一种多参数特高频传感器性能综合评价方法与流程

本发明涉及输变电设备技术领域，具体涉及一种多参数特高频传感器性能综合评价方法。

背景技术：

局部放电测量中，特高频局部放电检测作为一种新兴的局部放电检测方法，在各类设备特别是GIS设备中得到了广泛应用，目前在运的10座特高压交流变电站的1000kV GIS(Hybrid Gas Insulated Switchgear)，HGIS)全部安装了特高频局部放电在线监测系统。它的优点是基于无线电磁波辐射接收原理，灵敏度较高，不影响设备正常运行。

目前存在部分特征参数来评价局部放电检测用特高频传感器，如等效高度测量，局部放电检测有效性验证等，但是目前方法都比较单一，而且并没有给出适当的等级划分标准。以建立模型考察特高频有效性为例，放电模型具有差异性，目前主要模型有变压器和GIS，放电故障有悬浮电极，金属颗粒和尖板放电。但是除了模型差异以外，放电本身具有随机性，所以测试结果难以高度一致化复现，对于等效高度的测试，虽然弥补了试验结果难以复现的问题，但是实验室条件测试环境难以完全等效复杂的现场环境，单一依靠等效高度也并不合适。

因此，需要提供一种能够综合多个测试参数在内的传感器评价方法，从而较客观全面的评价传感器接收性能。

技术实现要素：

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种多参数特高频传感器性能综合评价方法。

本发明的技术方案是：

所述方法包括：

采用GTEM小室对待测特高频传感器进行等效高度测试和灵敏度测试；

采用网络分析仪对所述待测特高频传感器进行驻波比测试；

采用GIS作为测试模型对所述待测特高频传感器进行故障模型信噪比测试。

优选的，所述等效高度测试包括：

步骤11：将参考探针天线置于所述GTEM小室的测试区域的中心，调节脉冲源输出第一 脉冲波形，通过示波器记录所述参考探针天线的输出波形和傅里叶分解后的频域-幅值曲线；

步骤12：将待测特高频传感器置于所述GTEM小室的测试区域内，调节脉冲源输出所述第一脉冲波形，通过示波器记录待测特高频传感器的输出波形和傅里叶分解后的频域-幅值曲线；

步骤13：比较所述待测特高频传感器的频域-幅值曲线和所述参考探针天线的频域幅值曲线，得到所述待测特高频传感器的频域-等效高度曲线；

步骤14：获取所述频域-等效高度曲线中300MHz～1500MHz内等效高度的最小值H_min、最大值H_max和平均值H_ave；

步骤15：确定等效高度的频带，所述频带为频域-等效高度曲线中等效高度大于0.707×H_max的区域的频率范围；

优选的，所述灵敏度测试包括：

步骤21：将待测特高频传感器置于所述GTEM小室的测试区域内，调节脉冲源输出第一脉冲波形，通过示波器记录待测特高频传感器的输出波形；

步骤22：逐步降低所述第一脉冲波形的幅值，直至脉冲源输出为0；通过示波器记录同一幅值下待测特高频传感器的任意两组输出波形；采用互相关函数计算所述两组输出波形的互相关系数；

步骤23：依据不同的第一脉冲波形的幅值及其互相关系数，构建幅值-互相关系数曲线；

步骤24：依据所述幅值-互相关系数曲线确定待测特高频传感器的最小可识别电压；

待测特高频传感器的灵敏度为对所述最小可识别电压进行积分计算后得到的在该最小可识别电压下测试区域的电场；

优选的，所述步骤24中最小可识别电压为幅值-互相关系数曲线中与数值大于0.3且最接近0.3的相互关系数对应的电压；

优选的，所述驻波比测试包括：

将所述待测特高频传感器接入网络分析仪，在待测特高频传感器的接收面上敷设吸波材料；通过所述网络分析仪对待测特高频传感器进行驻波比测试，得到驻波比曲线；记录所述驻波比曲线的最大值、平均值，以及大于预置驻波比值的频率范围；

优选的，所述故障模型信噪比测试包括：

步骤31：在所述GIS内部放置尖板放电故障模型；

步骤32：向所述GIS腔体内注入SF₆气体；

步骤33：采用脉冲电流法测试GIS中接地线上的放电量；

步骤34：将所述待测特高频传感器放置在所述GIS的盆式绝缘子上，通过示波器记录待测特高频传感器的输出波形；

步骤35：向所述GIS施加电压，采集所述接地线的放电量：

若放电量小于放电量下限值，则继续向GIS施加电压；

若放电量大于放电量上限值，则停止向GIS施加电压；

步骤36：依据测特高频传感器的输出波形，计算测特高频传感器的信噪比；

步骤37：将所述GIS的电压将至为0，抽出SF₆气体后，将所述尖板放电故障模型替换为悬浮电位放电模型或者悬浮颗粒放电模型或者电晕放电模型，重复执行步骤32-步骤36。

与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：

本发明提供的一种多参数特高频传感器性能综合评价方法，从等效高度、驻波比、灵敏度和故障模型信噪比四个方面综合评价特高频传感器的性能。其中，等效高度能直接反映特高频传感器对信号的响应能力，驻波比能反映特高频传感器阻抗的匹配程度，灵敏度能衡量特高频传感器对现场微小局部放电信号的识别能力，故障模型信噪比能很好的模拟现场工作情况，考察特高频传感器在现场汇总的工作水平。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1：本发明实施例中一种多参数特高频传感器性能综合评价方法流程图；

图2：本发明实施例中等效高度测试原理图；

图3：本发明实施例中等效高度测试结果示意图；

图4：本发明实施例中驻波比测试原理图；

图5：本发明实施例中驻波比测试结果示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提供的一种多参数特高频传感器性能综合评价方法的实施例如图1所示，包含了 等效高度测试、灵敏度测试、驻波比测试和故障模型信噪比测试四个参数的评价，具体为：

①：采用GTEM小室对待测特高频传感器进行等效高度测试。

②：采用GTEM小室对待测特高频传感器进行灵敏度测试。

③：采用网络分析仪对待测特高频传感器进行驻波比测试。

④：采用GIS作为测试模型对待测特高频传感器进行故障模型信噪比测试。

一、等效高度测试

1、如图2所示，将参考探针天线置于GTEM小室的测试区域的中心，调节脉冲源输出第一脉冲波形，通过示波器记录所述参考探针天线的输出波形和傅里叶分解后的频域-幅值曲线。

本实施例中第一脉冲波形为幅值50V，脉宽3.5ns的脉冲波形。

2、将待测特高频传感器置于GTEM小室的测试区域内，调节脉冲源输出第一脉冲波形，通过示波器记录待测特高频传感器的输出波形和傅里叶分解后的频域-幅值曲线。

3、比较待测特高频传感器的频域-幅值曲线和参考探针天线的频域幅值曲线，得到待测特高频传感器的频域-等效高度曲线，如图3所示。

4、获取频域-等效高度曲线中300MHz～1500MHz内等效高度的最小值H_min、最大值H_max和平均值H_ave。

5、确定等效高度的频带，频带为频域-等效高度曲线中等效高度大于0.707×H_max的区域的频率范围，即确定3dB通频带。

如图3所示等效高度测试结果，其中300MHz～1500MHz内平均等效高度为18.64mm，最小值为5mm，有效频带为720MHz～1300MHz，频率宽度为580MHz。

二、灵敏度测试

1、在等效高度测试的基础上保持待测特高频传感器的位置不变，即将待测特高频传感器置于GTEM小室的测试区域内，调节脉冲源输出第一脉冲波形，通过示波器记录待测特高频传感器的输出波形。

本实施例中第一脉冲波形为幅值50V，脉宽3.5ns的脉冲波形。

2、逐步降低第一脉冲波形的幅值，直至脉冲源输出为0；通过示波器记录同一幅值下待测特高频传感器的任意两组输出波形；采用互相关函数计算两组输出波形的互相关系数。

3、依据不同的第一脉冲波形的幅值及其互相关系数，构建幅值-互相关系数曲线。

4、依据幅值-互相关系数曲线确定待测特高频传感器的最小可识别电压。

本实施例中最小可识别电压为幅值-互相关系数曲线中与数值大于0.3且最接近0.3的相互关系数对应的电压。

待测特高频传感器的灵敏度为对最小可识别电压进行积分计算后得到的在该最小可识别电压下测试区域的电场。

三、驻波比测试

如图4所示，将待测特高频传感器接入网络分析仪，在待测特高频传感器的接收面上敷设吸波材料；通过网络分析仪对待测特高频传感器进行驻波比测试，得到驻波比曲线；记录驻波比曲线的最大值、平均值，以及大于预置驻波比值的频率范围。

本实施例中，预置驻波比值为5。驻波比测试结果如图5所示，300MHz～1500MHz内最大值为3，平均值为1.65，驻波比大于5的频率范围为0。

四、故障模型信噪比测试

1、在GIS内部放置尖板放电故障模型。

2、向GIS腔体内注入SF₆气体。

3、采用脉冲电流法测试GIS中接地线上的放电量。

4、将待测特高频传感器放置在GIS的盆式绝缘子上，通过示波器记录待测特高频传感器的输出波形。

5、向GIS施加电压，采集所述接地线的放电量：

若放电量小于放电量下限值，则继续向GIS施加电压；若放电量大于放电量上限值，则停止向GIS施加电压。

本实施例中若放电量小于10pc则继续加压，若放电量大于200pc或者超过220kV则停止加压，将电压稳定在放电量为100pc左右。

6、依据测特高频传感器的输出波形，计算测特高频传感器的信噪比。

7、将GIS的电压将至为0，抽出SF₆气体后，将尖板放电故障模型替换为悬浮电位放电模型或者悬浮颗粒放电模型或者电晕放电模型，重复执行步骤2-6。

本实施例中采用220kVGIS。

本实施例中待测特高频传感器各级别的评价指标如表1所示：

表1

其中，一级为最好，三级为最差(不合格)，对某个待测特高频传感器判定级别时，以等效高度、灵敏度、驻波比和故障模型信噪比的测试结果中的最差一项测试所在级别作为该待测特高频传感器的最终分级。

最后应当说明的是：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。基于本申请中的实施例，本领域谱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，都属于本申请保护的范围。