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华北电力大学 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 研究背景 1 标定原理及平台介绍 2 标定系统量化指标介绍 3 检测成果 4 吉林省电力有限公司检修公司 一、研究背景 检测频段高 抗干扰能力强 灵敏度高 可以定位 能区分故障类型 局部放电 UHF检测技术 UHF检测技术的优点 吉林省电力有限公司检修公司 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 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 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 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，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。 吉林省电力有限公司检修公司 二、标定原理及平台介绍 参考测量法 吉林省电力有限公司检修公司 二、标定原理及平台介绍 标定系统平台的介绍 标准 脉冲源 测控 计算机 高速 示波器 同步脉冲 被测天线 参考天线 GTEM小室 吉林省电力有限公司检修公司 二、标定原理及平台介绍 标准脉冲信号源 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50Ω 吉林省电力有限公司检修公司 二、标定原理及平台介绍 参考天线 (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 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 三、标定系统量化指标介绍 传感器耦合性能 检测系统的灵敏度 最大可检测信号的范围 检测系统 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 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 标准 脉冲源 测控 计算机 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 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 ① 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，具体可通过公式由参考天线的输出来反推 ② 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 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 四、检测成果 传感器等效高度曲线对比 A是必威体育精装版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 图 传感器有效高度曲线对比 传感器 平均有效高度H/mm 有效高度H2mm/% A 13.52 89.0 B 7.38 68.9 表 传感器有效高度统计数据对比 吉林省电力有限公司检修公司 四、检测成果 GTEM和GIS上对检测系统的测试对比 厂家编号 灵敏度 E/μV/m 饱和值 E/