一种基于高频电流法局部放电检测仪的考核校验装置的制作方法

本实用新型涉及高压检测技术领域，具体涉及一种高频电流法局部放电检测仪的考核校验装置及设计方法。

背景技术：

在高压检测技术领域，电力设备内部出现局放，产生的脉冲电流通过接地引下线引到地下，同时电流流过接地线将会带动磁场的变化，通过将高频传感器夹在接地引下线上，高频传感器内部线圈在电磁感应的作用下，转换成电信号到局放检测仪器上。但由于高频局放测试仪性能良莠不齐，缺乏统一的性能校验平台，大大影响了电力设备局放检测结果的有效性和可靠性，对电力设备的安全运行会带来重大隐患，因此设计一种高频电流法局部放电检测仪的考核校验设计方法具有重大意义。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种高频电流法局部放电检测仪的考核校验装置。

一种基于高频电流法局部放电检测仪的考核校验装置，所述的装置包括信号激励源、匹配电阻R₀、注入电容C₀、第一金属测试杆、第二金属测试杆、示波器、50Ω同轴电缆，被测仪器包括局放检测仪和高频传感器；所述的信号激励源为装置内置信号源，分为正弦波信号源和脉冲标定源；所述的匹配电阻R₀串接正弦波信号源和第一金属测试杆组合形成正弦信号回路；所述的注入电容C₀串接脉冲标定源和第二金属测试杆组合形成脉冲信号回路；所述的两根金属测试杆用作传输高频电流信号；所述的高频传感器(HFCT)穿心套入金属测试杆，高频传感器输出端连接至示波器或局放检测仪；示波器高阻电压探头与所述的匹配电阻两端连接，高频传感器与局放检测仪连接采用50Ω同轴电缆。

所述的信号激励源分为正弦波信号源和脉冲标定源，可以为考核校验装置提供幅值、频率可调的连续正弦波信号、脉冲信号；所述的正弦波信号波形输出幅值0～10V可调，输出频率50kHz～120MHz可调；所述的脉冲信号输出幅值1mV～10V可调，脉冲信号上升沿时间(10％～90％)不大于5ns，衰减时间(90％～10％)不小于200ns。所述信号激励源外设有控制面板，所述的控制面板设有电源及开关、接线及接口、显示部分、按键四部分；所述的电源及开关为内部信号激励源供电接口和控制开关；所述的接线及接口用于内部信号激励源信号输出接口，可输出正弦信号、脉冲信号、同步信号；所述显示部分为内部信号激励源输出信号幅值、频率等参数显示；所述的按键为控制内部信号激励源输出的信号波形、幅值、频率等。

所述的匹配电阻R₀为无感电阻，阻值大小为50Ω±0.2％，匹配电阻串接正弦波信号源和金属测试杆组合形成正弦信号回路，在回路中产生正弦电流信号，用于传感器传输阻抗、检测频率、抗干扰性能等项目试验。

所述的注入电容C₀为高频陶瓷电容，电容大小为100pF±2％，注入电容C₀串接脉冲标定源和金属测试杆组合形成脉冲信号回路，在回路中产生脉冲电流信号，用于检测灵敏度、线性度、抗干扰性能、脉冲计数、诊断识别等项目试验。

所述金属测试杆有两根，分别应用于正弦信号回路和脉冲信号回路，用作传输高频电流信号并接地，杆体本身采用金属铜制作，具有良好的导电性能，电阻率低，信号衰减小。

所述的示波器用于采集匹配电阻两端和高频传感器采集的电压信号，信号测量带宽不低于100MHz。

所述的50Ω同轴电缆用于连接各回路，作为信号传输引线。

所述的高频传感器用于采集信号回路的高频电流信号，通过50Ω同轴电缆信号引线传输到局放检测仪。

本实用新型所产生的效益

本实用新型调试简单快速、测试过程方便快捷，测试项目包括：传感器传输阻抗、检测频带、灵敏度、线性度、稳定性、抗干扰性等试验，并能自由选择内置信号源与外置信号源进行信号输入，适用于电力检测行业中高频局部放电检测仪的例行维护、测试、校验等场合。

附图说明

图1为高频电流法局部放电检测仪校验装置原理图；

图2为传感器传输阻抗试验接线图；

图3为检测频率试验接线图；

图4为灵敏度、线性度试验及稳定性测试接线图；

图5为抗干扰性能试验接线图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于高频电流法局部放电检测仪的考核校验装置，所述的装置包括信号激励源、匹配电阻R₀3、注入电容C₀4、第一金属测试杆、第二金属测试杆、示波器7、50Ω同轴电缆9，被测仪器包括局放检测仪6和高频传感器5；所述的信号激励源为装置内置信号源，分为正弦波信号源1和脉冲标定源2；所述的匹配电阻R₀串接正弦波信号源和第一金属测试杆组合形成正弦信号回路；所述的注入电容C₀串接脉冲标定源和第二金属测试杆组合形成脉冲信号回路；所述的两根金属测试杆用作传输高频电流信号；所述的高频传感器(HFCT)穿心套入金属测试杆，高频传感器输出端连接至示波器或局放检测仪；示波器高阻电压探头与所述的匹配电阻两端连接。

所述的信号激励源分为正弦波信号源1和脉冲标定源2，可以为考核校验装置提供幅值、频率可调的连续正弦波信号、脉冲信号；所述的正弦波信号波形输出幅值0～10V可调，输出频率50kHz～120MHz可调；所述的脉冲信号输出幅值1mV～10V可调，脉冲信号上升沿时间(10％～90％)不大于5ns，衰减时间(90％～10％)不小于200ns。所述信号激励源外设有控制面板，所述的控制面板设有电源及开关、接线及接口、显示部分、按键四部分；所述的电源及开关为内部信号激励源供电接口和控制开关；所述的接线及接口用于内部信号激励源信号输出接口，可输出正弦信号、脉冲信号、同步信号；所述显示部分为内部信号激励源输出信号幅值、频率等参数显示；所述的按键为控制内部信号激励源输出的信号波形、幅值、频率等。

所述的匹配电阻R₀为无感电阻，阻值大小为50Ω±0.2％，匹配电阻串接正弦波信号源和金属测试杆组合形成正弦信号回路，在回路中产生正弦电流信号，用于传感器传输阻抗、检测频率、抗干扰性能等项目试验。

所述的注入电容C₀为高频陶瓷电容，电容大小为100pF±2％，注入电容C₀串接脉冲标定源和金属测试杆组合形成脉冲信号回路，在回路中产生脉冲电流信号，用于检测灵敏度、线性度、抗干扰性能、脉冲计数、诊断识别等项目试验。

所述金属测试杆有两根，分别应用于正弦信号回路和脉冲信号回路，用作传输高频电流信号并接地，杆体本身采用金属铜制作，具有良好的导电性能，电阻率低，信号衰减小。

所述的示波器用于采集匹配电阻两端和高频传感器采集的电压信号，信号测量带宽不低于100MHz。

所述的50Ω同轴电缆用于连接各回路，作为信号传输引线。

所述的高频传感器用于采集信号回路的高频电流信号，通过50Ω同轴电缆信号引线传输到局放检测仪。

基于上述高频电流法局部放电检测仪的考核校验装置的考核校验设计方法，具体方法包括：

如图2所示，传感器传输阻抗测试

选择正弦波信号源1输入正弦信号，高频传感器通过信号电缆连接至示波器，匹配电阻R₀两端端通过信号电缆连接至示波器高阻电压探头。

步骤一：调节正弦波信号源输出频率可调的电压，在正弦信号回路中产生相应频率的、峰峰值介于10mA-30mA的正弦电流信号；

步骤二：在3MHz～30MHz范围内调节正弦波信号源输出频率，用示波器同时测量不同频率f下高频传感器(HFCT)的输出电压V₂(f)及匹配电阻R₀两端的电压V₁(f)；

步骤三：根据公式Z(f)＝R₀(V₂(f)/V₁(f))计算该频率下传感器的传输阻抗。

结论：若高频传感器在3MHz～30MHz频段范围内的传输阻抗不小于5Mv/mA，则该传感器符合性能考核要求。

如图3所示，检测频带测试

选择正弦波信号源输入正弦信号，高频传感器通过信号电缆连接至局放检测仪，匹配电阻R₀两端通过信号电缆连接至示波器高阻电压探头。

步骤一：调节正弦波信号源输出频率可调的电压，在试验回路中产生相应频率的、峰峰值介于5mA-10mA的正弦电流信号；

步骤二：在0.5MHz～50MHz范围内改变正弦波信号的频率，通过示波器测量匹配电阻R₀两端的电压，监视回路电流，在调整频率时保持电流不变；

步骤三：找出局放检测仪(含HFCT)显示的最大读数(或者模拟信号端口输出最大幅度)时所对应的频率f。

结论：若频率f位于3MHz～30MHz的频段内且6dB带宽不小于2MHz，则该仪器满足性能考核要求。

如图4所示，灵敏度测试

选择脉冲标定源输入脉冲信号，高频传感器通过信号电缆连接至局放检测仪。

步骤一：调节脉冲标定源U_p输出脉冲电压，通过注入电容C₀在试验回路中产生脉冲电流，模拟视在电荷量为Q(U_p×C₀)的局部放电信号；

步骤二：由局放检测仪(含HFCT)检测试验回路的脉冲电流，找出当Q为50pC时，局放检测仪所检测信号的信噪比。

结论：若局放检测仪信噪比不低于2:1，则该仪器满足性能考核要求,信噪比越高，表明仪器检测灵敏度越高。

线性度误差测试

选择脉冲标定源输入脉冲信号，高频传感器通过信号电缆连接至局放检测仪。

步骤一：调节脉冲标定源U_p输出电压幅度，产生约50pC的视在电荷Q₁，记录局放检测仪(含HFCT)所显示的测量信号幅值V₁；

步骤二：调节脉冲标定源U_p输出电压幅度，产生约5000pC的视在电荷Q₂，记录局放检测仪(含HFCT)所显示的测量信号幅值V₂；

步骤三:如果局放检测仪显示的信号幅度为线性刻度值，线性度误差公式为ε＝abs(1-(V₂/V₁)/(Q₂/Q₁))×100；如果局放检测仪显示的信号幅度为对数刻度值，线性度误差公式为abs表示取绝对值；

结论：若局部放电信号的动态范围为40dB时，检测线性度误差不大于15％，则该仪器满足性能考核要求。

稳定性测试

选择脉冲标定源输入信号，高频传感器通过信号电缆连接至局放检测仪。

步骤一：调节脉冲标定源输出恒定幅值的脉冲信号，记下局放检测仪刚开机时的检测信号幅值a；

步骤二：将局放检测仪连续工作1小时，记下此时局放检测仪的检测信号幅值b；

步骤三：根据记录值及公式(|b-a|/a)*100％计算稳定性误差。

结论：若局放检测仪检测到的检测峰值变化不超过正负10％，则符合仪器考核性能要求。

如图5所示，抗干扰性试验

正弦信号源输入正弦波信号，脉冲标定源输入脉冲信号，高频传感器通过信号电缆连接至局放检测仪。

步骤一：通过脉冲标定源U_p和注入电容C₀，在试验回路中产生视在电荷量为Q的高频脉冲电流，同时用正弦波信号源U_s经电阻R₀(50Ω)产生不同频率的干扰电流，同时施加到被测传感器(HFCT)的输入端；

步骤二：在任意给定频率干扰电流的情况下，当被测视在电荷量Q为50pC，干扰电流的峰峰值为25mA时，观察局放检测仪显示的检测信号；

步骤三：改变正弦波信号源频率为50kHz、500kHz、1MHz、2MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz、25MHz、30MHz、35MHz、40MHz，重复上述步骤。

结论：若局放检测仪在不同频率的干扰电流情况下能检测到的信号具有不低于2：1的信噪比，则该仪器抗干扰性能良好。