局部放电特高频检测装置标定平台

1、局部放电特高频检测装置,标定平台,吉林省电力有限公司检修公司,李,勐,华北电力大学,唐志国,2012.10.11,主要内容,1,研究背景,2,标定原理及平台介绍,3,标定系统量化指标介绍,4,检测成果,吉林省电力,有限公司检修公司,华,北,电,力大,学,一、研究背景,UHF,检测技术的优点,检测频段高,局部放电,UHF,检测技术,抗干扰能力强,灵敏度高,可以定位,能区分故障类型,吉林省电力有限公司检修公司,华,北,电,力大,学,一、研究背景,存在的问题,缺乏统一的标,准和科学有效,的手段对,UHF,装置进行评价,众多的局放设,备厂商提供的,产品各异，质,量参差不齐,检测效果不佳,出现错误报警,

2、威胁整个在线,监测产业的,健康发展,吉林省电力有限公司检修公司,华,北,电,力大,学,一、研究背景,?,常规的对传感器测试的方法是扫频法，主要存,在以下问题：,1,、扫频测试无法准确反映传感器和检测系统对于瞬态局,部放电,UHF,信号的接收能力。,2,、扫频测量系统所必需的扫频信号源等设备极其昂贵,?,对于检测系统性能方面，国内外更是缺乏一致,和有效的评价方法,吉林省电力有限公司检修公司,华,北,电,力大,学,二、标定原理及平台介绍,测量原理,通过标准脉冲源向,GTEM,小室内注入标定信号,在,GTEM,小室内建立,脉冲电磁场。设,E,（,t,）为,GTEM,小室内被测天线所在位置处的电场，,

3、u(t),为天线输出的电压信号。天线的作用即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，即可得到天线的传递函,数,H(f),，量纲为,m,，称为有效高度。该参数反映了天线的接收能力的,大小。,U,(,f,),H,(,f,),?,E,(,f,),吉林省电力有限公司检修公司,华,北,电,力大,学,二、标定原理及平台介绍,参考测量法,V,I,H,cell,E,I,H,ref,a,V,I,H,cell,E,I,H,sens,b,V,Os,H,sys,V,Ms,V,Or,H,sys,V,Mr,H,sens,V,Ms,?,H,ref,V,Mr,吉林省电力有限公司检修公司,华,北,电,力

4、大,学,二、标定原理及平台介绍,标定系统平台的介绍,测控,计算机,高速,示波器,同步脉冲,参考天线,被测天线,标准,脉冲源,GTEM,小室,吉林省电力有限公司检修公司,华,北,电,力大,学,二、标定原理及平台介绍,标准脉冲信号源,电,压,（,1,V,/,格,）,t(10ns/,格,),主要功能参数：,双指数电压脉冲波形,输出电压峰值：,2V-100V,程控可调，步进,1V,上升沿（,20%-80%,）,700ps,，半波宽度,15ns,内阻,50,吉林省电力有限公司检修公司,华,北,电,力大,学,二、标定原理及平台介绍,参考天线,Z,h,2,E,1,V,L,Z,L,有,效,高,度,/,m,m,

5、10,1,0.,1,0,0.,5,1,频率,/,GHz,1.5,2,(a),单极天线,(b),等效电路,图,单极探针的结构及等效电路,图,单极探针理论与实测传感器频响,曲线对比,吉林省电力有限公司检修公司,华,北,电,力大,学,二、标定原理及平台介绍,标定平台实物图,吉林省电力有限公司检修公司,华,北,电,力大,学,三、标定系统量化指标介绍,传感器耦合性能,检测系统,检测系统的灵敏度,最大可检测信号的范围,华,北,电,力大,学,吉林省电力有限公司检修公司,三、标定系统量化指标介绍,?,传感器灵敏度的标定,传感器频域有效高度反映了天线对不同频率的电磁,场耦合的性能。为了比较方便起见，这里以被测传

6、,感器在有效接收频带（或标称设计频带）平均有效,高度来评价传感器性能的优劣。,吉林省电力有限公司检修公司,华,北,电,力大,学,三、标定系统量化指标介绍,?,检测系统灵敏度的标定,定义：在一定的环境背景噪声条件下局,部放电特高频检测所能分辨的最小脉冲,电场强度峰值,测控,计算机,标准,脉冲源,被测,检测系统,被测天线,GTEM,小室,吉林省电力有限公司检修公司,华,北,电,力大,学,U,o,三、标定系统量化指标介绍,?,检测系统灵敏度的标定,测试过程,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

7、通过公式由参考天线的输出来反推,U,o,E,i,?,H,ref,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,吉林省电力有限公司检修公司,华,北,电,力大,学,U,o,三、标定系统量化指标介绍,?,检测最大可测信号标定,检测系统最大可检测信号以其最大饱和场强峰值来表征：,在一定的环境条件下，局部放电特高频检测系统所能反映,的最大脉冲场强峰值，为标准信号源输出增大至某一值，,检测系统检测到的信号达到饱和，此时对应的,GTEM,小,室测试窗口处的场强峰值。,吉林省电力有限公司检修公司,华,北,电,力大,学,U,o,

8、四、检测成果,?,传感器等效高度曲线对比,100,表,传感器有效高度统计数据对比,传感器,平均有效高度,H/mm,有效高度,H2mm/%,A,13.52,89.0,有,效,高,度,/,m,m,10,1,0.1,0,1,0.5,1.5,频率,/GHz,2,B,7.38,68.9,图,传感器有效高度曲线对比,A,是最新研制的高性能天线传感器,B,是未经有效匹配的等角螺旋天线,吉林省电力有限公司检修公司,华,北,电,力大,学,U,o,四、检测成果,GTEM,和,GIS,上对检测系统的测试对比,厂家编,号,1,2,3,4,灵敏度,E/,V/m,1.11,3.52,5.28,8.81,饱和值,E/,V/m,140.89,129,141,167,视在放电量,Q/pC,9.8,12,14,19,吉林省电力有限公司检修公司,华,北,电,