一种超高频局部放电传感器的标定装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超高频局部放电传感器技术领域，尤其涉及一种超高频局部放电传感器的标定装置及方法。
【背景技术】
[0002]超高频局部放电检测技术凭借抗干扰能力强等优势在GIS (Gas InsulatedSwitchgear，气体绝缘开关设备)等大型电力设备绝缘状态的在线监测中得到广泛应用。但是，目前针对超高频局部放电传感器还没有颁布相关的国际/国家/行业标准，因此对于市场中不同厂家的超高频局部放电传感器均缺乏统一的标准进行考核校验。虽然国际大电网会议曾经提出过采用人工脉冲注入的方法来对超高频局部放电传感器的灵敏度和带宽进行标定，但是需要反复调试来确定合理的人工脉冲，过程较为繁琐，并且由于人工脉冲中包括丰富的频谱分量，容易导致不同频谱混叠，使得标定结果很难评估。
【发明内容】
[0003]本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种超高频局部放电传感器的标定装置及方法，能够更为准确标定超高频局部放电传感器的灵敏度和带宽，并且降低了工作量。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种超高频局部放电传感器的标定装置，其与待标定超高频局部放电传感器相配合，所述装置包括用于提供超高频信号的信号发生器、用于接收所述超高频信号的信号接收器、用于消除所述超高频信号折反射的阻抗过渡段、用于在所述超高频信号传输时产生TEM波的同轴传输线、匹配阻抗和用于显示所述TEM波频率及幅值的示波器；其中，
所述阻抗过渡段有两个，两个所述阻抗过渡段均为圆锥；其中，两个所述阻抗过渡段的圆锥顶部分别设有所述匹配阻抗及与所述信号发生器相连的所述信号接收器，且两个所述阻抗过渡段的圆锥底部之间设有所述同轴传输线；
所述同轴传输线为中空圆柱，其内壁上设有与所述示波器相连的所述待标定超高频局部放电传感器。
[0005]其中，所述同轴传输线的结构与GIS母线段的结构相同，且其直径与所述两个阻抗过渡段的圆锥底部直径均相等。
[0006]其中，所述两个阻抗过渡段圆锥顶部上形成的波阻抗均为50ohms，其圆锥底部上形成的波阻抗均与所述同轴传输线形成的波阻抗相等。
[0007]其中，所述信号接收器为射频插座，其通过同轴电缆与所述信号发生器相连。
[0008]其中，所述超高频信号的频率位于[300MHz，3GHz]范围内。
[0009]本发明实施例还提供了一种超高频局部放电传感器的标定方法，其在前述的装置与待标定超高频局部放电传感器相配合中实现，所述方法包括:
得到所述装置中信号发生器内所发射超高频信号的频率范围，将所述得到的频率范围按一定频率间隔进行划分，获得多个频率段，并在各频率段中分别选择对应的一可调幅频率，根据预设的幅值调节范围调节各可调幅频率的幅值来确定所述待标定超高频局部放电传感器对应各可调幅频率在示波器中分别可测得的最小信号值，且将所述确定的各最小信号值分别作为所述待标定超高频局部放电传感器在各频率段相对应的灵敏度；以及
在所述信号发生器内固定一幅值，将位于所述频率范围内的每一超高频信号均按所述固定的幅值输出来确定所述待标定超高频局部放电传感器信号值在所述示波器中幅值衰减至预设阈值时对应的上限频率和下限频率，并将所述上限频率与所述下限频率的差值作为所述待标定超高频局部放电传感器的带宽。
[0010]其中，所述方法进一步包括:
在所述信号发生器中的频率范围内选择多个频率，并分别对所选各频率进行调幅后，获得所述待标定超高频局部放电传感器信号在所述示波器中各所选频率分别对应的幅值变化情况，根据所述各所选频率及其对应的幅值变化情况，采用线性函数分别进行拟合，得到各所选频率分别对应的拟合度；
当所述得到的各所选频率分别对应的拟合度均满足预定的条件时，则保持所述待标定超高频局部放电传感器不变；
当所述得到的各所选频率分别对应的拟合度不满足预定的条件时，则对所述待标定超高频局部放电传感器进行校核。
[0011]其中，所述超高频信号的频率范围为[300MHz，3GHz]。
[0012]其中，所述预设阈值为3dB。
[0013]实施本发明实施例，具有如下有益效果:
1、在本发明实施例中，由于采用TEM波对待标定超高频局部放电传感器进行标定，可以更为准确地标定出待标定超高频局部放电传感器的带宽和灵敏度，降低了工作量；
2、在本发明实施例中，由于将同轴传输线模拟为实际GIS母线段，并作为TEM波的波导，使得与实际情况更为贴近。
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
[0015]图1为本发明实施例提供的超高频局部放电传感器的标定装置的系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的超高频局部放电传感器的标定方法的流程图；
图中:1_信号发生器，2-信号接收器，3-阻抗过渡段，4-同轴传输线，5-匹配阻抗，6-示波器，L-待标定超高频局部放电传感器。
【具体实施方式】
[0016]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
[0017]如图1所示，为本发明实施例中，提出的一种超高频局部放电传感器的标定装置，其与待标定超高频局部放电传感器L相配合，装置包括用于提供超高频信号的信号发生器
1、用于接收超高频信号的信号接收器2、用于消除超高频信号折反射的阻抗过渡段3、用于在超高频信号传输时产生TEM波的同轴传输线4、匹配阻抗5和用于显示TEM波频率及幅值的示波器6 ;其中，
阻抗过渡段3有两个，两个阻抗过渡段3均为圆锥；其中，两个阻抗过渡段3的圆锥顶部分别设有匹配阻抗5及与信号发生器I相连的信号接收器2，且两个阻抗过渡段3的圆锥底部之间设有同轴传输线4 ；
同轴传输线4为中空圆柱，其内壁上设有与示波器6相连的待标定超高频局部放电传感器L。
[0018]应当说明的是，高频电磁波(即超高频信号)在传播过程中，如果遇到阻抗的突变就会产生折反射，导致波形畸变，那么在待标定超高频局部放电传感器L上测到的信号将是不规则的，从而使得待标定超高频局部放电传感器L标定很难进行或者无法进行，为此需连接两段波阻抗不同的传输线，并保证波阻抗连续过渡，因此采用圆锥型的两个阻抗过渡段3来消除超高频信号折反射。
[0019]在本发明实施例中，两个阻抗过渡段3圆锥顶部上形成的波阻抗一般均为50ohms,圆锥底部的波阻抗与同轴传输线4的波阻抗相等，因此两个阻抗过渡段3圆锥底部的波阻抗取决于具体标定时所用的同轴传输线4的阻抗，具体尺寸则根据波阻抗的大小来确定。
[0020]为了使得与实际情况更为贴近，因此同轴传输线4的结构与GIS母线段的结构相同，且其直径与两个阻抗过渡段3的圆锥底部直径均相等。。
[0021]在一个实施例中，信号接收器2为射频插座，其通过同轴电缆与信号发生器I相连，此时信号发生器I提供的超高频信号频率位于[300MHz，3GHz]范围内。
[0022]本发明实施例中的超高频局部放电传感器的标定装置的工作原理为:首先，对待标定超高频局部放电传感器L的灵敏度进行标定。将超高频信号需检测的频率范围内(如300MHz-3GHz )按一定频率间隔划分出多个频率段，并在各频率段中分别选择相应的一可调幅频率，依次在各频率段中所选的固定频率下调节信号发生器I的输出幅值，通过示波器6观察待标定超高频局部放电传感器L测得的信号，找出超高频局部放电传感器L在各可调幅频率下可测得的最