局部放电检测仪性能评估方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及局部放电检测仪的性能评估，具体地，涉及局部放电检测仪性能评估方法。
【背景技术】
[0002]局部放电测量是一种有效检测高压电气设备绝缘缺陷的非破坏性方法。绝缘缺陷的存在会增强其周围局部区域的电场，从而导致局部的绝缘击穿，在该小区域中发生电荷的快速转移。局部放电检测通常是基于对放电过程中的电气量或非电气信号的评估。众所周知，局部放电的发生可能导致绝缘的逐步恶化并最终导致绝缘失效。因此，局部放电的检测、定位和诊断，是对高压电气设备绝缘状况评估必不可少的工作。
[0003]目前，局部放电测量仪器(PDMIs, Partial discharge measuring instruments)已经从早期的只能测量视在电荷量的模拟型设备发展至可执行局部放电模式识别等更多高级操作的数字化仪器。视在电荷量的大小仅能指示局部放电存在与否及其严重程度，而通过分析局部放电脉冲序列中各脉冲的幅值和相角分布与测试试品所加的高电压之间的关系(PRPD-phase resolved partial discharge)或者局部放电脉冲波形的频谱，能够获取更多有关引发局部放电绝缘缺陷的信息。因此，许多数字局部放电测量仪采用数字信号处理技术对采样获得的局部放电脉冲序列进行统计学或时频分析，实现对局部放电类型的分类和识别，同时进行干扰排除和噪声抑制。
[0004]PDMIs的高级功能使得其应用从实验室的离线测试扩充到了现场带电检测和绝缘诊断，进而又不断提出新的功能需求。大部分传统的局部放电校准仪只能以固定的重复频率输出已知放电量的电荷脉冲，可以用来校验局放仪的线性度和极性影响等特性，可编程局部放电校准仪则可进行额外的测试，如脉冲序列响应和脉冲分辨率等标准上定义的性能，而所有上述过程只是针对所测视在电荷的校准和评估。目前，很少有标准或确定的步骤来评估性能先进的仪器。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种局部放电检测仪性能评估方法。本发明在可编程局部放电校准仪基础上，本提出了一局部放电检测仪性能评估方法。本发明可以物理仿真具有真实局部放电图谱统计特征的脉冲序列。
[0006]根据本发明提供的一种局部放电检测仪性能评估方法，包括:通过仿真的局部放电脉冲序列及其放电图谱，来模拟真实的局部放电脉冲过程，以评估局部放电测量仪的性能，其中，所述仿真的局部放电脉冲序列为物理仿真输出；
[0007]其中，所述仿真的局部放电脉冲序列，是通过如下步骤实现物理仿真输出的:
[0008]建立局部放电图谱数据库，用于作为局部放电脉冲序列生成器仿真输出放电图谱的参考源；
[0009]通过局部放电脉冲序列生成器，来根据所述局部放电图谱数据库中的图谱，以局部放电脉冲序列方式输出放电图谱；
[0010]设置触发电路，以产生输出同步信号，其中，所述同步信号为所述放电图谱每周期输出的触发。
[0011]优选地，所述局部放电图谱数据库中的图谱，记录了如下信息:
[0012]-局部放电脉冲的波形信息；
[0013]-局部放电测试的信息；
[0014]-局部放电脉冲序列中各脉冲的特征信息。
[0015]优选地，局部放电脉冲序列生成器，包括相连接的波形发生器AWG和校准的串联电容器；
[0016]波形发生器AWG用于按照如下任一种模式产生阶跃电压，并重复发送所述阶跃电压到所述校准的串联电容器，以输出相应的局部放电脉冲序列:
[0017]-单脉冲重复模式；
[0018]-脉冲序列模式；
[0019]-动态序列模式；
[0020]其中:
[0021]在所述单脉冲重复模式中，所述波形发生器AWG产生程控阶跃电压，并将阶跃电压重复发送到所述校准的串联电容器以输出脉冲序列；其中，所述阶跃电压由依次的四个基本部分a)、b)、c)以及d)组成:a)初始电平段，是值为零的电压；b)上升沿段；c)电压维持段，连接所述上升沿段和下降沿段；d)下降沿段；
[0022]在所述脉冲序列模式中，所述局部放电脉冲序列生成器所输出脉冲的上升时间固定为1.8纳秒、2.1纳秒或4.8纳秒，脉冲的幅值和数量以及相邻脉冲的时间间隔和极性通过单独定义得到或随机生成，脉冲序列输出单次或是按确定频率重复或是由外同步信号触发；
[0023]在所述动态序列模式中，每个脉冲序列是由一个触发开始，每个同步周期内的连续脉冲的脉冲幅度和时间间隔为动态设置或从文件读取。
[0024]优选地，在动态序列模式中，所述局部放电脉冲序列生成器首先从所述局部放电图谱数据库中读取图谱的脉冲序列，其中，图谱包括脉冲振幅和相位角值；随后将该图谱的脉冲序列按照工频周期分割成一组脉冲片段，每个脉冲片段对应一个工频周期的脉冲；
[0025]经编译后的放电图谱输出时，每一个脉冲片段均由一个外部触发信号触发；输出后等待多于I个(例如2个或3个)循环周期，再输出下一个模拟的脉冲片段。
[0026]优选地，所述触发电路包括隔离变压器、低通滤波器、比较器；
[0027]隔离变压器耦合市电，耦合的信号经低通滤波器后形成正弦同步信号，该正弦同步信号在比较器中与一个直流电压比较后产生一方波信号，该方波信号的上升沿作为同步信号，即为放电图谱每周期输出的触发。
[0028]在优选例中，本发明通过仿真的局部放电脉冲序列及局部放电图谱来模拟真实的局部放电脉冲过程，用仿真的局部放电脉冲序列来评估局部放电测量仪的性能，仿真的局部放电脉冲序列通过局部放电检测仪性能评估方法物理仿真输出
[0029]优选地:
[0030]-局部放电脉冲的波形信息，为完整的局部放电脉冲波形，记录波形所用的传感器耦合电容器、高频电流传感器、特高频宽天线等；
[0031]-局部放电测试的信息，包括图谱测试时所加的电压、图谱所对应的局部放电类型、局部放电测试的环境和放电源；
[0032]-局部放电脉冲序列中各脉冲的特征信息，包括各脉冲的幅值、极性、脉冲相位角或者脉冲发生的时刻、脉冲的时频参数。
[0033]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0034]1、本发明可以产生不同类型的局部放电脉冲序列，包括基本的可编程校准脉冲序列到对不同绝缘缺陷模型的局部放电图谱的仿真，以满足不同数字式PDMIs不同标称性能评估的要求。
[0035]2、本发明可用于PDMI功能验证，以及在设计阶段提高他们的性能，以减少所需的试验测试。
[0036]3、本发明对PDMI性能评价的应用显示了其发展的潜力。本发明展示了其对测量仪器的一些特定的功能，如基本性能，记录整个脉冲序列的能力，对采样脉冲幅度和时间间隔精度，放电图谱模式识别在局部放电信号噪声存在条件下的有效性和双极性检测以及对局部放电图谱分类，进行了测试。
【附图说明】
[0037]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0038]图1为三种局部放电仿真模型产生的局放图谱；
[0039]图2为能够实现局部放电检测仪性能评估方法的评估系统的结构图；
[0040]图3为生成阶跃电压波形图；
[0041]图4为三个触发周期的动态脉冲序列示例；
[0042]图5为PRPD图谱仿真输出B)与其数据源A)的对比；
[0043]图6为归一化的脉冲序列电荷量和时间间隔测量结果；
[0044]图7为仿真局部放电图谱的检测结果。
【具体实施方式】
[0045]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0046]数字局放仪性能评估要求
[0047]数字局部放电测量仪(PDMI)的主要特征是能够存储所获取的局部放电时域波形或相关的特征参数，如每个局部放电脉冲的发生时间、视在电荷量、相对于所加试验电压的相位角。这些信息都获取自仪器的核心部件，数字化仪(AD-analogue to digitalconvertor)，整个仪器还包括AD前的模拟信号前处理单元和数字化后处理单元组成。
[0048]模拟型PDMI的特性测试完全由相关的标准中定义，对于数字式PDMI上执行的一些额外功能的测试，标准只提供了一些建议。以模拟式PDMI性能测试的程序为基础，考虑具有附加功能的数字式PDMI的性能评估，以下测试建议应当包括在内:
[0049](I)根据IEC