专利名称：局部放电特高频检测装置的标定系统和标定方法
技术领域：
本发明属于电力变压器和气体绝缘组合开关设备(GIS)局部放电在线检测技术领域，尤其涉及一种局部放电特高频检测装置的标定系统和标定方法。
背景技术：
以GIS为例进行说明。近年来，GIS局部放电在线监测系统在电网中的应用日益广泛，已经形成一定规模。主要的测试原理包括特高频法(英文简称UHF)，检测频带在300MHz 1500MHz之间，其具有抗干扰能力强、灵敏度高等特点，而且这种非接触式的测量方式对于二次设备和检测人员而言都更安全，系统结构简单，特别适合于在线监测，因而较之于其它检测方法具有明显的优势。近年来，全国各地通过特高频在线监测和带电测试发现了大量GIS内部缺陷案例，成为目前GIS在线检测领域最重要的检测手段。总结近年来国网和南网GIS局放在线监测系统运行经验，发现当前存在的影响局部放电特高频技术推广应用的关键瓶颈问题之一，就是检测系统规范化和标准化评价的问题。目前IEC、CIGRE没有发布特高频法的灵敏度校核标准。UHF局部放电检测技术检测的是特高频频段的电磁波信号，由于每次放电辐射出的电磁波频谱分布不完全一致，而且特高频在腔体内部传播过程中会有一定程度的衰减，因此，所检测到的UHF信号与传统的脉冲电流法的检测结果难以良好的对应，尤其是在幅值上没有确定的比例关系。对特高频检测系统的灵敏度无法用统一的单位、数值进行衡量，各供货商对灵敏度的承诺有所差异，由此导致用户单位的准入质量检验手段不完善。全国各地对此类产品的统一要求中仅限于机械、绝缘以及电磁兼容等常规性试验内容，而最关键的表征装置核心性能的传感器特性、检测系统灵敏度等却缺乏统一、科学和有效的检验评价方法，处于一个空白状态。常规的射频测试系统标定多采用扫频法，这也是计量领域采用的标准化方法。由于局部放电产生的UHF信号为瞬态脉冲型式，扫频测试无法准确反映传感器和检测系统对于瞬态信号的接收能力；而且局部放电UHF信号有高达数GHz的丰富频谱分量，扫频测量系统所必需的微波暗室造价高达数百万元，成本极其高昂。因此，采用经典的扫频标定方法应用于局部放电特高频检测传感器和检测系统的标定既不经济，也不科学。采用GTEM (吉赫兹横电磁波)进行电磁测试是近年来国际电磁领域发展的一项新技术。由于GTEM的宽频带特性(从直流到微波)，低造价(只相当电波暗室造价的百分之几)，既可用于电磁辐射敏感度试验(EMS试验，也称抗扰度试验)，又可用于电磁辐射试验(EMI试验)，而且所用仪器配置简单、成本便宜，可用于快速和自动测试的特点，所以越来越受到国际和国内有关人士的重视。目前在射频测试中GTEM小室对小体积设备应用测试结果的一致性已为很多检测机构认同。由于利用GTEM小室构造出模拟GIS腔体电场环境，采用的是参考测量法对待测系统进行检测，从理论上来说，只要测试环境能做到阻抗匹配、屏蔽外界干扰，电磁波的传播不发生折反射即可。因此，设计了一种匹配的同轴腔体替代GTEM小室作为测试背景环境，实现对UHF检测系统进行评价，而且同轴腔体的造价和结构相对于GTEM小室更为廉价和简单。灵敏度和检测系统动态范围是局部放电检测装置的重要前提和核心指标之一，本发明的重点即在于提出了一种应用脉冲时域测量的UHF局部放电检测装置灵敏度和有效信号检测范围的量化标定评价系统。

发明内容
本发明的目的在于，提供一种局部放电特高频检测装置的标定系统和标定方法，用于解决现有局部放电特高频检测装置的结构及其检测方法存在的缺陷。为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种局部放电特高频检测装置的标定系统包括标准天线、标准脉冲源、测控计算机和待测局部放电特高频检测装置，所述标准脉冲源、测控计算机和待测局部放电特高频检测装置顺序相连，所述待测局部放电特高频检测装置包括用于采集电压信号的传感器，其特征在于所述标定系统还包括同轴腔体；所述同轴腔体由同轴的I个外圆柱体、I个内圆柱体、2个外圆锥体和2个内圆锥体组成，所述外圆柱体的底面周长和外圆锥体的底面周长相等，所述内圆柱体的底面周长和内圆锥体的底面周长相等，所述外圆柱体和内圆柱体的高相等，所述外圆锥体和内圆锥体的闻相等；所述2个外圆锥体分别扣合在外圆柱体的两个底面上形成外腔体，所述2个内圆锥体分别扣合在内圆柱体的两个底面上形成内腔体；外腔体的两个顶点分别与内腔体的两个顶点重合；所述外圆柱体的中部开有测试窗；所述同轴腔体的一个顶点用于接收标准脉冲源发出的输出电压。所述同轴腔体的另一个顶点安装匹配电阻。所述同轴腔体的内圆柱体和外圆柱体之间放置用于支撑内圆柱体的绝缘圆环，绝缘圆环的内环套在内圆柱体外壁，绝缘圆环的外环紧贴外圆柱体内壁。所述同轴腔体的外圆柱体底面直径和同轴腔体的内圆柱体的底面直径的直径比
为
权利要求
1.一种局部放电特高频检测装置的标定系统，包括标准天线、标准脉冲源、测控计算机和待测局部放电特高频检测装置，所述标准脉冲源、测控计算机和待测局部放电特高频检测装置顺序相连，所述待测局部放电特高频检测装置包括用于采集电压信号的传感器，其特征在于所述标定系统还包括同轴腔体； 所述同轴腔体由同轴的I个外圆柱体、I个内圆柱体、2个外圆锥体和2个内圆锥体组成，所述外圆柱体的底面周长和外圆锥体的底面周长相等，所述内圆柱体的底面周长和内圆锥体的底面周长相等，所述外圆柱体和内圆柱体的高相等，所述外圆锥体和内圆锥体的闻相等; 所述2个外圆锥体分别扣合在外圆柱体的两个底面上形成外腔体，所述2个内圆锥体分别扣合在内圆柱体的两个底面上形成内腔体；外腔体的两个顶点分别与内腔体的两个顶点重合； 所述外圆柱体的中部开有测试窗； 所述同轴腔体的一个顶点用于接收标准脉冲源发出的输出电压。
2.根据权利要求1所述的标定系统，其特征在于所述同轴腔体的另一个顶点安装匹配电阻。
3.根据权利要求1或2所述的标定系统，其特征在于所述同轴腔体的内圆柱体和外圆柱体之间放置用于支撑内圆柱体的绝缘圆环，绝缘圆环的内环套在内圆柱体外壁，绝缘圆环的外环紧贴外圆柱体内壁。
4.根据权利要求3所述的标定系统，其特征在于所述同轴腔体的外圆柱体底面直径和同轴腔体的内圆柱体的底面直径的直径比为
5.根据权利要求3所述的标定系统，其特征在于所述同轴腔体的内圆锥体/外圆锥体 的高满足公式Y ;其中
6.一种使用如权利要求1-5任意一项权利要求所述的标定系统进行标定的方法，其特征是所述方法包括: 步骤1:开启标准脉冲源，利用标准天线测量标准脉冲源不同输出电压下同轴腔体的测试窗处的场强，而后关闭标准脉冲源； 步骤2:将传感器放置在同轴腔体的测试窗处，并将传感器与待测局部放电特高频检测装置相连； 步骤3:开启标准脉冲源，逐步减小标准脉冲源的输出电压，直至待测局部放电特高频检测装置检测不到标准脉冲源的输出电压，此时同轴腔体的测试窗处的场强即为待测局部放电特高频检测装置的灵敏度；步骤4:逐步增加标准脉冲源的输出电压，直至待测局部放电特高频检测装置检测到的标准脉冲源的输出电压不再增加，即待测局部放电特高频检测装置检测到的标准脉冲源的输出电压饱和，此时同轴腔体的测试窗处的场强即为待测局部放电特高频检测装置的饱和值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述待测局部放电特高频检测装置检测不到标准脉冲源的输出电 压是指待测局部放电特高频检测装置检测到的输出信号的信噪比VSffR < 2。
全文摘要
本发明公开了电力变压器和气体绝缘组合开关设备局部放电在线检测技术领域中的一种局部放电特高频检测装置的标定系统和标定方法。该标定系统包括标准天线、标准脉冲源、测控计算机和待测局部放电特高频检测装置，标准脉冲源、测控计算机和待测局部放电特高频检测装置顺序相连，待测局部放电特高频检测装置包括用于采集电压信号的传感器，标定系统还包括同轴腔体；同轴腔体由同轴的1个外圆柱体、1个内圆柱体、2个外圆锥体和2个内圆锥体组成，外圆柱体的中部开有测试窗；本发明还提供了利用该标定系统进行标定的方法。本发明使用匹配的同轴腔体替代GTEM小室对局部放电特高频检测装置进行标定，其结构简单并且实施方便。
文档编号G01R35/00GK103207377SQ20131009131
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月21日 优先权日2013年3月21日
发明者唐志国, 李成榕, 许鹤林, 张连根, 卢启付 申请人:华北电力大学