局部放电带电检测装置的灵敏度检测方法和装置与流程

本发明涉及电力领域，具体而言，涉及一种局部放电带电检测装置的灵敏度检测方法和装置。

背景技术：

局部放电带电检测装置的关键参数可以包括检测系统的灵敏度、检测系统线性度、检测系统的动态范围、检测系统的实时性、检测系统抗干扰性能、检测系统的诊断准确性、检测系统的定位功能、可靠性、稳定性等。其中，检测系统的灵敏度反映了仪器能检测最小放电信号的能力，该参数由传感器灵敏度、检测频带、调理器带宽及增益、采集系统等因素综合确定。目前，相关技术可以对检测系统的灵敏度进行检测，并根据检测结果分析局部放电带电检测装置的性能。但是，相关技术对检测系统的灵敏度的检测准确度较低，这样将会导致无法准确分析局部放电带电检测装置的性能。

针对相关技术中对局部放电带电检测装置的灵敏度的检测准确度较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种局部放电带电检测装置的灵敏度检测方法和装置，以至少解决相关技术中对局部放电带电检测装置的灵敏度的检测准确度较低的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种局部放电带电检测装置的灵敏度检测方法，包括：利用脉冲发生器产生标定信号；在保持脉冲发生器输出波形不变的情况下，调整脉冲输出的电平；根据局部放电带电检测装置中的检测主机对于输入最小脉冲信号的可分辨峰值电平确定检测主机的灵敏度。

进一步地，在确定检测主机的灵敏度之后，该方法还包括：对标定信号源在有效输出范围内各个输出电平下gtem小室内的场强进行标定，建立标定源输出电平与gtem小室监测点场强的映射关系；调节标定信号源输出电平，直到局部放电特高频带电检测装置以大于等于2的信噪比反映标定信号，并获取当前的入射场强，其中，入射场强用于指示局部放电特高频带电检测装置的灵敏度。

进一步地，在确定检测主机的灵敏度之后，该方法还包括：利用陡波发生器输出模拟局部放电脉冲信号，其中，脉冲信号通过电容输入至耦合电容器上；利用检测仪器在耦合电容器的接地线上检测陡波发生器所产生的高频电流信号；在当前回路所模拟的视在电荷量为第一阈值时，确定检测仪器显示出高频电流信号的信噪比，其中，信噪比用于指示局部放电高频电流带电检测装置的灵敏度。

进一步地，在确定检测主机的灵敏度之后，该方法还包括：将声发射换能器放置于试块一侧的中心点，将标准传感器与被测传感器放置于试块的另一侧，其中，声发射换能器与声发射系统连接；在声发射系统输出脉冲信号的情况下，检测标准传感器与被测传感器的频率响应；根据标准传感器与被测传感器的频率响应计算局部放电超声带电检测装置的灵敏度。

进一步地，在确定检测主机的灵敏度之后，该方法还包括：利用正弦信号发生器产生标定信号；在保持正弦信号发生器输出波形不变的情况下，调整脉冲输出的电平；根据局部放电tev带电检测装置中对于输入最小脉冲信号的可分辨峰值电平确定局部放电tev带电检测装置的灵敏度。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种局部放电带电检测装置的灵敏度检测装置，包括：第一产生单元，用于利用脉冲发生器产生标定信号；第一调整单元，用于在保持脉冲发生器输出波形不变的情况下，调整脉冲输出的电平；第一确定单元，用于根据局部放电带电检测装置中的检测主机对于输入最小脉冲信号的可分辨峰值电平确定检测主机的灵敏度。

进一步地，该装置还包括：标定单元，用于在确定检测主机的灵敏度之后，对标定信号源在有效输出范围内各个输出电平下gtem小室内的场强进行标定，建立标定源输出电平与gtem小室监测点场强的映射关系；调节单元，用于调节标定信号源输出电平，直到局部放电特高频带电检测装置以大于等于2的信噪比反映标定信号，并获取当前的入射场强，其中，入射场强用于指示局部放电特高频带电检测装置的灵敏度。

进一步地，该装置还包括：模拟单元，用于在确定检测主机的灵敏度之后，利用陡波发生器输出模拟局部放电脉冲信号，其中，脉冲信号通过电容输入至耦合电容器上；第一检测单元，用于利用检测仪器在耦合电容器的接地线上检测陡波发生器所产生的高频电流信号；第二确定单元，用于在当前回路所模拟的视在电荷量为第一阈值时，确定检测仪器显示出高频电流信号的信噪比，其中，信噪比用于指示局部放电高频电流带电检测装置的灵敏度。

进一步地，该装置还包括：放置单元，用于在确定检测主机的灵敏度之后，将声发射换能器放置于试块一侧的中心点，将标准传感器与被测传感器放置于试块的另一侧，其中，声发射换能器与声发射系统连接；第二检测单元，用于在声发射系统输出脉冲信号的情况下，检测标准传感器与被测传感器的频率响应；计算单元，用于根据标准传感器与被测传感器的频率响应计算局部放电超声带电检测装置的灵敏度。

进一步地，该装置还包括：第二产生单元，用于在确定检测主机的灵敏度之后，利用正弦信号发生器产生标定信号；第二调整单元，用于在保持正弦信号发生器输出波形不变的情况下，调整脉冲输出的电平；第三确定单元，用于根据局部放电tev带电检测装置中对于输入最小脉冲信号的可分辨峰值电平确定局部放电tev带电检测装置的灵敏度。

在本发明实施例中，通过利用脉冲发生器产生标定信号；在保持脉冲发生器输出波形不变的情况下，调整脉冲输出的电平；根据局部放电带电检测装置中的检测主机对于输入最小脉冲信号的可分辨峰值电平确定检测主机的灵敏度，达到了准确检测局部放电带电检测装置的灵敏度的目的，进而解决了相关技术中对局部放电带电检测装置的灵敏度的检测准确度较低的技术问题，从而实现了提高了局部放电带电检测装置的灵敏度的检测准确度的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的局部放电带电检测装置的灵敏度检测方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的特高频检测系统灵敏度标定平台示意图；

图3是根据本发明实施例的检测灵敏度接线图；

图4是根据本发明实施例的局部放电超声检测仪灵敏度试验接线图；

图5是根据本发明实施例的tev检测系统测试接线图；以及

图6是根据本发明实施例的局部放电带电检测装置的灵敏度检测装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明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，以便这里描述的本发明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。

根据本发明实施例，提供了一种局部放电带电检测装置的灵敏度检测方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据本发明实施例的局部放电带电检测装置的灵敏度检测方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤s102，利用脉冲发生器产生标定信号；

步骤s104，在保持脉冲发生器输出波形不变的情况下，调整脉冲输出的电平；

步骤s106，根据局部放电带电检测装置中的检测主机对于输入最小脉冲信号的可分辨峰值电平确定检测主机的灵敏度。

通过上述步骤，可以实现准确检测局部放电带电检测装置的灵敏度的目的，进而解决了相关技术中对局部放电带电检测装置的灵敏度的检测准确度较低的技术问题，从而实现了提高了局部放电带电检测装置的灵敏度的检测准确度的技术效果。

作为一种可选地实施例，在确定检测主机的灵敏度之后，该实施例还可以包括：对标定信号源在有效输出范围内各个输出电平下gtem小室内的场强进行标定，建立标定源输出电平与gtem小室监测点场强的映射关系；调节标定信号源输出电平，直到局部放电特高频带电检测装置以大于等于2的信噪比反映标定信号，并获取当前的入射场强，其中，入射场强用于指示局部放电特高频带电检测装置的灵敏度。

需要说明的是，通过该可选实施例能够实现准确检测局部放电特高频带电检测装置的灵敏度。

作为一种可选地实施例，在确定检测主机的灵敏度之后，该实施例还可以包括：利用陡波发生器输出模拟局部放电脉冲信号，其中，脉冲信号通过电容输入至耦合电容器上；利用检测仪器在耦合电容器的接地线上检测陡波发生器所产生的高频电流信号；在当前回路所模拟的视在电荷量为第一阈值时，确定检测仪器显示出高频电流信号的信噪比，其中，信噪比用于指示局部放电高频电流带电检测装置的灵敏度。

需要说明的是，通过该可选实施例能够实现准确检测局部放电高频电流带电检测装置的灵敏度。

作为一种可选地实施例，在确定检测主机的灵敏度之后，该实施例还可以包括：将声发射换能器放置于试块一侧的中心点，将标准传感器与被测传感器放置于试块的另一侧，其中，声发射换能器与声发射系统连接；在声发射系统输出脉冲信号的情况下，检测标准传感器与被测传感器的频率响应；根据标准传感器与被测传感器的频率响应计算局部放电超声带电检测装置的灵敏度。

需要说明的是，通过该可选实施例能够实现准确检测局部放电超声带电检测装置的灵敏度。

作为一种可选地实施例，在确定检测主机的灵敏度之后，该实施例还可以包括：利用正弦信号发生器产生标定信号；在保持正弦信号发生器输出波形不变的情况下，调整脉冲输出的电平；根据局部放电tev带电检测装置中对于输入最小脉冲信号的可分辨峰值电平确定局部放电tev带电检测装置的灵敏度。

需要说明的是，通过该可选实施例能够实现准确检测局部放电tev带电检测装置的灵敏度。

本发明实施例还提供了一种优选实施例，下面将对该优选实施例进行详细介绍：

局部放电带电检测系统的关键参数包括检测系统的灵敏度、检测系统线性度、检测系统的动态范围、检测系统的实时性、检测系统抗干扰性能、检测系统的诊断准确性、检测系统的定位功能、可靠性、稳定性等。其中检测系统的可靠性和稳定性均属于型式实验的内容，包括环境适应性、电磁可靠性、测量的重复性等，这属于任何仪器都需要考核的通用指标，因此这里不进行专门论述。下面将重点介绍检测系统灵敏度。

检测系统的灵敏度反映了仪器能检测最小放电信号的能力，该参数由传感器灵敏度、检测频带、调理器带宽及增益、采集系统等因素综合确定。

1、检测主机灵敏度

对于检测主机的灵敏度，可通过网络分析仪通过输出扫频信号的方式予以测定。具体测试方法为：

首先对网络分析仪进行校准；

根据网络分析仪的检测频带设定频率扫描的范围；

选择测量参数为s11或s12(这里仅需要网络分析仪的信号输出功能)；

调整网络分析仪输出信号的电压水平，如从-80dbm-0dbm；

根据检测主机对于输入最小信号的分辨能力，确定其检测灵敏度。

由于局部放电检测中，出于窄带干扰信号的抑制和脉冲信号的识别考虑，有些仪器的检测主机在采集过程中设置了波形识别功能，网分输出的窄频或扫频信号会被当作干扰信号直接滤除，因此不支持用扫频方式对其灵敏度的测试。此时，宜采用脉冲响应测量的方式进行主机的灵敏度测试，即采用脉冲发生器产生标定信号，在保持脉冲发生器输出波形不变的前提下，调整脉冲输出的电平，根据检测主机对于输入最小脉冲信号的可分辨峰值电平，确定其检测灵敏度，用dbmv表示。

2、系统灵敏度

对于整个系统灵敏度的测试，最终应在传感器接入主机的情况下进行测试。鉴于不同仪器生产厂家的频带、增益等各不相同，因此直接通过传感器检测信号的幅值并不能说明检测系统的灵敏度，而应根据不同检测方法的原理从被检测信号物理本质出发予以表征。我们推荐采用如下方式来对检测系统的灵敏度进行表征：

(1)uhf：规定统一的标定脉冲波形，在此前提下以检测系统所能检测的最小脉冲场强峰值作为检测系统的灵敏度，单位v/m(或dbv/m)。

目前这一参数指标已经被国家电网公司的标准所采纳，具体测试方法为：

采用gtem小室来进行局部放电特高频检测系统灵敏度的测试。gtem小室不仅可屏蔽外界干扰，而且其过渡型传输线式的结构有利于消除信号折反射和传播衰减的影响，标定平台如图2所示。

根据上述检测系统灵敏度定义，在同样的测试环境条件下，检测系统所能分辨出的瞬态电场强度峰值越小，则表明检测系统越能有效的检测微弱的局部放电信号，即其自身的信噪比和灵敏度均越优越。为了更加方便直观的评价检测系统的灵敏度，须事先对标定系统平台进行标定，具体方法为：

对标定信号源在其有效输出范围内各输出电平下gtem小室内的场强进行标定，建立标定源输出电平与gtem小室检测点场强的映射关系，具体可通过以下公式由单极标准探针的输出uo来反推，

式中，uo是传感器输出电压uo(t)的fft变换值，href为参考传感器的频响曲线，由ei即可求得入射场的时域波形ei(t)。

调节标定源输出电平，直到检测系统能够以不小于2的信噪比可靠反映出标定信号，得出此时的入射场强，该场强即为检测系统的灵敏度。

根据大量调研和实测，对于标定源输出脉冲的波形，推荐采用risetime不大于0.3ns，脉冲半波宽度1ns-100ns之间均可，脉冲幅度输出范围不低于0-200v，特别在0-5v之间调节精度不低于10mv。

(2)高频电流检测系统：国家电网公司在高频电流带电检测仪器的标准草案中规定：检测50pc局部放电信号时的信噪比不应低于2:1(或6db)。考虑到不同的放电模型产生的模拟放电信号具有很大的分散性，标准中推荐如下与uhf类似的方法进行灵敏度的量化考核，接线原理图如图3所示。

陡波发生器输出模拟局部放电脉冲信号vs，通过注入电容c0施加到耦合电容器ck上，由检测仪在耦合电容器的接地线上检测陡波发生器所产生的高频电流信号。试验回路所模拟的视在电荷量为vs×c0，其中，vs陡波发生器输出的脉冲峰值，c0为注入电容值。要求当视在电荷量为100pf时，检测仪能以不低于2:1(或6db)的信噪比显示出被测信号，且信噪比越高，检测灵敏度也就越高。

试验回路各仪器应满足如下要求：

陡波发生器输出脉冲的幅值应可调，上升沿(10％-90％)应不超过10ns，衰减时间(90％-10％)应介于50ns-200ns之间，且输出脉冲的重复频率应设置为工频周期的整数倍。

注入电容c0宜选用100pf高频陶瓷电容(误差不超过±2％)。

耦合电容ck宜选用电容量不低于2000pf的无感电容器。

(3)超声局放检测系统：根据国网标准qgdw11061-2013规定，超声波检测仪在超声信号激励作用下，输出电压值与激励值的比值，通常以db(v/(m/s))为单位，激励值一般选用速度单位m/s。

检测系统的接线如图4所示。

试验试块宜采用钢质材料(热轧钢a36)，试块厚度宜不小于250mm。声发射换能器放置于试块一侧的中心点，并连接到声发射系统。标准测量系统和被测仪器的传感器对称放置于试块另一侧。传感器与试块之间添加耦合剂。声发射系统输出一组脉冲宽度不小于1us、幅值不小于5v的脉冲信号，测得被测仪器和标准测量系统的频率响应u(f)、s(f)。计算被测仪器的灵敏度d(f):

d(f)＝s0(f)*u(f)/s(f)(2)

式中，s0(f)为标注测量系统的标定灵敏度。

由被测仪器的灵敏度d(f)得到其峰值灵敏度d(fm)和均值灵敏度。计算时，sf6其他绝缘电力设备的超声波检测仪选择频带范围20k-80khz。充油设备检测的频带范围80k-200khz。标准规定：峰值灵敏度一般不小于60db(v/(m/s))，均值灵敏度一般不小于40db(v/(m/s))。

(4)tev局放检测系统：根据qgdw11063-2013《暂态低电压局部放电检测仪技术规范》，tev检测系统的测量灵敏度不低于0dbmv。测试接线如图5所示。

标准中还对脉冲信号发生器、金属板等进行了明确要求。如脉冲发生器：脉冲重复频率25hz-10khz，极性能正负变换，脉冲波形上升沿时间tr不大于0.1us，下降时间tf不应小于100us，输出脉冲电压峰值在10mv-5v之间可调。金属板为镀锌铁板，长300mm，宽300mm，厚3mm(边角圆弧形处理)。

实验方法标准中未对灵敏度一项进行具体规定。鉴于tev灵敏度测量与其他各种方法的相似性，灵敏度测试的过程也与上述各方法类似，通过调整信号源输出幅度，寻找tev检测系统能够有可分辨情况下的最小输出幅度。

根据本发明实施例，还提供了一种局部放电带电检测装置的灵敏度检测装置的装置实施例，需要说明的是，该局部放电带电检测装置的灵敏度检测装置可以用于执行本发明实施例中的局部放电带电检测装置的灵敏度检测方法，本发明实施例中的局部放电带电检测装置的灵敏度检测方法可以在该局部放电带电检测装置的灵敏度检测装置中执行。

图6是根据本发明实施例的局部放电带电检测装置的灵敏度检测装置的示意图，如图6所示，该装置可以包括：

第一产生单元22，用于利用脉冲发生器产生标定信号；第一调整单元24，用于在保持脉冲发生器输出波形不变的情况下，调整脉冲输出的电平；第一确定单元26，用于根据局部放电带电检测装置中的检测主机对于输入最小脉冲信号的可分辨峰值电平确定检测主机的灵敏度。

需要说明的是，该实施例中的第一产生单元22可以用于执行本申请实施例中的步骤s102，该实施例中的第一调整单元24可以用于执行本申请实施例中的步骤s104，该实施例中的第一确定单元26可以用于执行本申请实施例中的步骤s106。上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例所公开的内容。

可选地，该装置还可以包括：标定单元，用于在确定检测主机的灵敏度之后，对标定信号源在有效输出范围内各个输出电平下gtem小室内的场强进行标定，建立标定源输出电平与gtem小室监测点场强的映射关系；调节单元，用于调节标定信号源输出电平，直到局部放电特高频带电检测装置以大于等于2的信噪比反映标定信号，并获取当前的入射场强，其中，入射场强用于指示局部放电特高频带电检测装置的灵敏度。

可选地，该装置还可以包括：模拟单元，用于在确定检测主机的灵敏度之后，利用陡波发生器输出模拟局部放电脉冲信号，其中，脉冲信号通过电容输入至耦合电容器上；第一检测单元，用于利用检测仪器在耦合电容器的接地线上检测陡波发生器所产生的高频电流信号；第二确定单元，用于在当前回路所模拟的视在电荷量为第一阈值时，确定检测仪器显示出高频电流信号的信噪比，其中，信噪比用于指示局部放电高频电流带电检测装置的灵敏度。

可选地，该装置还可以包括：放置单元，用于在确定检测主机的灵敏度之后，将声发射换能器放置于试块一侧的中心点，将标准传感器与被测传感器放置于试块的另一侧，其中，声发射换能器与声发射系统连接；第二检测单元，用于在声发射系统输出脉冲信号的情况下，检测标准传感器与被测传感器的频率响应；计算单元，用于根据标准传感器与被测传感器的频率响应计算局部放电超声带电检测装置的灵敏度。

可选地，该装置还可以包括：第二产生单元，用于在确定检测主机的灵敏度之后，利用正弦信号发生器产生标定信号；第二调整单元，用于在保持正弦信号发生器输出波形不变的情况下，调整脉冲输出的电平；第三确定单元，用于根据局部放电tev带电检测装置中对于输入最小脉冲信号的可分辨峰值电平确定局部放电tev带电检测装置的灵敏度。

通过上述单元，可以实现准确检测局部放电带电检测装置的灵敏度的目的，进而解决了相关技术中对局部放电带电检测装置的灵敏度的检测准确度较低的技术问题，从而实现了提高了局部放电带电检测装置的灵敏度的检测准确度的技术效果。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，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。

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。

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。

另外，在本发明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。

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，本发明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)执行本发明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(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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