一种局部放电高频电流检测装置的制作方法

本实用新型属于高压电气设备局部放电检测技术领域，涉及一种局部放电高频电流检测装置。

背景技术：

局部放电是绝缘介质中由于局部缺陷而造成的非贯穿性放电现象，高压电力设备在制造和运行过程中产生的局部缺陷(如气泡、裂缝、悬浮金属颗粒和电极毛刺等)会导致电气设备在一定运行状态下发生局部放电故障。局部放电是变压器、GIS、电缆等电气设备长期运行中绝缘裂化的一个重要征兆。如果设备局部放电故障一直未被发现和处理最终可能导致电气设备发生灾难性的故障。局部放电检测能有效的反映变压器内部的绝缘故障，尤其是对突发性故障的早期发现比介损测量和色谱分析以及气体分析等方法有效得多。

在电力设备局部放电故障检测与诊断技术的研究领域，一般借助高频电流传感器进行相关放电特征的研究，传统的对高频电流传感器的标定没有确的切方法，所测量的电流的频率范围也十分有限，尤其是在高频段可能会出现信号失真的问题，这些问题的解决对电力设备局部放电故障检测与诊断具有十分深远的意义。

因此，需要一种新的局部放电高频电流检测装置以解决上述问题。

技术实现要素：

实用新型目的：为了克服现有技术中存在的问题，提供一种局部放电高频电流检测装置。

为解决上述技术问题，本实用新型的局部放电高频电流检测装置所采用的技术方案为：

一种局部放电高频电流检测装置，包括波形信号发生器、示波器、无感电阻、注入电容C₀、测试工装和高频电流互感器，所述高频电流互感器设置在所述测试工装内，所述波形信号发生器的正极连接所述测试工装的信号输入端，所述注入电容C₀和无感电阻的一端均连接所述测试工装的信号输出端，所述注入电容C₀和无感电阻的另一端均连接所述波形信号发生器的负极，所述无感电阻和高频电流互感器均连接所述示波器。

更进一步的，所述注入电容C₀为高频陶瓷电容。其容量为100pF±2％，当波形信号发生器为陡脉冲发生器时，陡脉冲发生器输出脉冲电压，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的局部放电信号，并由被测仪器(含HFCT)检测试验回路中的脉冲电流。其中，HFCT为高频电流互感器。

更进一步的，还包括自检回路，所述自检回路与所述高频电流互感器并联，所述自检回路包括控制器、脉冲发生器和单刀双掷开关，所述单刀双掷开关的不动端连接所述控制器，所述单刀双掷开关的两个动端分别连接脉冲发生器和波形信号发生器。单刀双掷开关通过连接波形信号发生器或脉冲发生器实现正常模式和自检模式的切换。

更进一步的，还包括匹配装置，所述测试工装连接所述匹配装置。

更进一步的，所述无感电阻的阻值与匹配装置的阻抗相匹配。标定系统匹配较好。

更进一步的，所述波形信号发生器通过高频同轴馈线与测试工装的信号输入端连接，所述匹配装置与高频同轴馈线阻抗匹配。标定系统匹配更好。

更进一步的，所述匹配装置为无感电阻。匹配容易，效果更好。其中，无感电阻的阻抗为50欧姆。

更进一步的，所述波形信号发生器为正弦信号发生器或陡脉冲发生器。

有益效果：本实用新型的局部放电高频电流检测装置屏蔽效能高，测试结果稳定，受外界环境干扰小；工作带宽和场强范围广，可对传感器传输阻抗、系统检测频带、系统灵敏度、系统线性度、系统抗干扰性能等进行标定。对高频电流检测仪测量局部放电具有重大意义。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是实施例2电流传感器传输阻抗试验的接线示意图；

图3是实施例3系统检测频率检测试验的接线示意图；

图4是实施例4系统灵敏度检测试验的接线示意图；

图5是实施例5系统线性度检测试验的接线示意图；

图6是实施例2中3～60MHz频带范围传感器传输阻抗测试效果图；

图7是实施例2中0～100MHz频带范围传感器传输阻抗测试效果图；

其中：U_s为正弦信号发生器、R₀为无感电阻、M₁为示波器、M₀为被检仪器、U_p为陡脉冲发生器、C₀为注入电容、R_s为负载电阻。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

实施例1

请参阅图1所示，本实用新型的局部放电高频电流检测系统，将被检对象置于测试工装中检测，包括波形信号发生器、无感电阻和注入电容组成的检测回路，以及检测无感电阻两端电压值的示波器。测试工装内设有输出端经高频电流互感器与示波器连接的高频电流传感器。其中，波形信号发生器可生成任意波形。HFCT即为高频电流传感器。

其中，当波形信号发生器为陡脉冲发生器时，陡脉冲发生器输出脉冲电压，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的局部放电信号，并由被测仪器(含HFCT)检测试验回路中的脉冲电流。注入电容C₀宜选用高频陶瓷电容，其容量为100pF±2％。

波形信号发生器通过同轴电缆连接到测试工装，然后串联无感电阻或注入电容C₀回到信号源的负极。

测试工装基于同轴对称性传输线原理，放大同轴传输线外皮与中心线间距，并连接匹配装置。匹配装置为50欧姆无感电阻，且与高频同轴馈线阻抗匹配。其中，无感电阻阻值与匹配装置阻抗相匹配。

波形信号发生器通过高频同轴馈线与测试工装的信号输入端连接。匹配装置阻抗与高频同轴馈线阻抗相匹配。匹配装置抗阻为50欧姆。

该装置还包括在高频电流互感器信号输入端并联的自检回路。自检回路包括控制器、脉冲发生器和单刀双掷开关，单刀双掷开关通过连接外部高频信号端或脉冲发生器端实现正常模式和自检模式的切换。

电磁耦合法也可以称作高频CT法或脉冲电流法，是一种测量电缆设备局部放电广泛应用的方法。电磁耦合法主要应用了一个类似于传统的罗戈夫斯基线圈的电流耦合器。它采用高频铁氧体磁性材料作磁芯，可以做成环状，也可以做成两个半圆环，经铰链及忙箍形成一个圆环。经专门的设计可使其具有较宽的频带，以利于提高灵敏度和更完整地采集放电信号。当高压设备发生局部放电时，在低压侧接地引线上会有相应的脉冲电流流过。电磁耦合法的基本原理就是将罗戈夫斯基线圈放在电缆终端或连接头上，穿过电缆屏蔽层的接地线，通过感应流过电缆屏蔽层的局放脉冲电流来检测局放。

由于电磁耦合法是将电力电缆接地线中的局部放电电流信号通过电磁耦合线圈与测量回路相连，而不需要在高压端通过耦合电容器来取得局部放电信号，因此适合用于电缆敷设后的交接验收试验和运行中的在线监测。此外电磁耦合法是通过电磁耦合来测量局部放电电流，由于在高压电缆和测量回路间没有直接的电气连接，从而能很好的抑制噪声。同时由于外界干扰噪声信号与局部放电信号幅频特性不同，因此采集的信号经前置放大器处理后，可用频谱分析法判断和识别。

本实用新型的示波器，其采样率可为200MHz—2GHz可调，其中，注入电容选用100pF±2％的高频陶瓷电容。波形信号发生器为安捷伦标定信号源，其各项参数为：峰值电平：10V。脉冲上升沿时间：不大于5ns。信号发生频率：0～120Hz(可调)。输出信号端口：BNC供电，持续工作时间：可满足长时间运行状态。由以上参数可知，此任意波形发生器发生器符合要求，当示波器通道采用DC50欧匹配状态，则信号源输出幅值不能大于示波器量程或采用加衰减器处理。

实施例2传感器传输阻抗试验

结合图1、图2所示，信号发生器U_s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10mA～30mA的正弦电流信号。在1MHz～120MHz范围内调整频率，用示波器同时测量不同频率f下被检传感器(HFCT)的输出电压V₂(f)及无感电阻R₀两端的电压V₁(f)，按式(1)求得该频率下的传输阻抗值。

Z(f)＝R₀(V₂(f)/V₁(f)) (1)

式中：Z(f)—输入正弦信号频率f下的传输阻抗值；

R₀—电阻；

V₂(f)—输入正弦信号频率f下被检传感器的输出电压；

V₁(f)—输入正弦信号频率f下无感电阻R₀两端的输出电压。

图6是3～60MHz频带范围传感器传输阻抗测试效果图，图7是0～100MHz频带范围传感器传输阻抗测试效果图。

实施例3检测仪检测频率试验

结合图1、图3所示，信号发生器U_s输出频率可调的电压，通过R₀(R₀宜为50Ω±0.2％的无感电阻)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。在0.5MHz～50MHz范围内调整频率，通过示波器测量电阻R₀两端的电压监视电流，在调整频率时保持电流不变。被检仪器(含HFCT)显示最大读数(或者模拟信号端口输出最大幅度)时所对应的频率应位于3MHz～30MHz频段内，且6dB带宽不应小于2MHz。

实施例4灵敏度试验

结合图1、图4所示，陡脉冲发生器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，并由被测仪器(含HFCT)检测试验回路中的脉冲电流。当Q为50pC时，被测仪器应以不低于2:1的信噪比显示局部放电脉冲。信噪比越高，表明仪器的检测灵敏度越高。

实施例5线性度试验

线性度试验接线图结合图1、图4所示。

通过调节陡脉冲发生器U_p输出的电压幅度，产生约为10pC和1000pC的视在电荷量Q₁和Q₂，分别进行试验，记录被测仪器(含HFCT)所显示的测量信号幅值V₁和V₂。

如果检测仪显示的信号幅度为线性刻度值(例如mV单位)，则线性度误差按式(2)计算：

ε＝abs(1-(V₂/V₁)/(Q₂/Q₁))×100 (2)

注：式中V1、V2单位为mV。

如果检测仪显示的信号幅度为对数刻度值(例如dB单位)，则线性度误差按式(3)计算：

注：式中V1、V2单位为dBmV。

(2)～(3)式中：

ε—线性度误差％；

V₂—输入视在电荷量Q₂时被测仪器所显示的信号幅值；

V₁—输入视在电荷量Q₁时被测仪器所显示的信号幅值；

Q₂—5000pC视在电荷量；

Q₁—50pC视在电荷量。

实施例6抗干扰性能试验

结合图1、图5所示，通过陡脉冲发生器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，同时用正弦信号发生器U_s经R_s(50Ω)产生不同频率的干扰电流，同时施加到被检传感(HFCT)的输入端。在任意给定频率干扰电流的情况下，允许调整被测仪器滤波功能。当被测视在电荷量Q为50pC、干扰电流I_s的峰-峰值为25mA时，被测仪器均能以不低于2:1的信噪比显示被测脉冲信号。

干扰电流的频率宜选择50kHz、500kHz、1MHz、2MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz、25MHz、30MHz、35MHz、40MHz。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。