一種多參數特高頻傳感器性能綜合評價方法與流程

本發明涉及輸變電設備技術領域，具體涉及一種多參數特高頻傳感器性能綜合評價方法。

背景技術：

局部放電測量中，特高頻局部放電檢測作為一種新興的局部放電檢測方法，在各類設備特別是GIS設備中得到了廣泛應用，目前在運的10座特高壓交流變電站的1000kV GIS(Hybrid Gas Insulated Switchgear)，HGIS)全部安裝了特高頻局部放電在線監測系統。它的優點是基于無線電磁波輻射接收原理，靈敏度較高，不影響設備正常運行。

目前存在部分特征參數來評價局部放電檢測用特高頻傳感器，如等效高度測量，局部放電檢測有效性驗證等，但是目前方法都比較單一，而且并沒有給出適當的等級劃分標準。以建立模型考察特高頻有效性為例，放電模型具有差異性，目前主要模型有變壓器和GIS，放電故障有懸浮電極，金屬顆粒和尖板放電。但是除了模型差異以外，放電本身具有隨機性，所以測試結果難以高度一致化復現，對于等效高度的測試，雖然彌補了試驗結果難以復現的問題，但是實驗室條件測試環境難以完全等效復雜的現場環境，單一依靠等效高度也并不合適。

因此，需要提供一種能夠綜合多個測試參數在內的傳感器評價方法，從而較客觀全面的評價傳感器接收性能。

技術實現要素：

為了滿足現有技術的需要，本發明提供了一種多參數特高頻傳感器性能綜合評價方法。

本發明的技術方案是：

所述方法包括：

采用GTEM小室對待測特高頻傳感器進行等效高度測試和靈敏度測試；

采用網絡分析儀對所述待測特高頻傳感器進行駐波比測試；

采用GIS作為測試模型對所述待測特高頻傳感器進行故障模型信噪比測試。

優選的，所述等效高度測試包括：

步驟11：將參考探針天線置于所述GTEM小室的測試區域的中心，調節脈沖源輸出第一 脈沖波形，通過示波器記錄所述參考探針天線的輸出波形和傅里葉分解后的頻域-幅值曲線；

步驟12：將待測特高頻傳感器置于所述GTEM小室的測試區域內，調節脈沖源輸出所述第一脈沖波形，通過示波器記錄待測特高頻傳感器的輸出波形和傅里葉分解后的頻域-幅值曲線；

步驟13：比較所述待測特高頻傳感器的頻域-幅值曲線和所述參考探針天線的頻域幅值曲線，得到所述待測特高頻傳感器的頻域-等效高度曲線；

步驟14：獲取所述頻域-等效高度曲線中300MHz～1500MHz內等效高度的最小值H_min、最大值H_max和平均值H_ave；

步驟15：確定等效高度的頻帶，所述頻帶為頻域-等效高度曲線中等效高度大于0.707×H_max的區域的頻率范圍；

優選的，所述靈敏度測試包括：

步驟21：將待測特高頻傳感器置于所述GTEM小室的測試區域內，調節脈沖源輸出第一脈沖波形，通過示波器記錄待測特高頻傳感器的輸出波形；

步驟22：逐步降低所述第一脈沖波形的幅值，直至脈沖源輸出為0；通過示波器記錄同一幅值下待測特高頻傳感器的任意兩組輸出波形；采用互相關函數計算所述兩組輸出波形的互相關系數；

步驟23：依據不同的第一脈沖波形的幅值及其互相關系數，構建幅值-互相關系數曲線；

步驟24：依據所述幅值-互相關系數曲線確定待測特高頻傳感器的最小可識別電壓；

待測特高頻傳感器的靈敏度為對所述最小可識別電壓進行積分計算后得到的在該最小可識別電壓下測試區域的電場；

優選的，所述步驟24中最小可識別電壓為幅值-互相關系數曲線中與數值大于0.3且最接近0.3的相互關系數對應的電壓；

優選的，所述駐波比測試包括：

將所述待測特高頻傳感器接入網絡分析儀，在待測特高頻傳感器的接收面上敷設吸波材料；通過所述網絡分析儀對待測特高頻傳感器進行駐波比測試，得到駐波比曲線；記錄所述駐波比曲線的最大值、平均值，以及大于預置駐波比值的頻率范圍；

優選的，所述故障模型信噪比測試包括：

步驟31：在所述GIS內部放置尖板放電故障模型；

步驟32：向所述GIS腔體內注入SF₆氣體；

步驟33：采用脈沖電流法測試GIS中接地線上的放電量；

步驟34：將所述待測特高頻傳感器放置在所述GIS的盆式絕緣子上，通過示波器記錄待測特高頻傳感器的輸出波形；

步驟35：向所述GIS施加電壓，采集所述接地線的放電量：

若放電量小于放電量下限值，則繼續向GIS施加電壓；

若放電量大于放電量上限值，則停止向GIS施加電壓；

步驟36：依據測特高頻傳感器的輸出波形，計算測特高頻傳感器的信噪比；

步驟37：將所述GIS的電壓將至為0，抽出SF₆氣體后，將所述尖板放電故障模型替換為懸浮電位放電模型或者懸浮顆粒放電模型或者電暈放電模型，重復執行步驟32-步驟36。

與最接近的現有技術相比，本發明的優異效果是：

本發明提供的一種多參數特高頻傳感器性能綜合評價方法，從等效高度、駐波比、靈敏度和故障模型信噪比四個方面綜合評價特高頻傳感器的性能。其中，等效高度能直接反映特高頻傳感器對信號的響應能力，駐波比能反映特高頻傳感器阻抗的匹配程度，靈敏度能衡量特高頻傳感器對現場微小局部放電信號的識別能力，故障模型信噪比能很好的模擬現場工作情況，考察特高頻傳感器在現場匯總的工作水平。

附圖說明

下面結合附圖對本發明進一步說明。

圖1：本發明實施例中一種多參數特高頻傳感器性能綜合評價方法流程圖；

圖2：本發明實施例中等效高度測試原理圖；

圖3：本發明實施例中等效高度測試結果示意圖；

圖4：本發明實施例中駐波比測試原理圖；

圖5：本發明實施例中駐波比測試結果示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

本發明提供的一種多參數特高頻傳感器性能綜合評價方法的實施例如圖1所示，包含了 等效高度測試、靈敏度測試、駐波比測試和故障模型信噪比測試四個參數的評價，具體為：

①：采用GTEM小室對待測特高頻傳感器進行等效高度測試。

②：采用GTEM小室對待測特高頻傳感器進行靈敏度測試。

③：采用網絡分析儀對待測特高頻傳感器進行駐波比測試。

④：采用GIS作為測試模型對待測特高頻傳感器進行故障模型信噪比測試。

一、等效高度測試

1、如圖2所示，將參考探針天線置于GTEM小室的測試區域的中心，調節脈沖源輸出第一脈沖波形，通過示波器記錄所述參考探針天線的輸出波形和傅里葉分解后的頻域-幅值曲線。

本實施例中第一脈沖波形為幅值50V，脈寬3.5ns的脈沖波形。

2、將待測特高頻傳感器置于GTEM小室的測試區域內，調節脈沖源輸出第一脈沖波形，通過示波器記錄待測特高頻傳感器的輸出波形和傅里葉分解后的頻域-幅值曲線。

3、比較待測特高頻傳感器的頻域-幅值曲線和參考探針天線的頻域幅值曲線，得到待測特高頻傳感器的頻域-等效高度曲線，如圖3所示。

4、獲取頻域-等效高度曲線中300MHz～1500MHz內等效高度的最小值H_min、最大值H_max和平均值H_ave。

5、確定等效高度的頻帶，頻帶為頻域-等效高度曲線中等效高度大于0.707×H_max的區域的頻率范圍，即確定3dB通頻帶。

如圖3所示等效高度測試結果，其中300MHz～1500MHz內平均等效高度為18.64mm，最小值為5mm，有效頻帶為720MHz～1300MHz，頻率寬度為580MHz。

二、靈敏度測試

1、在等效高度測試的基礎上保持待測特高頻傳感器的位置不變，即將待測特高頻傳感器置于GTEM小室的測試區域內，調節脈沖源輸出第一脈沖波形，通過示波器記錄待測特高頻傳感器的輸出波形。

本實施例中第一脈沖波形為幅值50V，脈寬3.5ns的脈沖波形。

2、逐步降低第一脈沖波形的幅值，直至脈沖源輸出為0；通過示波器記錄同一幅值下待測特高頻傳感器的任意兩組輸出波形；采用互相關函數計算兩組輸出波形的互相關系數。

3、依據不同的第一脈沖波形的幅值及其互相關系數，構建幅值-互相關系數曲線。

4、依據幅值-互相關系數曲線確定待測特高頻傳感器的最小可識別電壓。

本實施例中最小可識別電壓為幅值-互相關系數曲線中與數值大于0.3且最接近0.3的相互關系數對應的電壓。

待測特高頻傳感器的靈敏度為對最小可識別電壓進行積分計算后得到的在該最小可識別電壓下測試區域的電場。

三、駐波比測試

如圖4所示，將待測特高頻傳感器接入網絡分析儀，在待測特高頻傳感器的接收面上敷設吸波材料；通過網絡分析儀對待測特高頻傳感器進行駐波比測試，得到駐波比曲線；記錄駐波比曲線的最大值、平均值，以及大于預置駐波比值的頻率范圍。

本實施例中，預置駐波比值為5。駐波比測試結果如圖5所示，300MHz～1500MHz內最大值為3，平均值為1.65，駐波比大于5的頻率范圍為0。

四、故障模型信噪比測試

1、在GIS內部放置尖板放電故障模型。

2、向GIS腔體內注入SF₆氣體。

3、采用脈沖電流法測試GIS中接地線上的放電量。

4、將待測特高頻傳感器放置在GIS的盆式絕緣子上，通過示波器記錄待測特高頻傳感器的輸出波形。

5、向GIS施加電壓，采集所述接地線的放電量：

若放電量小于放電量下限值，則繼續向GIS施加電壓；若放電量大于放電量上限值，則停止向GIS施加電壓。

本實施例中若放電量小于10pc則繼續加壓，若放電量大于200pc或者超過220kV則停止加壓，將電壓穩定在放電量為100pc左右。

6、依據測特高頻傳感器的輸出波形，計算測特高頻傳感器的信噪比。

7、將GIS的電壓將至為0，抽出SF₆氣體后，將尖板放電故障模型替換為懸浮電位放電模型或者懸浮顆粒放電模型或者電暈放電模型，重復執行步驟2-6。

本實施例中采用220kVGIS。

本實施例中待測特高頻傳感器各級別的評價指標如表1所示：

表1

其中，一級為最好，三級為最差(不合格)，對某個待測特高頻傳感器判定級別時，以等效高度、靈敏度、駐波比和故障模型信噪比的測試結果中的最差一項測試所在級別作為該待測特高頻傳感器的最終分級。

最后應當說明的是：所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域譜通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。