特高频局部放电传感器性能改进检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及电气设备绝缘状态监测技术领域，更具体地说，涉及特高频局部放电传感器性能改进检测方法及系统，所述系统包括：特高频脉冲发生器，用于发出多次相同控制参数的预定脉冲信号；射频耦合器，用于将当前预定脉冲信号按比例分配为输出脉冲信号和耦合脉冲信号；吉赫横电磁波传输室，用于根据当前输出脉冲信号产生对应的激励电场；超高速信号采集装置，用于同时获取吉赫横电磁波传输室中根据各激励电场产生的响应信号，以及射频耦合器耦合端的耦合脉冲信号。本发明专利技术能减小最终测量结果的偏差。

Performance improvement detection method and system of UHF PD sensor

The invention relates to the technical field of insulation state monitoring of electrical equipment, more specifically, to the performance improvement detection method and system of UHF partial discharge sensor, the system includes: UHF pulse generator, which is used to send multiple predetermined pulse signals with the same control parameters; radio frequency coupler, which is used to proportionally distribute the current predetermined pulse signals as output pulse signals and Coupling pulse signal; gigahertz TEM transmission chamber, which is used to generate the corresponding excitation electric field according to the current output pulse signal; ultra-high speed signal acquisition device, which is used to simultaneously obtain the response signal generated according to the excitation electric field in the gigahertz TEM transmission chamber, as well as the coupling pulse signal at the coupling end of the RF coupler. The invention can reduce the deviation of the final measurement result.

【技术实现步骤摘要】
特高频局部放电传感器性能改进检测方法及系统
本专利技术涉及电气设备绝缘状态监测
，更具体地说，涉及特高频局部放电传感器性能改进检测方法及系统。
技术介绍
传感器的性能灵敏度对于整个局部放电特高频系统来说是尤为重要的，传统的天线标定方法是针对规则的天线模型提出的，并且对于标定设备的要求较高，造价昂贵。局部放电特高频天线由于其应用场合的特殊性，造成其外形和性能要求与传统的天线有明显的差别，并且传统的标定方法对于天线性能检测也不适合于特高频天线。英国Strythclyde大学的M.D.Judd首先提出了利用TEM传输线产生近似于GIS中传感器受到的电场，通过对传感器安装位置的处理，使其尽量接近真实GIS腔体的环境，并提出了传感器的灵敏度定义。日本的ShinnobuIshigami同样也利用了TEM波导对电场传感器进行了标定。M.D.Judd在总结之前经验的基础上，对传统的TEM传输线做了改进，去掉了原来的TEM终端匹配的要求，简化了测量系统的结构，使其工作频率延至数GHz，即GTEM标定。目前采用GTEM小室(吉赫横电磁波传输室)作为检测局部放电特高频传感器性能是国际通用的方法。但是，基于脉冲激励GTEM小室法的局部放电特高频传感器检验比对过程包括两个必不可少的步骤，即分别测量脉冲激励下的参考传感器和被试传感器响应，由于ps级上升沿脉冲源的不稳定性和高速暂态过程中分布参数的变化，极易造成输入GTEM小室的电压脉冲幅度波动和波形变化。在现有技术中进行特高频局部放电传感器性能检测时，将两次特高频脉冲发生器激励电压波形视为相同波形，但是由于特高频脉冲发生电路分布参数的影响，实际按照相同参数控制产生的脉冲波形会在控制参数上产生微小的不同，因此参考单极天线和被测局部放电特高频传感器两次被激励时GTEM小室内的电场波形也是不同的，对最终测量结果某些频率点会造成较大的偏差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供特高频局部放电传感器性能改进检测方法及系统，其能减小最终测量结果的偏差。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一方面，构造特高频局部放电传感器性能改进检测方法，包括：步骤a、将标准探针放置于吉赫横电磁波传输室测量位置；步骤b、特高频脉冲发生器发出多次相同控制参数的预定脉冲信号；步骤c、射频耦合器将当前预定脉冲信号按比例分配为输出脉冲信号和耦合脉冲信号；步骤d、吉赫横电磁波传输室根据当前输出脉冲信号产生对应的激励电场；步骤e、超高速信号采集装置同时获取标准探针根据各激励电场产生的响应信号，以及对应耦合脉冲信号；步骤f、将被试传感器分置于吉赫横电磁波传输室测量位置；步骤g、重复步骤b～d；步骤h、超高速信号采集装置同时获取被试传感器根据激励电场产生的响应信号，以及对应耦合脉冲信号；步骤i、根据标准探针的响应高度、标准探针的各响应信号和对应耦合脉冲信号，以及被试传感器的各响应信号和对应耦合脉冲信号，得到被试传感器的等效响应高度。进一步地，步骤e中，标准探针的响应信号为标准探针的响应电压vmr(t)，对应耦合脉冲信号为同一预定脉冲信号产生的射频耦合器耦合端发送的耦合脉冲电压vrg(t)；步骤h中，被试传感器的响应信号为被试传感器的响应电压vms(t)，对应耦合脉冲信号为同一预定脉冲信号产生的射频耦合器耦合端发送的耦合脉冲电压vsg(t)。在上述技术方案中，所述方法还包括：步骤o、确定标准探针的响应高度。进一步地，所述步骤o，具体包括：步骤o1、将标准探针放置于吉赫横电磁波传输室测量位置；步骤o2、以多个不同频率的预设连续波激励吉赫横电磁波传输室；步骤o3、同时测量标准探针所在位置的电场Er(f)和标准探针的激励电压Vr(f)；步骤o4、根据公式(1)：求得标准探针的响应高度Href(f)。在上述技术方案中，所述步骤i，具体包括：将标准探针的响应电压vmr(t)和被试传感器的响应电压vms(t)分别进行快速傅里叶变换，得到标准探针变换后的响应电压Vmr(f)和被试传感器变换后的响应电压Vms(f)；在标准探针对应的各耦合脉冲电压vrg(t)和被试传感器对应的各耦合脉冲电压vsg(t)中，选取具有预定波形相似度的脉冲电压vrg(t)和脉冲电压vsg(t)；根据具有预定波形相似度的脉冲电压vrg(t)和脉冲电压vsg(t)分别对应的标准探针变换后的响应电压Vmr(f)和被试传感器变换后的响应电压Vms(f)，以及标准探针的响应高度Href(f)，得到被试传感器的等效响应高度。进一步地，被试传感器的等效响应高度Hsense(f)的计算公式为：公式(2)中，，Vmr(f)和Vms(f)分别为具有预设波形相似度的vrg(t)和vsg(t)分别对应的标准探针变换后的响应电压和被试传感器变换后的响应电压。优选地，所述具有预定波形相似度的脉冲电压vrg(t)和脉冲电压vsg(t)指的是相关系数为预定相关系数的脉冲电压vrg(t)和脉冲电压vsg(t)。进一步地，根据公式(3)：求得相关系数ρ。更进一步地，所述相关系数ρ的取值范围为0.95～1。另一方面，构造特高频局部放电传感器性能改进检测系统，包括：特高频脉冲发生器，用于发出多次相同控制参数的预定脉冲信号；射频耦合器，用于将当前预定脉冲信号按比例分配为输出脉冲信号和耦合脉冲信号；吉赫横电磁波传输室，用于根据当前输出脉冲信号产生对应的激励电场；超高速信号采集装置，用于同时获取吉赫横电磁波传输室中根据各激励电场产生的响应信号，以及射频耦合器耦合端的耦合脉冲信号；所述特高频脉冲发生器与射频耦合器输入端相连；所述射频耦合器的输出端与吉赫横电磁波传输室输入端相连；所述超高速信号采集装置分别与射频耦合器的耦合端和吉赫横电磁波传输室的安装窗口相连。实施本专利技术，具有以下有益效果：对现有技术中进行特高频局部放电传感器性能检测进行了改进，使用了射频耦合器，这样就使得特高频脉冲发生器发出的脉冲信号是可测的。因此，可以对两次特高频脉冲发生器脉冲信号波形进行监测，使得在计算最终测量结果的过程中可以有选择性的选取数据，从而使减小最终测量结果的偏差。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术系统的结构示意图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。实施例1：如图1所示，本专利技术所述的特高频局部放电传感器性能改进检测系统，包括：特高频脉冲发生器1，用于发出多次相同控制参数的预定脉冲信号；射频耦合器2，用于将当前预定脉冲信号按比例分配为输出脉冲信号和耦合脉冲信号；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种特高频局部放电传感器性能改进检测方法，其特征在于，包括：/n步骤a、将标准探针放置于吉赫横电磁波传输室测量位置；/n步骤b、特高频脉冲发生器发出多次相同控制参数的预定脉冲信号；/n步骤c、射频耦合器将当前预定脉冲信号按比例分配为输出脉冲信号和耦合脉冲信号；/n步骤d、吉赫横电磁波传输室根据当前输出脉冲信号产生对应的激励电场；/n步骤e、超高速信号采集装置同时获取标准探针根据各激励电场产生的响应信号，以及对应耦合脉冲信号；/n步骤f、将被试传感器分置于吉赫横电磁波传输室测量位置；/n步骤g、重复步骤b～d；/n步骤h、超高速信号采集装置同时获取被试传感器根据激励电场产生的响应信号，以及对应耦合脉冲信号；/n步骤i、根据标准探针的响应高度、标准探针的各响应信号和对应耦合脉冲信号，以及被试传感器的各响应信号和对应耦合脉冲信号，得到被试传感器的等效响应高度。/n

【技术特征摘要】
1.一种特高频局部放电传感器性能改进检测方法，其特征在于，包括：
步骤a、将标准探针放置于吉赫横电磁波传输室测量位置；
步骤b、特高频脉冲发生器发出多次相同控制参数的预定脉冲信号；
步骤c、射频耦合器将当前预定脉冲信号按比例分配为输出脉冲信号和耦合脉冲信号；
步骤d、吉赫横电磁波传输室根据当前输出脉冲信号产生对应的激励电场；
步骤e、超高速信号采集装置同时获取标准探针根据各激励电场产生的响应信号，以及对应耦合脉冲信号；
步骤f、将被试传感器分置于吉赫横电磁波传输室测量位置；
步骤g、重复步骤b～d；
步骤h、超高速信号采集装置同时获取被试传感器根据激励电场产生的响应信号，以及对应耦合脉冲信号；
步骤i、根据标准探针的响应高度、标准探针的各响应信号和对应耦合脉冲信号，以及被试传感器的各响应信号和对应耦合脉冲信号，得到被试传感器的等效响应高度。


2.根据权利要求1所述的特高频局部放电传感器性能改进检测方法，其特征在于，步骤e中，标准探针的响应信号为标准探针的响应电压vmr(t)，对应耦合脉冲信号为同一预定脉冲信号产生的射频耦合器耦合端发送的耦合脉冲电压vrg(t)；
步骤h中，被试传感器的响应信号为被试传感器的响应电压vms(t)，对应耦合脉冲信号为同一预定脉冲信号产生的射频耦合器耦合端发送的耦合脉冲电压vsg(t)。


3.根据权利要求2所述的特高频局部放电传感器性能改进检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
步骤o、确定标准探针的响应高度。


4.根据权利要求3所述的特高频局部放电传感器性能改进检测方法，其特征在于，所述步骤o，具体包括：
步骤o1、将标准探针放置于吉赫横电磁波传输室测量位置；
步骤o2、以多个不同频率的预设连续波激励吉赫横电磁波传输室；
步骤o3、同时测量标准探针所在位置的电场Er(f)和标准探针的激励电压Vr(f)；
步骤o4、根据公式(1)：



求得标准探针的响应高度Href(f)。


5.根据权利要求4所述的特高频局部放电传感器性能改进检测方法，其特征在于，所述步骤i，具体包括：
将标准探针的响应电压vmr(t)和被试传感器的响应电压vms(t)分别进行快速傅里叶变换，得到标准探针变换...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘诣，梁明辉，周求宽，王鹏，邹阳，刘梦娜，徐惠，杨旭，杜振波，程林，聂德鑫，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，国家电网有限公司，南瑞集团有限公司，国网江西省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42