局部放電檢測(cè)儀性能評(píng)估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及局部放電檢測(cè)儀的性能評(píng)估，具體地，涉及局部放電檢測(cè)儀性能評(píng)估方法。
【背景技術(shù)】
[0002]局部放電測(cè)量是一種有效檢測(cè)高壓電氣設(shè)備絕緣缺陷的非破壞性方法。絕緣缺陷的存在會(huì)增強(qiáng)其周圍局部區(qū)域的電場(chǎng)，從而導(dǎo)致局部的絕緣擊穿，在該小區(qū)域中發(fā)生電荷的快速轉(zhuǎn)移。局部放電檢測(cè)通常是基于對(duì)放電過(guò)程中的電氣量或非電氣信號(hào)的評(píng)估。眾所周知，局部放電的發(fā)生可能導(dǎo)致絕緣的逐步惡化并最終導(dǎo)致絕緣失效。因此，局部放電的檢測(cè)、定位和診斷，是對(duì)高壓電氣設(shè)備絕緣狀況評(píng)估必不可少的工作。
[0003]目前，局部放電測(cè)量?jī)x器(PDMIs, Partial discharge measuring instruments)已經(jīng)從早期的只能測(cè)量視在電荷量的模擬型設(shè)備發(fā)展至可執(zhí)行局部放電模式識(shí)別等更多高級(jí)操作的數(shù)字化儀器。視在電荷量的大小僅能指示局部放電存在與否及其嚴(yán)重程度，而通過(guò)分析局部放電脈沖序列中各脈沖的幅值和相角分布與測(cè)試試品所加的高電壓之間的關(guān)系(PRPD-phase resolved partial discharge)或者局部放電脈沖波形的頻譜，能夠獲取更多有關(guān)引發(fā)局部放電絕緣缺陷的信息。因此，許多數(shù)字局部放電測(cè)量?jī)x采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)采樣獲得的局部放電脈沖序列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)或時(shí)頻分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電類型的分類和識(shí)別，同時(shí)進(jìn)行干擾排除和噪聲抑制。
[0004]PDMIs的高級(jí)功能使得其應(yīng)用從實(shí)驗(yàn)室的離線測(cè)試擴(kuò)充到了現(xiàn)場(chǎng)帶電檢測(cè)和絕緣診斷，進(jìn)而又不斷提出新的功能需求。大部分傳統(tǒng)的局部放電校準(zhǔn)儀只能以固定的重復(fù)頻率輸出已知放電量的電荷脈沖，可以用來(lái)校驗(yàn)局放儀的線性度和極性影響等特性，可編程局部放電校準(zhǔn)儀則可進(jìn)行額外的測(cè)試，如脈沖序列響應(yīng)和脈沖分辨率等標(biāo)準(zhǔn)上定義的性能，而所有上述過(guò)程只是針對(duì)所測(cè)視在電荷的校準(zhǔn)和評(píng)估。目前，很少有標(biāo)準(zhǔn)或確定的步驟來(lái)評(píng)估性能先進(jìn)的儀器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種局部放電檢測(cè)儀性能評(píng)估方法。本發(fā)明在可編程局部放電校準(zhǔn)儀基礎(chǔ)上，本提出了一局部放電檢測(cè)儀性能評(píng)估方法。本發(fā)明可以物理仿真具有真實(shí)局部放電圖譜統(tǒng)計(jì)特征的脈沖序列。
[0006]根據(jù)本發(fā)明提供的一種局部放電檢測(cè)儀性能評(píng)估方法，包括:通過(guò)仿真的局部放電脈沖序列及其放電圖譜，來(lái)模擬真實(shí)的局部放電脈沖過(guò)程，以評(píng)估局部放電測(cè)量?jī)x的性能，其中，所述仿真的局部放電脈沖序列為物理仿真輸出；
[0007]其中，所述仿真的局部放電脈沖序列，是通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)物理仿真輸出的:
[0008]建立局部放電圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)，用于作為局部放電脈沖序列生成器仿真輸出放電圖譜的參考源；
[0009]通過(guò)局部放電脈沖序列生成器，來(lái)根據(jù)所述局部放電圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)中的圖譜，以局部放電脈沖序列方式輸出放電圖譜；
[0010]設(shè)置觸發(fā)電路，以產(chǎn)生輸出同步信號(hào)，其中，所述同步信號(hào)為所述放電圖譜每周期輸出的觸發(fā)。
[0011]優(yōu)選地，所述局部放電圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)中的圖譜，記錄了如下信息:
[0012]-局部放電脈沖的波形信息；
[0013]-局部放電測(cè)試的信息；
[0014]-局部放電脈沖序列中各脈沖的特征信息。
[0015]優(yōu)選地，局部放電脈沖序列生成器，包括相連接的波形發(fā)生器AWG和校準(zhǔn)的串聯(lián)電容器；
[0016]波形發(fā)生器AWG用于按照如下任一種模式產(chǎn)生階躍電壓，并重復(fù)發(fā)送所述階躍電壓到所述校準(zhǔn)的串聯(lián)電容器，以輸出相應(yīng)的局部放電脈沖序列:
[0017]-單脈沖重復(fù)模式；
[0018]-脈沖序列模式；
[0019]-動(dòng)態(tài)序列模式；
[0020]其中:
[0021]在所述單脈沖重復(fù)模式中，所述波形發(fā)生器AWG產(chǎn)生程控階躍電壓，并將階躍電壓重復(fù)發(fā)送到所述校準(zhǔn)的串聯(lián)電容器以輸出脈沖序列；其中，所述階躍電壓由依次的四個(gè)基本部分a)、b)、c)以及d)組成:a)初始電平段，是值為零的電壓；b)上升沿段；c)電壓維持段，連接所述上升沿段和下降沿段；d)下降沿段；
[0022]在所述脈沖序列模式中，所述局部放電脈沖序列生成器所輸出脈沖的上升時(shí)間固定為1.8納秒、2.1納秒或4.8納秒，脈沖的幅值和數(shù)量以及相鄰脈沖的時(shí)間間隔和極性通過(guò)單獨(dú)定義得到或隨機(jī)生成，脈沖序列輸出單次或是按確定頻率重復(fù)或是由外同步信號(hào)觸發(fā)；
[0023]在所述動(dòng)態(tài)序列模式中，每個(gè)脈沖序列是由一個(gè)觸發(fā)開(kāi)始，每個(gè)同步周期內(nèi)的連續(xù)脈沖的脈沖幅度和時(shí)間間隔為動(dòng)態(tài)設(shè)置或從文件讀取。
[0024]優(yōu)選地，在動(dòng)態(tài)序列模式中，所述局部放電脈沖序列生成器首先從所述局部放電圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取圖譜的脈沖序列，其中，圖譜包括脈沖振幅和相位角值；隨后將該圖譜的脈沖序列按照工頻周期分割成一組脈沖片段，每個(gè)脈沖片段對(duì)應(yīng)一個(gè)工頻周期的脈沖；
[0025]經(jīng)編譯后的放電圖譜輸出時(shí)，每一個(gè)脈沖片段均由一個(gè)外部觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)；輸出后等待多于I個(gè)(例如2個(gè)或3個(gè))循環(huán)周期，再輸出下一個(gè)模擬的脈沖片段。
[0026]優(yōu)選地，所述觸發(fā)電路包括隔離變壓器、低通濾波器、比較器；
[0027]隔離變壓器耦合市電，耦合的信號(hào)經(jīng)低通濾波器后形成正弦同步信號(hào)，該正弦同步信號(hào)在比較器中與一個(gè)直流電壓比較后產(chǎn)生一方波信號(hào)，該方波信號(hào)的上升沿作為同步信號(hào)，即為放電圖譜每周期輸出的觸發(fā)。
[0028]在優(yōu)選例中，本發(fā)明通過(guò)仿真的局部放電脈沖序列及局部放電圖譜來(lái)模擬真實(shí)的局部放電脈沖過(guò)程，用仿真的局部放電脈沖序列來(lái)評(píng)估局部放電測(cè)量?jī)x的性能，仿真的局部放電脈沖序列通過(guò)局部放電檢測(cè)儀性能評(píng)估方法物理仿真輸出
[0029]優(yōu)選地:
[0030]-局部放電脈沖的波形信息，為完整的局部放電脈沖波形，記錄波形所用的傳感器耦合電容器、高頻電流傳感器、特高頻寬天線等；
[0031]-局部放電測(cè)試的信息，包括圖譜測(cè)試時(shí)所加的電壓、圖譜所對(duì)應(yīng)的局部放電類型、局部放電測(cè)試的環(huán)境和放電源；
[0032]-局部放電脈沖序列中各脈沖的特征信息，包括各脈沖的幅值、極性、脈沖相位角或者脈沖發(fā)生的時(shí)刻、脈沖的時(shí)頻參數(shù)。
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0034]1、本發(fā)明可以產(chǎn)生不同類型的局部放電脈沖序列，包括基本的可編程校準(zhǔn)脈沖序列到對(duì)不同絕緣缺陷模型的局部放電圖譜的仿真，以滿足不同數(shù)字式PDMIs不同標(biāo)稱性能評(píng)估的要求。
[0035]2、本發(fā)明可用于PDMI功能驗(yàn)證，以及在設(shè)計(jì)階段提高他們的性能，以減少所需的試驗(yàn)測(cè)試。
[0036]3、本發(fā)明對(duì)PDMI性能評(píng)價(jià)的應(yīng)用顯示了其發(fā)展的潛力。本發(fā)明展示了其對(duì)測(cè)量?jī)x器的一些特定的功能，如基本性能，記錄整個(gè)脈沖序列的能力，對(duì)采樣脈沖幅度和時(shí)間間隔精度，放電圖譜模式識(shí)別在局部放電信號(hào)噪聲存在條件下的有效性和雙極性檢測(cè)以及對(duì)局部放電圖譜分類，進(jìn)行了測(cè)試。
【附圖說(shuō)明】
[0037]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0038]圖1為三種局部放電仿真模型產(chǎn)生的局放圖譜；
[0039]圖2為能夠?qū)崿F(xiàn)局部放電檢測(cè)儀性能評(píng)估方法的評(píng)估系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0040]圖3為生成階躍電壓波形圖；
[0041]圖4為三個(gè)觸發(fā)周期的動(dòng)態(tài)脈沖序列示例；
[0042]圖5為PRPD圖譜仿真輸出B)與其數(shù)據(jù)源A)的對(duì)比；
[0043]圖6為歸一化的脈沖序列電荷量和時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果；
[0044]圖7為仿真局部放電圖譜的檢測(cè)結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0046]數(shù)字局放儀性能評(píng)估要求
[0047]數(shù)字局部放電測(cè)量?jī)x(PDMI)的主要特征是能夠存儲(chǔ)所獲取的局部放電時(shí)域波形或相關(guān)的特征參數(shù)，如每個(gè)局部放電脈沖的發(fā)生時(shí)間、視在電荷量、相對(duì)于所加試驗(yàn)電壓的相位角。這些信息都獲取自儀器的核心部件，數(shù)字化儀(AD-analogue to digitalconvertor)，整個(gè)儀器還包括AD前的模擬信號(hào)前處理單元和數(shù)字化后處理單元組成。
[0048]模擬型PDMI的特性測(cè)試完全由相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)中定義，對(duì)于數(shù)字式PDMI上執(zhí)行的一些額外功能的測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)只提供了一些建議。以模擬式PDMI性能測(cè)試的程序?yàn)榛A(chǔ)，考慮具有附加功能的數(shù)字式PDMI的性能評(píng)估，以下測(cè)試建議應(yīng)當(dāng)包括在內(nèi):
[0049](I)根據(jù)IEC