器与所述开关的第三端相连接。

可选的，所述局部放电地电波模拟装置内包括可变电容和绝缘子；所述可变电容一端接地，所述可变电容一端接地，在远离可变电容的柜体顶部开设有通孔，所述绝缘子安装在柜体顶部的通孔中，所述可变电容另一端穿过所述绝缘子内部通孔与所述开关第一端相连接。

可选的，所述地电波TEV传感器的频带范围为0兆到100兆。

可选的，所述高频CT传感器的频带范围为0兆到10兆。

可选的，所述校正脉冲发生装置模块的校正脉冲频率在0.1兆赫至30兆赫范围内。

可选的，所述可变电容值为以下任意一种：1000pF、2000pF、5000pF、10000pF。

可选的，所述计算机与所述校正脉冲发生装置模块通过USB耦合连接。

可选的，所述高频功率放大器模块的频率在0.1兆赫至30兆赫范围内。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：解决了只校验局部放电仪的主机而没有校验地电波传感器，不能反映局部放电仪的整体性能，设置了地电波校准脉冲发生装置，模拟实际的局部放电TEV信号，无论从脉冲的上升沿、脉冲宽度还是脉冲的持续时间都做到和真正的局部放电TEV信号相近似。为了扩大校验的动态范围，产生50V的脉冲幅值信号，设置有高频信号功率放大器。为了模拟试验现场信号的产生后传输，还设置了一套地电波模拟放电装置，并将TEV传感器置于合适位置，不仅校验仪器还可校验TEV传感器，实现了测试仪器的整体校验。根据调节注入的脉冲幅值和注入电容值以获得不同的注入电量，读取局部放电仪的显示局放量，可以准确测得局部放电仪的灵敏度和线性度误差，进而解决局部放电仪测试的灵敏度和线性误差与实际误差较大的问题。

附图说明

图1是现有技术提供的一种采用地电波信号对局部放电进行在线监测示意图；

图2是现有技术提供的一种检测局部放电仪的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种局部放电仪的校验系统的结构示意图。

附图标记：1金属外壳、2缝隙、3母排、4可变电容、5绝缘子、6开关柜、7地电波TEV传感器、8高频CT传感器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

此外，本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”不同对象，而不是用于描述特定顺序，可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。

在对本申请实施例进行介绍之前，首先对本申请实施例中涉及的一些名词进行定义和说明。

局部放电：在电气设备的绝缘系统中，各部位的电场强度往往是不相等的，当就局部区域的电场强度达到该区域介质的击穿场强时，该区域就会出现放电，但这放电并没有贯穿施加电压的两导体之间，即整个绝缘系统并没有被击穿，仍然保持绝缘性能，这种现象称为局部放电。局部放电是一种脉冲放电，它会在电力设备内部和周围空间产生一系列的光、声、电气和机械的振动等物理现象和化学变化。

内部局部放电：发生在绝缘体内的称为内部局部放电。

表面局部放电：发生在绝缘体表面的称为表面局部放电。

电晕：发生在导体边缘而周围都是气体的，可称之为电晕。

局部放电暂态地电压：是局部放电检测的一种新方法，近年来在国内外得到了较快发展，并在电力设备如GIS、同步电机、变压器、电缆等的检测中得到了应用。暂态地电压TEV具有外界干扰信号少的特点，因而检测系统受外界干扰影响小，可以极大的提高电气设备局部放电检测，特别是在线检测的可靠性和灵敏度。

高频电流互感器：专为拾取局部放电信号而设计。它具有分芯铁氧体，可无需拆线即可追溯安装到接地带。耐用的机身具有铰链和快速释放闩锁，使使用变得快速简便。高频电流互感HFCT由铝制主体构成，可在嘈杂的环境中提供射频屏蔽并提高性能。

本申请中被测仪器是指局部放电仪，频带与频率是不同的，频带是允许传送的信号的最高频率与允许传送的信号的最低频率这之间的频率范围。频率就是电波每秒钟变化的次数。

开关柜是电力系统配电网的重要组成部分，其运行安全直接关系到电力系统的稳定性，局部放电是引起开关柜运行状态恶化引起电力系统故障的重要原因之一。局部放电是由于局部电场畸变、场强集中，从而导致绝缘介质局部范围内的气体放电或击穿所造成的。它可能发生在导体边上，也可能发生在绝缘体的表面或内部。

为了定性或定量检测高压开关柜等电力变电设备内部的局部放电的状况，直观分析局部放电的严重程度，衡量设备内部绝缘的劣化程度，使维护人员在变电设备出现绝缘劣化时能够及时发现，采取相应措施，避免设备出现短路等严重故障。通常采用暂态地电压TEV和高频电流互感器HFCT两种方法来检测高压开关柜内发生的局部放电。

出现了采用上述原理检测高压开关柜内部局部放电的仪器，该仪器是由不同的厂家进行制造，每个厂家的工艺技术水平参差不齐，准确度与可靠性都不相同，为了能够给高压试验人员提供准确可靠的试验仪器，也为了保障电网的安全运行，如何对这类型的仪器进行校验就成为目前需要解决的问题。

图1是现有技术提供的一种采用地电波信号对局部放电进行在线监测示意图；高压电器设备在运行过程中发生了局部放电，在发生局部放电的过程中，将产生电磁波，电磁波首先传到金属外壳1的内表面，然后从金属箱体的内表面通过箱体的连接处或缝隙2等处传播出去，同时产生一个暂态对地电压TEV信号，通过金属箱体的外表面传到地下去，图1所示，母排3主要作用是做导线用。

暂态对地电压TEV信号跟局部放电的激烈程度及离放电点距离远近有直接的关系，可以利用暂态对地电压TEV信号对局部放电进行检测，具体的做法是通过一个容性的信号耦合传感器将暂态对地电压TEV信号，经过信号放大、处理后将结果显示出来，用一个相对的读数dB来表示局部放电活动的激烈程度，通过这种方法，不仅可以对运行中的高压开关柜内的设备局部放电状况进行定量测试，还可通过同一放电源信号传到不同检测位置的时间差来进行对局部放电源的定位，更好的是可以利用这种方法对高压设备进行在线监测。

图2是现有技术提供的一种检测局部放电仪的结构示意图；如图2所示，将信号发生器的输出信号直接加在测试仪器的信号输入端，通过改变信号发生器的信号频率和输出幅值来测定被检局放仪的灵敏度和线性误差。

采用图2的检测局部放电仪结构，利用信号发生器直接输入到TEV局放仪进行校验的方式，不能反映测试仪器的整体性能，同时也不能反映现场使用时的实际状况。忽视了利用TEV原理检测局部放电时的信号产生和传播特性。

本申请实施例提供一种局部放电仪的校验系统，图3是本申请实施例提供的一种局部放电仪的校验系统的结构示意图；如图3所示，局部放电仪的校验系统是由计算机、校正脉冲发生装置模块、高频功率放大器模块、开关以及局部放电地电波模拟装置组成，其中，校正脉冲发生装置模块包括高频CT校正脉冲发生装置和地电波校正脉冲发生装置；高频功率放大器模块包括第一高频功率放大器和第二高频功率放大器；开关为单刀双掷开关，分为第一端、第二端以及第三端。

计算机与高频CT校正脉冲发生装置通过USB耦合连接，高频CT校正脉冲发生装置与第一高频功率放大器耦接，第一高频功率放大器与所述开关的第二端相连接；开关第一端与局部放电地电波模拟装置相连接；局部放电地电波模拟装置是柜体结构，柜体的一侧设置有地电波TEV传感器，地电波TEV传感器与局放仪一端相连，柜体的另一侧设置有高频CT传感器，高频CT传感器与局放仪另一端相连，以便于校验局部放电仪的局部放电量。

上述系统测试原理：计算机控制高频CT校正脉冲发生装置的输出脉冲，并显示输出脉冲的幅值，对高频CT校正脉冲发生装置的输出脉冲进行功率放大，将功率放大的脉冲幅值通过开关第二端的相连接输入进局部放电地电波模拟装置中，局部放电地电波模拟装置根据输入的脉冲幅值可注入不同的电容值，通过调节注入的脉冲和注入的电容值，从而获得不同的注入电量，读取被测仪器的显示局放量。

此外，计算机与地电波校正脉冲发生装置通过USB耦合连接，地电波校正脉冲发生装置与第二高频功率放大器耦接，第二高频功率放大器与开关的第三端相连接；开关第一端与局部放电地电波模拟装置相连接；局部放电地电波模拟装置是柜体结构，柜体的一侧设置有地电波TEV传感器，地电波TEV传感器与局放仪一端相连，柜体的另一侧设置有高频CT传感器，高频CT传感器与局放仪另一端相连，以便于校验局部放电仪的局部放电量。

上述系统测试原理：计算机控制地电波校正脉冲发生装置的输出脉冲，并显示输出脉冲的幅值，对地电波校正脉冲发生装置的输出脉冲进行功率放大，将功率放大的脉冲幅值通过开关第三端的相连接输入进局部放电地电波模拟装置中，局部放电地电波模拟装置根据输入的脉冲幅值可注入不同的电容值，通过调节注入的脉冲和注入的电容值，从而获得不同的注入电量，读取被测仪器的显示局放量。

在一种可能实施例中，局部放电会产生高频电流信号，可以利用高频CT传感器对高频电流信号进行检测，经过信号放大，处理后将结果显示出来，用一个相对的读数dB来表示局部放电活动的激烈程度。

在一种可能实施例中，计算机主要是控制校正脉冲发生装置模块，计算机通过USB接口和校正脉冲发生装置模块进行通讯，控制校正脉冲发生装置模块输出一定幅值、一定频率的校正脉冲，并将输出脉冲的波形和幅值显示在显示器上。

在一种可能实施例中，校正脉冲发生装置模块的功能是根据计算机的控制，调节产生幅值、频率可变的校正脉冲。在使用时可连续运行也可运行后退出。输出的脉冲根据不同的情况可正脉冲输出也可负脉冲输出。

在上述示例中，校正脉冲的上升时间小于60nS；校正脉冲幅值调节范围为10mV-10V，10V-50V；粗调可分为二档0db与-20db；细调范围为10%-110%。

进一步，校正脉冲发生装置模块的校正脉冲频率调节范围为0.1MHZ-30MHZ；内部的校准脉冲发生器输出内阻小于100欧。校准脉冲幅值的误差在正负百分之一。

在一种可能实施例中，高频功能放大器是对校准脉冲进行功率放大，以满足在注入不同电容的情况下，获得一定幅值和功率的脉冲输出。

在上述示例中，高频功率放大器的频率为0.1MHZ-30MHZ；输出功率为大于100W；输入驻波为1.5：1，当输入驻波为1，代表从校正脉冲发生装置输入的脉冲全部被输出，无任何能耗损失。

进一步，高频功率放大器的源阻抗为50欧。

在一种可能实施例中，局部放电地电波模拟装置为柜体结构，柜体的材料采用2毫米的钢板。柜内包括可变电容4和绝缘子5；可变电容4一端接地，可变电容4一端接地，在远离可变电容4的柜体顶部开设有通孔，绝缘子5安装在柜体顶部的通孔中，可变电容4另一端穿过所述绝缘子5内部通孔与开关第一端相连接。主要是起绝缘作用。

在上述示例中，可变电容值有1000pF、2000pF、5000pF、10000pF。

进一步，绝缘子的耐压大于1000伏；绝缘子对地电容小于10pF。

在一种可能实施例中，地电波TEV传感器7的频带范围为0兆到100兆。

在一种可能实施例中，高频CT传感器8的频带范围为0兆到10兆。

通过以上实施例，本申请具有以下有益效果，解决了只校验局部放电仪的主机而没有校验地电波传感器，不能反映局部放电仪的整体性能，设置了地电波校准脉冲发生装置，模拟实际的局部放电TEV信号，无论从脉冲的上升沿、脉冲宽度还是脉冲的持续时间都做到和真正的局部放电TEV信号相近似。为了扩大校验的动态范围，产生50V的脉冲幅值信号，设置有高频信号功率放大器。为了模拟试验现场信号的产生后传输，还设置了一套地电波模拟放电装置，并将TEV传感器置于合适位置，不仅校验仪器还可校验TEV传感器，实现了测试仪器的整体校验。根据调节注入的脉冲幅值和注入电容值以获得不同的注入电量，读取局部放电仪的显示局放量，可以准确测得局部放电仪的灵敏度和线性度误差，进而解决局部放电仪测试的灵敏度和线性误差与实际误差较大的问题。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种局部放电仪的校验系统，其特征在于，所述系统包括计算机、校正脉冲发生装置模块、高频功率放大器模块、开关以及局部放电地电波模拟装置；

所述计算机与所述校正脉冲发生装置模块耦接，所述校正脉冲发生装置模块与所述高频功率放大器模块耦接，所述高频功率放大器模块与所述开关相连接，所述开关与所述局部放电地电波模拟装置相连接，所述局部放电地电波模拟装置是柜体结构，柜体的一侧设置有地电波TEV传感器（7），所述地电波TEV传感器（7）与局放仪一端相连，柜体的另一侧设置有高频CT传感器（8），所述高频CT传感器（8）与局放仪另一端相连，以便于校验局部放电仪的局部放电量。

2.根据权利要求1所述的校验系统，其特征在于，所述校正脉冲发生装置模块包括高频CT校正脉冲发生装置，所述高频功率放大器模块包括第一高频功率放大器，所述开关为单刀双掷开关，分为第一端、第二端以及第三端；

所述高频CT校正脉冲发生装置一端与所述计算机耦接，所述高频CT校正脉冲发生装置另一端与所述第一高频功率放大器耦接，所述第一高频功率放大器与所述开关的第二端相连接，所述开关第一端与所述局部放电地电波模拟装置相连接。

3.根据权利要求2所述的校验系统，其特征在于，所述校正脉冲发生装置模块还包括地电波校正脉冲发生装置，所述高频功率放大器模块还包括第二高频功率放大器；

所述地电波校正脉冲发生装置一端与所述计算机耦接，所述地电波校正脉冲发生装置另一端与所述第二高频功率放大器耦接，所述第二高频功率放大器与所述开关的第三端相连接。

4.根据权利要求1所述的校验系统，其特征在于，所述局部放电地电波模拟装置内包括可变电容（4）和绝缘子（5）；所述可变电容（4）一端接地，在远离可变电容（4）的柜体顶部开设有通孔，所述绝缘子（5）安装在柜体顶部的通孔中，所述可变电容（4）另一端穿过所述绝缘子（5）内部通孔与所述开关第一端相连接。

5.根据权利要求1所述的校验系统，其特征在于，所述地电波TEV传感器（7）的频带范围为0兆到100兆。

6.根据权利要求1所述的校验系统，其特征在于，所述高频CT传感器（8）的频带范围为0兆到10兆。

7.根据权利要求1所述的校验系统，其特征在于，所述校正脉冲发生装置模块的校正脉冲频率在0.1兆赫至30兆赫范围内。

8.根据权利要求4所述的校验系统，其特征在于，所述可变电容（4）值为以下任意一种：1000pF、2000pF、5000pF、10000pF。

9.根据权利要求1所述的校验系统，其特征在于，所述计算机与所述校正脉冲发生装置模块通过USB耦合连接。

10.根据权利要求1所述的校验系统，其特征在于，所述高频功率放大器模块的频率在0.1兆赫至30兆赫范围内。

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