本發明涉(she)及(ji)輸(shu)變電設備(bei)技術(shu)領(ling)域，具體涉(she)及(ji)一種多參數(shu)特高頻(pin)傳感器性能綜合評價(jia)方法。

背景技術：

局(ju)(ju)部(bu)放電測(ce)量中(zhong)，特高頻局(ju)(ju)部(bu)放電檢測(ce)作為一(yi)種(zhong)新興的局(ju)(ju)部(bu)放電檢測(ce)方(fang)法，在(zai)各類(lei)設備(bei)特別是(shi)GIS設備(bei)中(zhong)得(de)到了廣(guang)泛應用，目前在(zai)運的10座特高壓交流變(bian)電站(zhan)的1000kV GIS(Hybrid Gas Insulated Switchgear)，HGIS)全(quan)部(bu)安(an)裝了特高頻局(ju)(ju)部(bu)放電在(zai)線監(jian)測(ce)系統。它的優(you)點是(shi)基于無線電磁波(bo)輻射接收原理(li)，靈敏度(du)較高，不影響設備(bei)正常(chang)運行。

目(mu)前存在部(bu)分特征參(can)數來(lai)評(ping)價局部(bu)放(fang)(fang)(fang)電(dian)(dian)檢(jian)測(ce)用(yong)特高頻(pin)傳感器，如等(deng)(deng)效(xiao)高度(du)(du)測(ce)量(liang)，局部(bu)放(fang)(fang)(fang)電(dian)(dian)檢(jian)測(ce)有(you)(you)效(xiao)性驗證等(deng)(deng)，但(dan)是(shi)目(mu)前方法都比(bi)較單一(yi)，而且并沒有(you)(you)給出適當的等(deng)(deng)級(ji)劃分標準。以建立(li)模型(xing)考察(cha)特高頻(pin)有(you)(you)效(xiao)性為例(li)，放(fang)(fang)(fang)電(dian)(dian)模型(xing)具(ju)有(you)(you)差異性，目(mu)前主要模型(xing)有(you)(you)變壓(ya)器和(he)GIS，放(fang)(fang)(fang)電(dian)(dian)故障有(you)(you)懸(xuan)浮電(dian)(dian)極，金(jin)屬顆粒和(he)尖板放(fang)(fang)(fang)電(dian)(dian)。但(dan)是(shi)除了(le)模型(xing)差異以外，放(fang)(fang)(fang)電(dian)(dian)本身(shen)具(ju)有(you)(you)隨機(ji)性，所以測(ce)試(shi)結果(guo)難以高度(du)(du)一(yi)致化復(fu)現，對于等(deng)(deng)效(xiao)高度(du)(du)的測(ce)試(shi)，雖(sui)然(ran)彌補了(le)試(shi)驗結果(guo)難以復(fu)現的問題，但(dan)是(shi)實(shi)驗室條件測(ce)試(shi)環(huan)境(jing)難以完(wan)全等(deng)(deng)效(xiao)復(fu)雜(za)的現場環(huan)境(jing)，單一(yi)依靠等(deng)(deng)效(xiao)高度(du)(du)也并不(bu)合適。

因此，需要提供一種能夠綜合多個測(ce)試(shi)參數在內的(de)傳感器評價方法，從而較客觀(guan)全面的(de)評價傳感器接收性能。

技術實現要素：

為了滿足現(xian)有技術的需要，本發明提(ti)供了一種多參數特高頻傳(chuan)感(gan)器性(xing)能綜合評價方法。

本發明的技術方(fang)案是：

所述方法包括：

采用GTEM小(xiao)室對(dui)待測特高(gao)頻(pin)傳感器進行等效高(gao)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(gan)器進行駐(zhu)波比測試(shi)；

采用GIS作為測(ce)試(shi)模(mo)型對所述待測(ce)特高頻(pin)傳感器進行故障模(mo)型信噪比測(ce)試(shi)。

優選(xuan)的，所述等效(xiao)高度測試(shi)包括：

步驟11：將參(can)考(kao)探(tan)針(zhen)天線(xian)置于所述(shu)GTEM小室(shi)的(de)測(ce)試(shi)區域(yu)的(de)中心，調節脈(mo)沖源輸(shu)出第(di)一 脈(mo)沖波形，通過示波器記錄(lu)所述(shu)參(can)考(kao)探(tan)針(zhen)天線(xian)的(de)輸(shu)出波形和傅(fu)里葉(xie)分(fen)解后的(de)頻域(yu)-幅值曲(qu)線(xian)；

步驟(zou)12：將待測特(te)高頻(pin)(pin)傳感器置于所述(shu)GTEM小室的(de)測試區域內(nei)，調節(jie)脈(mo)沖源輸(shu)(shu)出所述(shu)第一脈(mo)沖波形，通過(guo)示波器記錄(lu)待測特(te)高頻(pin)(pin)傳感器的(de)輸(shu)(shu)出波形和傅里(li)葉分(fen)解后的(de)頻(pin)(pin)域-幅值(zhi)曲線；

步驟13：比較所述待(dai)測特(te)高(gao)(gao)頻傳感(gan)器的(de)(de)頻域-幅值曲(qu)線(xian)(xian)和所述參考(kao)探(tan)針天線(xian)(xian)的(de)(de)頻域幅值曲(qu)線(xian)(xian)，得(de)到所述待(dai)測特(te)高(gao)(gao)頻傳感(gan)器的(de)(de)頻域-等(deng)效高(gao)(gao)度曲(qu)線(xian)(xian)；

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(shi)包(bao)括：

步驟21：將待(dai)(dai)測特高頻傳感器置于所述(shu)GTEM小(xiao)室的測試區域內，調節脈沖(chong)源輸出(chu)第一(yi)脈沖(chong)波(bo)(bo)形，通過(guo)示(shi)波(bo)(bo)器記(ji)錄待(dai)(dai)測特高頻傳感器的輸出(chu)波(bo)(bo)形；

步(bu)驟22：逐步(bu)降(jiang)低(di)所述(shu)第一脈(mo)沖波(bo)(bo)形的(de)幅(fu)值，直至(zhi)脈(mo)沖源輸出(chu)為0；通(tong)過示波(bo)(bo)器(qi)記錄同一幅(fu)值下待測特高頻傳感器(qi)的(de)任意兩組(zu)輸出(chu)波(bo)(bo)形；采用互相關(guan)(guan)函數計算所述(shu)兩組(zu)輸出(chu)波(bo)(bo)形的(de)互相關(guan)(guan)系數；

步驟(zou)23：依據(ju)不同的第一脈(mo)沖波(bo)形的幅(fu)值及其互相關系數，構建幅(fu)值-互相關系數曲線；

步驟24：依據(ju)所述幅值-互相關(guan)系數曲線確(que)定待測特(te)高(gao)頻傳感器(qi)的最小(xiao)可識別電壓；

待測(ce)特高頻傳感器的(de)靈敏度為對所(suo)述最小可識(shi)別電壓進行積(ji)分計(ji)算(suan)后(hou)得到的(de)在該最小可識(shi)別電壓下測(ce)試區域的(de)電場；

優選的(de)(de)，所述步驟(zou)24中最小可識別電壓為幅(fu)值(zhi)-互相關(guan)系數曲(qu)線(xian)中與數值(zhi)大于0.3且最接近0.3的(de)(de)相互關(guan)系數對應的(de)(de)電壓；

優選的，所述(shu)駐波(bo)比測試(shi)包括(kuo)：

將所述(shu)待(dai)測(ce)特高(gao)頻(pin)傳(chuan)(chuan)感器(qi)接入(ru)網(wang)絡分析儀，在待(dai)測(ce)特高(gao)頻(pin)傳(chuan)(chuan)感器(qi)的(de)接收(shou)面上敷設吸波(bo)(bo)(bo)(bo)材(cai)料；通過所述(shu)網(wang)絡分析儀對(dui)待(dai)測(ce)特高(gao)頻(pin)傳(chuan)(chuan)感器(qi)進行駐波(bo)(bo)(bo)(bo)比測(ce)試，得到駐波(bo)(bo)(bo)(bo)比曲線；記(ji)錄所述(shu)駐波(bo)(bo)(bo)(bo)比曲線的(de)最(zui)大值(zhi)、平均值(zhi)，以及大于預(yu)置駐波(bo)(bo)(bo)(bo)比值(zhi)的(de)頻(pin)率范(fan)圍；

優(you)選的(de)，所述故障模型信噪比測試(shi)包括：

步驟31：在(zai)所述GIS內部放置尖板(ban)放電故障模(mo)型；

步驟32：向所述GIS腔體內注入SF₆氣體；

步驟33：采(cai)用脈沖(chong)電流法測試GIS中接地線上的放(fang)電量(liang)；

步驟34：將所述(shu)待測(ce)特高頻(pin)傳(chuan)感器放置(zhi)在(zai)所述(shu)GIS的盆式絕緣子上(shang)，通過示波器記錄待測(ce)特高頻(pin)傳(chuan)感器的輸出波形；

步驟35：向(xiang)所述(shu)GIS施(shi)加(jia)電(dian)壓，采(cai)集所述(shu)接地線的放(fang)電(dian)量：

若放(fang)電量(liang)小于放(fang)電量(liang)下限值，則繼續向(xiang)GIS施加電壓；

若放(fang)電量大于放(fang)電量上限值，則停止向GIS施加電壓；

步驟36：依(yi)據(ju)測(ce)特(te)高(gao)頻(pin)傳感器的輸出波形(xing)，計算測(ce)特(te)高(gao)頻(pin)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(ti)后(hou)，將所述尖板放電故障模型(xing)(xing)替(ti)換為懸(xuan)浮(fu)(fu)電位放電模型(xing)(xing)或者懸(xuan)浮(fu)(fu)顆(ke)粒放電模型(xing)(xing)或者電暈放電模型(xing)(xing)，重復執行步驟32-步驟36。

與(yu)最(zui)接近的現(xian)有技術相比，本發明的優(you)異(yi)效果是：

本(ben)發明提(ti)供的(de)(de)一(yi)種多參數特(te)(te)(te)高(gao)(gao)(gao)頻(pin)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)性能綜(zong)合評價方法，從等效高(gao)(gao)(gao)度(du)(du)、駐波比、靈(ling)敏度(du)(du)和(he)故(gu)障模型(xing)信(xin)噪(zao)比四個方面綜(zong)合評價特(te)(te)(te)高(gao)(gao)(gao)頻(pin)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)的(de)(de)性能。其中(zhong)，等效高(gao)(gao)(gao)度(du)(du)能直接反映(ying)特(te)(te)(te)高(gao)(gao)(gao)頻(pin)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)對(dui)信(xin)號(hao)的(de)(de)響(xiang)應能力(li)，駐波比能反映(ying)特(te)(te)(te)高(gao)(gao)(gao)頻(pin)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)阻抗(kang)的(de)(de)匹配(pei)程(cheng)度(du)(du)，靈(ling)敏度(du)(du)能衡量特(te)(te)(te)高(gao)(gao)(gao)頻(pin)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)對(dui)現(xian)場(chang)微小局部放電信(xin)號(hao)的(de)(de)識別能力(li)，故(gu)障模型(xing)信(xin)噪(zao)比能很(hen)好的(de)(de)模擬現(xian)場(chang)工(gong)作情(qing)況，考(kao)察特(te)(te)(te)高(gao)(gao)(gao)頻(pin)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)在(zai)現(xian)場(chang)匯總的(de)(de)工(gong)作水平。

附圖說明

下面結合(he)附(fu)圖對本(ben)發明進一步說明。

圖1：本發(fa)明實(shi)施例中一種多參數特高(gao)頻傳感器性能綜(zong)合評價方法流程圖；

圖2：本發明實施例中等效高(gao)度測(ce)試原(yuan)理圖；

圖(tu)3：本(ben)發明實施例中(zhong)等效高度測試結(jie)果示意(yi)圖(tu)；

圖4：本發明實施例中駐波比測試(shi)原理圖；

圖(tu)5：本發明實施例中駐波(bo)比測(ce)試結(jie)果示(shi)意(yi)圖(tu)。

具體實施方式

下(xia)面詳細描述本發明(ming)(ming)的(de)(de)實(shi)施(shi)例，所述實(shi)施(shi)例的(de)(de)示(shi)例在附圖(tu)中(zhong)示(shi)出，其中(zhong)自始至(zhi)終相同或類(lei)似的(de)(de)標號表示(shi)相同或類(lei)似的(de)(de)元件或具有相同或類(lei)似功能(neng)的(de)(de)元件。下(xia)面通過參考附圖(tu)描述的(de)(de)實(shi)施(shi)例是示(shi)例性(xing)的(de)(de)，旨在用于解釋本發明(ming)(ming)，而(er)不(bu)能(neng)理解為對本發明(ming)(ming)的(de)(de)限制(zhi)。

本發明提供(gong)的一種多參(can)數特高頻傳感器(qi)性能綜合評(ping)價方法的實施例如圖1所示(shi)，包含了 等效高度測(ce)試(shi)(shi)、靈敏度測(ce)試(shi)(shi)、駐(zhu)波比測(ce)試(shi)(shi)和故障(zhang)模型信噪比測(ce)試(shi)(shi)四個(ge)參(can)數的評(ping)價，具體為(wei)：

①：采(cai)用(yong)GTEM小室對待(dai)測(ce)特高(gao)頻傳感器進(jin)行等效高(gao)度測(ce)試。

②：采用GTEM小室對待測特(te)高頻傳(chuan)感器(qi)進行靈敏度測試。

③：采用網絡分析儀對待(dai)測特(te)高頻傳感器(qi)進行駐波(bo)比測試。

④：采用GIS作為測(ce)試(shi)模型對待測(ce)特(te)高頻傳感(gan)器進行故障(zhang)模型信噪比測(ce)試(shi)。

一、等效高度測試

1、如圖2所示，將參考(kao)探針(zhen)天線置于GTEM小室的測試區域(yu)(yu)的中心(xin)，調節脈(mo)沖源輸出(chu)第一脈(mo)沖波(bo)形，通過示波(bo)器記(ji)錄所述參考(kao)探針(zhen)天線的輸出(chu)波(bo)形和傅里葉分解后的頻域(yu)(yu)-幅值曲(qu)線。

本(ben)實施例中第(di)一脈(mo)(mo)沖波(bo)形為幅值50V，脈(mo)(mo)寬3.5ns的脈(mo)(mo)沖波(bo)形。

2、將待測特高(gao)(gao)頻傳感器置于(yu)GTEM小室的測試區域(yu)(yu)內，調節脈沖源輸出第一(yi)脈沖波(bo)形，通過示波(bo)器記錄待測特高(gao)(gao)頻傳感器的輸出波(bo)形和傅里葉分解后的頻域(yu)(yu)-幅值曲線(xian)。

3、比較待(dai)測特(te)高(gao)(gao)頻(pin)傳(chuan)感器的頻(pin)域-幅(fu)值(zhi)曲線(xian)和(he)參考探針天(tian)線(xian)的頻(pin)域幅(fu)值(zhi)曲線(xian)，得到待(dai)測特(te)高(gao)(gao)頻(pin)傳(chuan)感器的頻(pin)域-等效高(gao)(gao)度曲線(xian)，如(ru)圖3所示(shi)。

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(dai)。

如圖(tu)3所示(shi)等(deng)效高(gao)度測(ce)試結果(guo)，其中(zhong)300MHz～1500MHz內平均等(deng)效高(gao)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(zai)等效高度測試(shi)(shi)的(de)基礎上保持(chi)待測特(te)(te)高頻傳感器的(de)位置不變，即將待測特(te)(te)高頻傳感器置于GTEM小(xiao)室的(de)測試(shi)(shi)區域內，調節脈沖源(yuan)輸出(chu)第一脈沖波(bo)(bo)形(xing)(xing)，通過(guo)示波(bo)(bo)器記(ji)錄待測特(te)(te)高頻傳感器的(de)輸出(chu)波(bo)(bo)形(xing)(xing)。

本實施例中(zhong)第一脈(mo)沖波形為幅值50V，脈(mo)寬3.5ns的脈(mo)沖波形。

2、逐步降低(di)第(di)一脈(mo)沖(chong)波(bo)形的幅值(zhi)，直至脈(mo)沖(chong)源輸出(chu)為0；通過示波(bo)器記錄同一幅值(zhi)下待測特高頻傳感器的任意兩組(zu)(zu)輸出(chu)波(bo)形；采用(yong)互相關函(han)數計算(suan)兩組(zu)(zu)輸出(chu)波(bo)形的互相關系(xi)數。

3、依(yi)據不同的第一(yi)脈(mo)沖(chong)波(bo)形的幅值及其互相關(guan)系數，構建幅值-互相關(guan)系數曲線。

4、依據幅值-互相關系數曲(qu)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(zui)(zui)小可識別電(dian)壓為(wei)幅值-互相(xiang)(xiang)關系數(shu)曲線中與數(shu)值大于0.3且最(zui)(zui)接近0.3的相(xiang)(xiang)互關系數(shu)對應的電(dian)壓。

待測(ce)特高(gao)頻傳感(gan)器的(de)(de)靈敏度為對最小(xiao)可(ke)識別電壓(ya)(ya)進行積(ji)分(fen)計算后得(de)到的(de)(de)在該最小(xiao)可(ke)識別電壓(ya)(ya)下測(ce)試區域的(de)(de)電場。

三、駐波比測試

如(ru)圖(tu)4所(suo)示，將待(dai)(dai)(dai)測特(te)高(gao)頻傳(chuan)感器接入網絡(luo)(luo)分(fen)析(xi)儀(yi)，在待(dai)(dai)(dai)測特(te)高(gao)頻傳(chuan)感器的(de)接收面上(shang)敷設(she)吸波材料(liao)；通過(guo)網絡(luo)(luo)分(fen)析(xi)儀(yi)對(dui)待(dai)(dai)(dai)測特(te)高(gao)頻傳(chuan)感器進(jin)行(xing)駐(zhu)波比測試，得(de)到駐(zhu)波比曲線；記(ji)錄駐(zhu)波比曲線的(de)最大值、平(ping)均值，以(yi)及大于預置(zhi)駐(zhu)波比值的(de)頻率范圍。

本實施(shi)例中，預置駐(zhu)波(bo)比值(zhi)為(wei)5。駐(zhu)波(bo)比測(ce)試結果(guo)如(ru)圖5所(suo)示(shi)，300MHz～1500MHz內(nei)最大(da)值(zhi)為(wei)3，平均值(zhi)為(wei)1.65，駐(zhu)波(bo)比大(da)于5的(de)頻率(lv)范圍為(wei)0。

四(si)、故(gu)障模型信噪(zao)比(bi)測試

1、在GIS內部放置尖板放電故(gu)障(zhang)模(mo)型。

2、向GIS腔體內注入SF₆氣體。

3、采(cai)用脈沖(chong)電流法測試GIS中接地(di)線(xian)上的放電量。

4、將待(dai)測特(te)高頻傳感器放置(zhi)在(zai)GIS的(de)盆式絕緣子上，通過示波(bo)器記錄待(dai)測特(te)高頻傳感器的(de)輸出波(bo)形(xing)。

5、向GIS施加電壓(ya)，采集所述(shu)接地(di)線(xian)的放(fang)電量：

若(ruo)放電量小于(yu)放電量下限值(zhi)，則(ze)(ze)繼續向(xiang)GIS施(shi)(shi)加電壓(ya)；若(ruo)放電量大于(yu)放電量上(shang)限值(zhi)，則(ze)(ze)停止向(xiang)GIS施(shi)(shi)加電壓(ya)。

本實施例(li)中若放(fang)(fang)電量小于10pc則繼續加壓，若放(fang)(fang)電量大于200pc或(huo)者超過220kV則停止加壓，將電壓穩定(ding)在(zai)放(fang)(fang)電量為100pc左右。

6、依(yi)據測(ce)特(te)高頻傳(chuan)(chuan)感器的輸出波形，計(ji)算(suan)測(ce)特(te)高頻傳(chuan)(chuan)感器的信噪比。

7、將GIS的電壓將至為0，抽出SF₆氣(qi)體后，將尖板放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)故障(zhang)模(mo)型替換為懸浮(fu)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)模(mo)型或者懸浮(fu)顆(ke)粒(li)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)模(mo)型或者電(dian)(dian)(dian)(dian)暈(yun)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)模(mo)型，重復執行(xing)步驟2-6。

本實施例中采用220kVGIS。

本實(shi)施(shi)例(li)中待測特高(gao)頻傳感器各級別(bie)的(de)評價指(zhi)標如表1所示：

表1

其中(zhong)(zhong)，一級(ji)為(wei)最(zui)好(hao)，三級(ji)為(wei)最(zui)差(cha)(不合格)，對(dui)某個待測(ce)(ce)(ce)特(te)高頻傳(chuan)感(gan)器(qi)判定級(ji)別(bie)時，以等效高度、靈敏度、駐波比和故(gu)障模型信噪比的(de)測(ce)(ce)(ce)試結果中(zhong)(zhong)的(de)最(zui)差(cha)一項測(ce)(ce)(ce)試所在(zai)級(ji)別(bie)作(zuo)為(wei)該(gai)待測(ce)(ce)(ce)特(te)高頻傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)最(zui)終(zhong)分級(ji)。

最后應(ying)當說明的是(shi)：所(suo)描述的實施(shi)例(li)僅是(shi)本申(shen)請(qing)(qing)一部(bu)(bu)分實施(shi)例(li)，而不是(shi)全部(bu)(bu)的實施(shi)例(li)。基于本申(shen)請(qing)(qing)中的實施(shi)例(li)，本領域譜通技術人(ren)員在沒有(you)做出創造(zao)性勞(lao)動前提下所(suo)獲得的所(suo)有(you)其他實施(shi)例(li)，都(dou)屬于本申(shen)請(qing)(qing)保護的范圍。