用于检测局部放电检测仪的检测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于检测局部放电检测仪的检测系统。其中，该系统包括：信号发生器，用于将检测信号输出至横电磁波室；所述横电磁波室，用于基于所述检测信号建立电磁场，其中，所述横电磁波室的盖板上安装有待检测的局部放电检测仪以及传感器，所述待检测的局部放电检测仪以及所述传感器均用于对所述电磁场进行检测；示波器，与所述待检测的局部放电检测仪和所述传感器连接，用于根据所述待检测的局部放电检测仪的第一输出信号以及所述传感器的第二输出信号，得到用于指示所述待检测的局部放电检测仪的性能参数的检测结果。本实用新型解决了现有技术无法检测局部放电检测仪的准确性造成的无法确定检测结果的准确性的技术问题。
【专利说明】
用于检测局部放电检测仪的检测系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电力领域，具体而言，涉及一种用于检测局部放电检测仪的检测 系统。
【背景技术】
[0002] 电力设备内发生局部放电时的电流脉冲（上升沿为ns级）能在内部激励频率高达 数GHz的电磁波，特高频(Ultra High Frequency，UHF)局部放电检测技术就是通过检测这 种电磁波实现局部放电检测的目的。特高频法检测频段高(通常为300M至3000MHz)，具有抗 干扰能力强、检测灵敏度高等优点，可用于电力设备局部放电类缺陷的检测、定位和故障类 型识别。按照无线电频率划分规定，300MHz至3000MHz频带划分为特高频，因此该检测方法 称为特高频法。
[0003] 众所周知，采用特高频法的局部放电检测仪由于其抗干扰能力强、检测灵敏度高 等优点，已经广泛地应用在电力设备的局部放电检测之中，然而，由于电力设备发生局部放 电的情况瞬息万变，多变且难以预见，现有技术中并没有检测局部放电检测仪准确性的方 法，也就无法确定检测结果的准确性。
[0004] 针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型实施例提供了一种用于检测局部放电检测仪的检测系统，以至少解决 现有技术无法检测局部放电检测仪的准确性造成的无法确定检测结果的准确性的技术问 题。
[0006] 根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种用于检测局部放电检测仪的检测 系统，包括:信号发生器，用于将检测信号输出至横电磁波室;所述横电磁波室，用于基于所 述检测信号建立电磁场，其中，所述横电磁波室的盖板上安装有待检测的局部放电检测仪 以及传感器，所述待检测的局部放电检测仪以及所述传感器均用于对所述电磁场进行检 测;示波器，与所述待检测的局部放电检测仪和所述传感器连接，用于根据所述待检测的局 部放电检测仪的第一输出信号以及所述传感器的第二输出信号，得到用于指示所述待检测 的局部放电检测仪的性能参数的检测结果。
[0007] 进一步地，所述性能参数至少包括以下一种或几种:平均有效高度、检测灵敏度以 及动态范围。
[0008] 进一步地，所述横电磁波室的所述盖板上设置有开口，所述待检测的局部放电检 测仪和所述传感器均设置在所述开口中。
[0009] 进一步地，所述横电磁波室的输入端采用N型同轴接头，所述横电磁波室内安装有 尖劈状的吸波材料。
[0010] 进一步地，所述传感器为单极标准探针传感器，其中，所述单极标准探针传感器包 括SM接头，以及设置在所述SM接头上的接地板和绝缘介质。
[0011] 进一步地，所述系统还包括:与所述示波器连接的计算机，用于控制所述信号发生 器输出所述检测信号，以及分析所述检测结果。
[0012] 进一步地，所述待检测的局部放电检测仪为用于耦合300MHz至3000MHz的特高频 电磁波信号的特高频局部放电带电检测仪器。
[0013] 进一步地，所述横电磁波室的电压驻波比在80MHz至2000MHz的范围内。
[0014]进一步地，所述检测信号的脉冲上升沿小于等于400ps，所述检测信号的脉冲宽度 大于等于l〇ns。
[0015] 进一步地，所述示波器的模拟带宽大于等于2GHz，所述示波器的采样频率大于等 于lOGsps。
[0016] 在本实用新型实施例中，采用设置的信号发生器、横电磁波室以及示波器方式，通 过利用信号发生器发出可控的检测信号，由横电磁波室基于检测信号建立电磁场，进而由 示波器根据待检测的局部放电检测仪的第一输出信号以及传感器的第二输出信号，得到用 于指示待检测的局部放电检测仪的性能参数的检测结果，达到了检测待检测的局部放电检 测仪的性能参数的目的，从而实现了增加局部放电检测仪的准确性的技术效果，进而解决 了现有技术无法检测局部放电检测仪的准确性造成的无法确定检测结果的准确性的技术 问题。
【附图说明】
[0017] 此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分， 本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当 限定。在附图中：
[0018] 图1是根据本实用新型实施例的一种可选的用于检测局部放电检测仪的检测系统 的结构示意图；
[0019] 图2是根据本实用新型实施例的一种可选的传感器的结构示意图；
[0020] 图3是根据本实用新型实施例的另一种可选的用于检测局部放电检测仪的检测系 统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021] 为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实 施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的 实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实 施例，本领域普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，都应 当属于本实用新型保护的范围。
[0022] 需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语"第一"、 "第二"等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样 使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这 里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语"包括"和"具有"以及他们的任何变形，意 图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备 不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、 方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0023] 根据本实用新型实施例，提供了一种用于检测局部放电检测仪的检测系统的实施 例。图1是根据本实用新型实施例的用于检测局部放电检测仪的检测系统的结构示意图，如 图1所示，用于检测局部放电检测仪的检测系统包括如下组成部分:信号发生器102、横电磁 波室104以及示波器106。
[0024] 其中，信号发生器102，用于将检测信号输出至横电磁波室104;所述横电磁波室 104,用于基于所述检测信号建立电磁场，其中，所述横电磁波室104的盖板上安装有待检测 的局部放电检测仪108以及传感器110,所述待检测的局部放电检测仪108以及所述传感器 110均用于对所述电磁场进行检测;示波器106,与所述待检测的局部放电检测仪108和所述 传感器110连接，用于根据所述待检测的局部放电检测仪108的第一输出信号以及所述传感 器110的第二输出信号，得到用于指示所述待检测的局部放电检测仪108的性能参数的检测 结果。
[0025] 在本实用新型实施例中，采用设置的信号发生器102、横电磁波室104以及示波器 106方式，通过利用信号发生器102发出可控的检测信号，由横电磁波室104基于检测信号建 立电磁场，进而由示波器106根据待检测的局部放电检测仪108的第一输出信号以及传感器 110的第二输出信号，得到用于指示待检测的局部放电检测仪108的性能参数的检测结果， 达到了检测待检测的局部放电检测仪108的性能参数的目的，从而实现了增加局部放电检 测仪的准确性的技术效果，进而解决了现有技术无法检测局部放电检测仪的准确性造成的 无法确定检测结果的准确性的技术问题。
[0026] 可选地，所述性能参数至少包括以下一种或几种:平均有效高度、检测灵敏度以及 动态范围。
[0027] 可选地，所述横电磁波室104的所述盖板上设置有开口，所述待检测的局部放电检 测仪108和所述传感器110均设置在所述开口中。
[0028] 可选地，所述横电磁波室104的输入端采用N型同轴接头，所述横电磁波室104内安 装有尖劈状的吸波材料。
[0029] 可选地，如图2所示，所述传感器110为单极标准探针传感器，其中，所述单极标准 探针传感器包括SMA接头202，以及设置在所述SMA接头202上的接地板204和绝缘介质206。
[0030] 可选地，如图3所示，本实用新型实施例的用于检测局部放电检测仪的检测系统还 包括：与所述示波器106连接的计算机302，用于控制所述信号发生器102输出所述检测信 号，以及分析所述检测结果。
[0031] 可选地，所述待检测的局部放电检测仪108为用于耦合300MHz至3000MHz的特高频 电磁波信号的特高频局部放电带电检测仪器。
[0032] 可选地，所述横电磁波室104的电压驻波比在80MHz至2000MHz的范围内。
[0033]可选地，所述检测信号的脉冲上升沿小于等于400ps，所述检测信号的脉冲宽度大 于等于IOns0
[0034]可选地，所述示波器106的模拟带宽大于等于2GHz，所述示波器106的采样频率大 于等于lOGsps。
[0035]下面，本实用新型实施例对用于检测局部放电检测仪的检测系统的检测原理进行 描述：
[0036] (1)检测局部放电检测仪的平均有效高度
[0037] 平均有效高度是表征待检测的局部放电检测仪将局部放电辐射的电磁波能量转 换为电压信号的能力,量纲为mm。平均有效高度H e(f)定义为：
[0038] ⑴
[0039]公式（1)中：f为信号频率;Ei(f)为频率f时传感器入射电磁波的电场强度幅值;U0 (f)为频率f时传感器的输出电压幅值。平均有效高度是指特高频局部放电传感器各频率点 有效高度的累计平均值。
[0040] 测量待检测的局部放电检测仪的平均有效高度时需要将待检测的局部放电检测 仪与用于检测局部放电检测仪的检测系统的相应接口进行连接。
[0041] 通过信号发生器向横电磁波室内注入一定幅值的脉冲信号(相当于上述的检测信 号），在横电磁波室内建立脉冲电磁场，其中，待检测的局部放电检测仪置于横电磁波室顶 部开窗处。横电磁波室的开窗位置选在横电磁波室靠近终端1/3左右的区域，此处空间开阔 且场强分布较均勾。
[0042] 设E(t)为横电磁波室内待检测的局部放电检测仪所在位置处的电场，u(t)为待检 测的局部放电检测仪输出的电压信号。待检测的局部放电检测仪的作用是将入射电场转换 为电压信号输出，根据入射电场和输出电压的关系，即可得到待检测的局部放电检测仪的 传递函数H(f)，该参数反映了待检测的局部放电检测仪的接收局部放电电磁波信号能力的 大小： U(f)
[0043] ^ ⑵
[0044] 公式(2)中，U(f)为输出电压u(t)的快速傅里叶变换，E(f)为入射电场E(t)的快速 傅里叶变换，H(f)即为待检测的局部放电检测仪的传递函数，由于电压的单位为V，电场单 位为V/mm，所以H(f)的量纲为mm，故此也可称其为待检测的局部放电检测仪的频域有效高 度。对于同样的入射电场而言，待检测的局部放电检测仪输出信号的电平越高，则表示其耦 合能力越强，也即有效高度越大。除了频域有效高度外，反映待检测的局部放电检测仪接收 性能的参数还有方向图、增益和极化特性等。考虑到在高压设备中传感器的实际安装方式， 待检测的局部放电检测仪的方向图和极化方向已不具有实质意义，而频域有效高度本质上 反映的就是其在不同频率下的增益特性，故将待检测的局部放电检测仪的频域有效高度作 为表征其性能的关键指标。
[0045] 考虑到横电磁波室中的电场并非完全是均勾分布的，且任一点的电场Ei (t)也难 以精确测量，使得直接依据公式(2)来准确测量传感器频域有效高度尚且存在一定难度。为 此提出了时域参考测量法。
[0046] 所谓时域参考测量法，即是通过传感器特性来间接表示待检测的局部放电检测仪 特性的一种方法。传感器的选择至关重要，要求其对被测电场影响小，且接收特性已知，本 实施例的用于检测局部放电检测仪的检测系统的传感器为单极标准探针传感器。
[0047] 测量步骤包括:通过信号发生器注入脉冲电SV1至横电磁波室中，分别采用传感 器和待检测的局部放电检测仪测量横电磁波室内部产生的电场，产生的电压输出分别为Vcxr 和Vos。设横电磁波室的传递函数为Hcell,单极标准探针传感器的传递函数为Href，待测待检 测的局部放电检测仪的传递函数为Hsens，用于检测局部放电检测仪的检测系统的传递特性 为Hsys，则传感器的测量输出VMr和待测待检测的局部放电检测仪的测量输出Vms可分别表示 为：
[0048]
⑶
[0049] 由公式(3)中的上下两式左右相除，可得到用传感器的传递函数来表示待测待检 测的局部放电检测仪传递函数的表达式：
[0050] (4)
[0051] 由⑷式可知，利用传感器的传递函数Href，传感器和待检测的局部放电检测仪对 于注入脉冲信号的电压响应，即可求得待测待检测的局部放电检测仪的传递函数特性。时 域参考测量法的好处在于不必知道横电磁波室的传输特性H cell和用于检测局部放电检测 仪的检测系统的频响Hsys，因为其对于所有测量的影响都是一样的，并且在取比值时被约掉 了。而且，这种测量技术对于入射波的波形畸变也不敏感，因为其作用对于两种方式测量信 号的影响都是相同的。
[0052] 在一个给定的频率范围内，按上述方法能得到该待检测的局部放电检测仪在该频 率范围内的有效高度曲线，最后在该频率范围内求平均值得到该频率范围内的平均有效高 度值。
[0053] (2)检测局部放电检测仪的检测灵敏度和动态范围
[0054] 在检定条件下，待检测的局部放电检测仪所能分辨的最小脉冲电场强度峰值 Eimin。在检定条件下，待检测的局部放电检测仪所能检测的最大可测瞬态电场强度峰值Eimax 与最小瞬态电场强度峰值Eimin的比值，用对数方式表示爻
[0055] 由局部放电特高频信号的物理特性可知，待检测的局部放电检测仪实质上测量的 是放电辐射的脉冲电磁波的电场强度，为此提出用瞬态峰值脉冲电场强度来统一表示特高 频局部放电的检测结果，其量纲为"μν/m"。这样不论仪器特性如何，在入射场一致的情况 下，其检测结果与其传递函数反卷积的结果得到的是入射场，不同系统经过反算后的结果 应该一致的。因此，基于入场波电场强度的表示方式不同检测仪器的检测结果不仅具有可 比性，而且反映的是特高频检测的物理本质，对于局部放电的进一步诊断而言具有重要的 价值。
[0056] 采用横电磁波室进行待检测的局部放电检测仪检测灵敏度的测试。横电磁波室用 来屏蔽外界干扰，并且通过其过渡型传输线式的结构消除信号折反射和传播衰减的影响。
[0057] 在信号发生器的有效输出范围内输出各幅值点的脉冲信号，然后对横电磁波室内 传感器安装位置处（同时也是待检测的局部放电检测仪的安装位置)的场强进行标定，建立 信号发生器输出幅值与横电磁波室检测点场强的映射关系，即可通过公式(5)由传感器的 输出U。计算，
[0058] (5)
[0059]式中:U。为传感器输出电压幅值频域曲线;Href为传感器的有效高度曲线。
[0060]由E1即可求得传感器安装位置处的时域波形E1 (t)。
[0061] 调节信号发生器的输出幅值，直到待检测的局部放电检测仪能够以不小于2的信 噪比可靠反映出信号发生器输出的脉冲信号，首先得到此时信号发生器的输出幅值，然后 根据前一步得出的信号发生器输出幅值与传感器安装位置处的电场强度间的对应关系，得 出此时的入射场强，该场强即为待检测的局部放电检测仪的灵敏度。
[0062] 继续调节信号发生器的输出幅值，当信号发生器的输出幅值增大至某一值，待检 测的局部放电检测仪的显示测量值达到满刻度最大值，超出该值将导致待检测的局部放电 检测仪的记录及显示方式溢出，得出此时的入射场强，该场强即为待检测的局部放电检测 仪的最大可测瞬态场强，计算最大可测瞬态电场强度峰值与待检测的局部放电检测仪灵敏 度之间的倍数关系，即可得到仪器的动态范围。
[0063] 利用本实用新型的用于检测局部放电检测仪的检测系统可以实现对任一特高频 局部放电带电检测仪器的平均有效高度、检测灵敏度和动态范围三项参数的测量，同时根 据大量的测试结果可以规定相应的标准，进而规范特高频局部放电带电检测仪器的研发和 生产。
[0064] 在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中 没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0065]在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的 方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为 一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或 者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互 之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连 接，可以是电性或其它的形式。
[0066]所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显 示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个 单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0067] 另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也 可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成 的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0068] 所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用 时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本 质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的 形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计 算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法 的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、只读存储器(R0M，Read_0nly Memory)、随 机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程 序代码的介质。
[0069] 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。
【主权项】
1. 一种用于检测局部放电检测仪的检测系统，其特征在于，包括： 信号发生器，用于将检测信号输出至横电磁波室； 所述横电磁波室，用于基于所述检测信号建立电磁场，其中，所述横电磁波室的盖板上 安装有待检测的局部放电检测仪以及传感器，所述待检测的局部放电检测仪以及所述传感 器均用于对所述电磁场进行检测； 示波器，与所述待检测的局部放电检测仪和所述传感器连接，用于根据所述待检测的 局部放电检测仪的第一输出信号以及所述传感器的第二输出信号，得到用于指示所述待检 测的局部放电检测仪的性能参数的检测结果。2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述性能参数至少包括以下一种或几种： 平均有效高度、检测灵敏度以及动态范围。3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述横电磁波室的所述盖板上设置有开 口，所述待检测的局部放电检测仪和所述传感器均设置在所述开口中。4. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述横电磁波室的输入端采用N型同轴接 头，所述横电磁波室内安装有尖劈状的吸波材料。5. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器为单极标准探针传感器，其中， 所述单极标准探针传感器包括SMA接头，以及设置在所述SMA接头上的接地板和绝缘介质。6. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括： 与所述示波器连接的计算机，用于控制所述信号发生器输出所述检测信号，以及分析 所述检测结果。7. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述待检测的局部放电检测仪为用于耦合 300MHz至3000MHz的特高频电磁波信号的特高频局部放电带电检测仪器。8. 根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述横电磁波室的电压驻波 比在80MHz至2000MHz的范围内。9. 根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述检测信号的脉冲上升沿 小于等于400ps，所述检测信号的脉冲宽度大于等于10ns。10. 根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述示波器的模拟带宽大于 等于2GHz，所述示波器的采样频率大于等于lOGsps。
【文档编号】G01R35/00GK205427170SQ201521049270
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月15日
【发明人】王文山, 陶诗洋, 程序, 任志刚, 段大鹏, 李明忆, 吴麟琳, 张玉佳
【申请人】国网北京市电力公司, 国家电网公司