一种GIS局部放电特高频检测设备的现场校准方法与流程

本发明属于电力设备在线监测技术领域，涉及电力设备的现场校准方法，尤其是一种gis局部放电特高频检测设备的现场校准方法。

背景技术

gis设备是常见的电力设备之一，有绝缘缺陷的gis在运行中往往会产生局部放电现象，相应的产生特高频电磁波信号，该信号沿gis腔体传播，并在盘式绝缘子处通过此处缝隙辐射到gis外部。因此，检测人员可以使用特高频检测设备来分析检测被测gis内部的局部放电情况

随着gis局部放电检测的普遍开展，各地电网公司都配备了大量的gis局部放电特高频检测设备，这些设备由不同制作厂家制作，检测电路和器件的老化程度不同，因此检测人员在现场检测的时候，往往不能确切的了解检测设备的基本状况，比如灵敏度、线性误差和稳定性，甚至在面对不同设备相差较大的检测结果，不能定性分析哪个设备检测结果更具备合理性，而设备状况通常可以通过校准的方式进行分析。

目前gis局部放电特高频检测设备的校准方式采用的是直接校准，该方式在全屏蔽实验室内gtem平台上进行，采用信号发生器作为标定脉冲源模拟局部放电特高频信号，信号通过高频线缆传输到gtem小室的参考传感器发出特高频电磁波信号，试验人员将特高频检测设备放在特定位置检测出该电磁波信号值，并与信号发生器的设定幅值相比较进行校准分析，另外还可以将检测设备的特高频传感器接到高速示波器和测控计算机上进行传感器平均有效高度等测试。

通过以上直接校准方式固然能够定量分析特高频检测设备的详细状况，但对特高频检测设备的基层用户和检修人员而言存在以下缺点：

直接校准方式要配备专业实验室，建设费用十分昂贵，一般只配备在省级电科院等单位，而基层检测设备用户如果将检测设备送检，送检次数过多会产生过多的送检成本，送检次数过低可能会因设备问题导致长时间无效检测。

以上的直接校准方式场地固定，校准时间长，不适合现场校准。而基层检修人员在现场更需要的是一种能够快速定性分析检测设备基本状况的校准方法作为检测前的准备，另外在设备的日常管理中，基层单位也需要一种低成本简易校准方法能初步检测出有问题的检测设备，再进行送检得出设备详细情况，减少送检成本和提高设备使用效率。

有鉴于此，本发明人针对现有校准方法在gis局部放电特高频检测设备现场使用时的上述缺陷深入研究。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种设计合理、成本低廉、操作简单、可执行性强且能够快速定性分析gis局部放电特高频检测设备基本状况的gis局部放电特高频检测设备的现场校准方法。

本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

一种gis局部放电特高频检测设备现场的校准方法，包括以下步骤：

步骤1、搭建能够在测试现场使用的gis特高频检测设备现场校准平台；

步骤2、将gis特高频检测设备现场校准平台带到全屏蔽实验室内gtem平台上进行校准比对；

步骤3、当检测人员在测试现场对gis局部放电特高频检测设备进行校准时，检测人员打开现场标定脉冲源，将特高频传感器放置在铝盒内的测量区域并外接特高频检测设备主机，采用间接校准方式校准检测设备基本状况。

而且，所述步骤1的gis特高频检测设备现场校准平台包括全屏蔽铝盒，在该全屏蔽铝盒内部分为现场标定脉冲源固定区域和特高频传感器测量区域；在现场标定脉冲源固定区域内设置有现场标定脉冲源，该现场标定脉冲源与外接电源相连接，在特高频传感器测量区域内设有特高频传感器，该特高频传感器与外部的gis局部放电特高频监测设备主机相连接；

而且，在所述特高频传感器测量区域内设有位置刻度，用于精准限定特高频传感器的位置。

而且，所述现场标定脉冲源包括隔离降压模块、半波整流模块、全波整流模块、差动比较模块、数字幅移键控调制信号模块和偶极天线；所述隔离降压模块输出端分别与半流整波模块和全波整流模块相连接，该隔离降压模块采用小型隔离变压器将220v电源降低到到5-10v之间；所述半波整流模块的输出端与差动比较模块相连接，用于将降压后波形半波整流，进而获取波形频率与电网频率一致的半波直流波形，所述全波整流模块的输出端与差动比较模块相连接，用于将降压后波形进行全波整流，整流后的波形作为差动比较模块的输入信号，同时也作为直流电源为差动比较模块和数字幅移键控调制信号模块供电；所述差动比较模块的输出端与数字幅移键控调制信号模块相连接，用于将半波直流波形作为输入信号与地进行比较输出，得到频率与电网频率一致的方波波形；所述数字幅移键控调制信号模块的输出端与偶极天线相连接，用于将方波波形通过数字微波信道进行调幅调制成单极性的基带矩形脉冲序列；所述偶极天线用于将基带矩形脉冲序列转化为电磁波发射至特高频传感器，该特高频传感器将耦合得到的电磁波信号输出至全屏蔽铝盒外相连的gis局部放电特高频检测设备主机。

而且，所述步骤2的具体内容包括：

(1)将gis特高频检测设备现场校准平台按照直接校准的流程进行校准，并顺序记录特定特高频信号脉冲下的gtem平台测量设备和gis局部放电特高频检测设备主机得到的幅值数据对比；

(2)将gis特高频检测设备现场校准平台中的现场标定脉冲源的电源线外接到220v交流电源并开启，将gis特高频检测设备的特高频传感器放置在铝盒内的测量区域，区域里有位置刻度表明其具体位置，特高频传感器的输出接口通过线缆外接到全屏蔽铝盒外的gis特高频检测设备主机输入接口，在铝盒中移动特高频传感器位置，合上铝盒盖，保持全屏蔽状态，待gis特高频检测设备检测数值稳定后顺序记录下不同位置的检测幅值数据对比；

(3)将以上两种测试数据进行综合，最终形成间接校准对比表格，表格上记录了特高频传感器在铝盒中测量区域的位置、gis特高频检测设备现场校准平台检测数值和实验室信号发生器的信号频率和幅值设定数值。

而且，所述步骤3的具体内容包括：

(1)将特高频传感器放置在标定脉冲源近处，定性分析检测设备是否能检测到特高频信号；

(2)将特高频传感器放置在不同位置并保持一定时间，观察和计算检测设备的测量幅值变化是否在±5％范围内,定量分析是否具备稳定性；

(3)将特高频传感器从远离标定脉冲源处往近放置，直到检测设备测量出特高频信号并记录下具体位置，比对步骤2第(3)步中的间接校准对比表格，定性分析检测设备灵敏度是否变化；

(4)将特高频传感器按照步骤2第(3)步中的间接校准对比表格的位置顺序放置，并顺序记录检测设备的检测数值，比对间接校准对比表格的检测数值，定性分析检测设备的幅值线性误差是否发生变化；

(5)将特高频传感器放置在能够检测到特高频信号的位置，观察检测设备检测到每秒脉冲数是否是50+5％,定量分析检测设备的脉冲重复率计算。

本发明的优点和有益效果：

1、本发明的一种gis局部放电特高频检测设备的现场校准方法，首先，搭建能够在测试现场使用的gis特高频检测设备现场校准平台；其次，将gis特高频检测设备现场校准平台和检测设备在实验室的gtem平台上进行校准比对，得出间接校准对比表格；最后，在测试现场，按照一定校准流程，通过gis特高频检测设备现场校准平台采用间接校准方式快速定性分析gis局部放电特高频检测设备的基本状况，满足基层单位和检修人员对现场校准的要求。与已有的直接校准方式相比，本发明提出校准方法操作简单，可执行性强，该方法下搭建的校准平台结构简单，成本低廉，方便携带，极大提高了检测设备的使用效率和保证测量结果的有效性。

2、本发明采用的间接校准的方式，成本低廉、操作简单，能够快速定性分析gis局部放电特高频检测设备的包括测量稳定性、灵敏度、线性误差和脉冲重复率等的基本状况。本发明完全能够满足基层单位和检修人员对现场校准的要求，且操作方便，极大提高了检测设备的使用效率和保证测量结果的有效性。

附图说明

图1是本发明的gis特高频检测设备现场校准系统结构图；

图2是本发明的gtem系统结构图；

附图标记说明：

(1)gis特高频检测设备现场校准平台；(11)全屏蔽铝盒；(12)现场标定脉冲源；(2)特高频传感器；(3)gis局部放电特高频检测设备主机；(4)gtem平台；(41)测控计算机；(42)信号发生器；(43)测控计算机；(44)gtem小室；

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：

一种gis局部放电特高频检测设备现场的校准方法包括以下步骤内容：

步骤1，搭建如图1所示的能够在测试现场使用的gis特高频检测设备现场校准平台(1)；

所述gis特高频检测设备现场校准平台(1)包括全屏蔽铝盒(11)，在该全屏蔽铝盒(11)内部分为现场标定脉冲源(12)固定区域和特高频传感器(2)测量区域；在现场标定脉冲源(12)固定区域内设置有现场标定脉冲源(12)，该现场标定脉冲源(12)与外接电源相连接，在特高频传感器(2)测量区域内设有特高频传感器(2)，该特高频传感器(2)与外部的gis局部放电特高频监测设备主机(3)相连接；

在本实施例中，所述全屏蔽铝盒(11)采用铝质金属材料焊接而成，具有屏蔽抗干扰效果，防止外来的特高频信号影响校准结果。

在本实施例中，全屏蔽铝盒(11)内划分现场标定脉冲源(12)固定区域和特高频传感器(2)测量区域，现场标定脉冲源(12)固定区域附近盒壁上有一个小口径穿孔用于现场标定脉冲源(12)的电源外接到220v电源，同时该区域金属外壳与现场电源地线可靠连接，增强屏蔽效果。特高频传感器(2)测量区域附近的盒壁上有一个小口径穿孔用于高频线缆连接特高频传感器(2)和和gis局部放电特高频检测设备主机(3)；

在本实施例中，特高频传感器(2)测量区域内设有位置刻度，用于特高频传感器(2)位置的精确放置。

所述gis特高频检测设备现场校准平台(1)的现场标定脉冲源是平台的核心仪器，该现场标定脉冲源包括隔离降压模块、半波整流模块、全波整流模块、差动比较模块、数字幅移键控调制信号模块和偶极天线；

所述隔离降压模块输出端分别与半流整波模块和全波整流模块相连接，该隔离降压模块采用小型隔离变压器将220v电源降低到到5-10v之间，满足后续电路电压范围和安全隔离的要求；

所述半波整流模块的输出端与差动比较模块相连接，用于将降压后波形半波整流，进而获取波形频率与电网频率一致的半波直流波形，

所述全波整流模块的输出端与差动比较模块相连接，用于将降压后波形进行全波整流，，整流后的波形作为差动比较模块的输入信号，同时也作为直流电源为差动比较模块和数字幅移键控调制信号模块供电；所述差动比较模块的输出端与数字幅移键控调制信号模块相连接，用于将半波直流波形作为输入信号与地进行比较输出，得到频率与电网频率一致的方波波形，

所述数字幅移键控调制信号模块的输出端与偶极天线相连接，用于将方波波形通过数字微波信道进行调幅调制成单极性的基带矩形脉冲序列；

在本实施例中，所述数字幅移键控调制信号模块可采用315mhz晶振，使其脉冲序列载波频率为315mhz；

所述偶极天线用于将基带矩形脉冲序列转化为电磁波发射至特高频传感器，该特高频传感器将耦合得到的电磁波信号输出至全屏蔽铝盒外相连的gis局部放电特高频检测设备主机。

采用以上模块搭建的现场标定脉冲源能够产生幅值稳定的特高频信号，脉冲信号频率为315mhz，符合gis局部放电特高频测量的典型带宽(300mhz到1500mhz)，脉冲重复频率跟电网频率一致。

步骤2，将gis特高频检测设备现场校准平台(1)带到全屏蔽实验室内gtem平台(4)上进行校准比对。

在本实施例中，全屏蔽实验室内gtem平台(4)如图2所示，主要包括测控计算机(41)、信号发生器(42)、高速示波器(43)和gtem小室(44)；

在本实施例中，所述测控计算机(41)安装相关的控制分析软件，在检测人员操作下能够控制信号发生器(42)发出指定的特高频信号，能够控制高速示波器(43)检测信号发生器(42)的输出信号和特高频传感器(2)获取的特高频信号(2)，并且将信号的幅值等信息采用控制分析软件进行分析。

所述信号发生器(42)在测控计算机(41)控制下发出指定的特高频信号输入到高速示波器(43)和gtem小室(44)。

所述高速示波器(43)在测控计算机(41)控制下检测信号发生器(42)的输出信号和特高频传感器(2)获取的特高频信号(2)。

所述gtem小室(44)用于作为天线将特高频信号转化为特高频电磁波输出，其采用铝合金金属材料制造，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，gtem小室(44)底部具有常规n型接头，用于接收信号发生器(42)输入的特高频信号，侧边有开孔用于输出特高频电磁波，特高频传感器(2)放置在开孔处，将特高频电磁波转化为特高频信号。

所述步骤2的具体工作内容包括：

(1)将gis局部放电特高频检测设备按照直接校准的流程进行，直接校准方式主要采用gtem平台(4)校准，检测人员使用测控计算机(41)控制信号发生器(42)输出特定特高频信号到高速示波器(43)和gtem小室(44)，gtem小室(44)作为天线将输入的特高频信号转化为特高频电磁波输出到特高频传感器(2)，特高频传感器(2)传感到的信号通过高频线缆连接输入到高速示波器(43)和gis局部放电特高频检测设备主机(3)，测控计算机(41)先控制高速示波器(43)检测再将检测结果上传到测控计算机(41)的软件进行分析得到特高频信号幅值，gis局部放电特高频检测设备主机(3)对输入的特高频信号进行分析得到特高频信号幅值。检测人员重复以上流程，并顺序记录特定特高频信号脉冲下的测控计算机(41)和gis局部放电特高频检测设备主机(3)得到的幅值数据对比。

(2)检测人员将gis特高频检测设备现场校准平台(1)中的现场标定脉冲源(12)的电源线外接到220v交流电源并开启，将gis特高频检测设备的特高频传感器(2)放置在铝盒内的测量区域，区域里有位置刻度表明其具体位置，传感器得到的信号通过线缆外接到全屏蔽铝盒外的gis特高频检测设备主机(3)，在铝盒(11)中移动特高频传感器位置，合上铝盒盖，保持全屏蔽状态，待gis特高频检测设备检测数值稳定后顺序记录下不同位置的检测幅值数据对比；

(3)将以上两种检测幅值数据进行综合，最终形成间接校准对比表格，表格上记录了特高频传感器在铝盒(11)中测量区域的位置、gis特高频检测设备主机(3)的检测数值、测控计算机(41)软件的检测数值和信号发生器(42)的信号频率和幅值设定数值。

步骤3，当检测人员在测试现场对gis局部放电特高频检测设备进行校准时，检测人员打开现场标定脉冲源，将特高频传感器放置在铝盒内的测量区域并外接特高频检测设备主机，采用间接校准方式校准检测设备基本状况；

所述步骤3的具体工作内容包括：

(1)将特高频传感器放置在标定脉冲源近处，定性分析检测设备是否能检测到特高频信号；

(2)将特高频传感器放置在不同位置并保持一定时间，观察和计算检测设备的测量幅值变化是否在±5％范围内,定量分析是否具备稳定性；

(3)将特高频传感器从远离标定脉冲源处往近放置，直到检测设备测量出特高频信号并记录下具体位置，比对步骤2第(3)步中的间接校准对比表格，定性分析检测设备灵敏度是否变化；

(4)将特高频传感器按照步骤2第(3)步中的间接校准对比表格的位置顺序放置，并顺序记录检测设备的检测数值，比对间接校准对比表格的检测数值，定性分析检测设备的幅值线性误差是否发生变化；

(5)将特高频传感器放置在能够检测到特高频信号的位置，观察检测设备检测到每秒脉冲数是否是50+5％,定量分析检测设备的脉冲重复率计算。

需要强调的是，本发明所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。