Gis局部放電uhf傳感器等效高度的掃頻參考標定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于變電設(shè)備狀態(tài)檢測領(lǐng)域，主要研究GIS局部放電UHF傳感器的性能校 核問題，具體為一種GIS局部放電UHF傳感器等效高度的掃頻參考標定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，GIS局部放電UHF傳感器缺乏有效統(tǒng)一的標定方法，由此導致的GIS局部放 電UHF檢測失效事例越來越多，嚴重制約了 GIS局部放電UHF檢測行業(yè)的健康發(fā)展。為此， 必須建立科學合理的GIS局部放電UHF傳感器標定方法，形成相關(guān)的產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范，對入網(wǎng) 的GIS局部放電UHF傳感器進行客觀評價。
[0003] 基于時域脈沖參考法的等效高度測量是目前GIS局部放電UHF傳感器應(yīng)用最為廣 泛的一種標定方法。在GTEM小室測試窗口處放置單極標準探針，打開標定脈沖信號源，輸 出脈沖信號至GTEM小室，建立脈沖電磁場，合理配置示波器，記錄并保存單極標準探針輸 出的電壓波形，進行FFT變換，獲得單極標準探針的幅頻響應(yīng)特性；在GTEM小室測試窗口處 將單極標準探針更換為待測傳感器，合理配置示波器，記錄并保存待測傳感器輸出的電壓 波形，進行FFT變換，獲得待測傳感器的幅頻響應(yīng)特性；基于時域脈沖參考法，計算得到待 測傳感器的頻域等效高度曲線。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)主要基于時域脈沖參考法，具有如下不足：
[0005] 1、脈沖信號源福射出的UHF電磁波信號應(yīng)與局部放電的UHF信號相當，局部放電 信號具有隨機性，如何確定脈沖信號源的參數(shù)是關(guān)鍵和難點問題之一，脈沖信號源的輸出 幅值和上升時間等參數(shù)對UHF傳感器等效高度標定結(jié)果的影響無法有效評估；
[0006] 2、對時域電壓波形進行FFT變換，可能會對UHF傳感器等效高度的標定結(jié)果帶來 中間誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種GIS局部放電UHF傳感器等效高度的掃頻參考標定方 法，能客觀評價GIS局部放電UHF傳感器的性能，實現(xiàn)GIS局部放電UHF傳感器的入網(wǎng)和定 期檢驗。
[0008] 本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn)：一種GIS局部放電UHF傳感器等效高度的掃頻參考標 定方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟S1 :建立一由GTEM小室、掃頻信號源、高速數(shù)字示 波器、單極標準探針、待測傳感器、測控計算機、標定軟件及各種線纜附件組成的GIS局部 放電UHF傳感器等效高度標定平臺；步驟S2 :通過掃頻信號源向GTEM小室內(nèi)注入幅值為A 的連續(xù)正弦波電壓信號，分別將單極標準探針和待測傳感器的輸出端口接至示波器的測量 端口，并通過安裝在所述測控計算機的標定軟件實時采集單極標準探針和待測傳感器耦合 到的電壓信號；步驟S3 :根據(jù)掃頻參考法計算得到待測傳感器的頻域等效高度曲線。
[0009] 在本發(fā)明一實施例中，所述GTEM小室的主要技術(shù)參數(shù)為：頻率范圍0-2GHZ ; 輸入阻抗50 Ω ;電壓駐波比彡1. 5 ;工作場強范圍0. 5 μ V/m-10V/m ;規(guī)格尺寸 4200mmX2200mmX 1400mm ;所述待測傳感器測試窗口位于GTEM小室頂部后三分之一磁場 較均勻的的區(qū)域，開孔直徑彡150mm。
[0010] 在本發(fā)明一實施例中，所述掃頻信號源的主要技術(shù)參數(shù)為：頻率范圍 10kHz-2GHz ;輸出阻抗50Ω ;最大輸出功率彡lOdBm;輸出標準正弦波。
[0011] 在本發(fā)明一實施例中，所述高速數(shù)字示波器的主要技術(shù)參數(shù)為：模擬帶寬 彡2GHz ;采樣率彡20Gs/s。
[0012] 在本發(fā)明一實施例中，所述單極標準探針的推薦規(guī)格尺寸為：半徑r = 0. 65mm ;高 度 h = 25mm〇
[0013] 在本發(fā)明一實施例中，所述測控計算機的主要性能參數(shù)為：主頻多1G ;內(nèi)存多2G ; 操作系統(tǒng)為Windows XP及更高系統(tǒng)。
[0014] 在本發(fā)明一實施例中，所述標定軟件采用Labview開發(fā)，通過串口控制線與掃頻 信號源建立通信，通過網(wǎng)線與高速數(shù)字示波器建立通信，執(zhí)行標定軟件中配置的掃頻及示 波器采集參數(shù)，控制掃頻信號源根據(jù)設(shè)定的參數(shù)進行掃頻，高速數(shù)字示波器采集單極標準 探針及待測UHF傳感器輸出各頻率點的電壓信號幅值，進而依據(jù)掃頻參考法計算UHF傳感 器頻域的等效高度，顯示、保存和打印測試結(jié)果。
[0015] 在本發(fā)明一實施例中，所述掃頻參考法的實現(xiàn)原理和步驟如下：步驟S31 :采用頻 域等效高度來標定UHF傳感器的耦合性能，其值為傳感器輸出電壓U。(f)與入射電場E: (f) 的比值，即
·，步驟S32 :通過標定掃頻信號源注入電壓1^至GTEM小室，在 GTEM小室內(nèi)部建立電場E:，單極標準探針和被測傳感器耦合輸出的電壓分別為IV和U ^經(jīng) 過測量系統(tǒng)后輸出的電壓分別為UMdP U Ms;步驟S33 :設(shè)GTEM小室的傳遞函數(shù)為H Mll，單極 標準探針的傳遞函數(shù)為H"f，待測傳感器的傳遞函數(shù)為Hs_，測量系統(tǒng)的傳遞特性為Hsys，則 單極標準探針和待測傳感器的測量系統(tǒng)輸出可分別表示為：
，由 此可推導得到
通過測量待測傳感器和單極標準探針在同一電壓下的頻響 特性，并根據(jù)單極標準探針的等效高度，計算得到待測傳感器的等效高度。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方案具有以下優(yōu)點和有益效果：
[0017] 1、實現(xiàn)原理清晰、明確，可有效測量GIS局部放電UHF傳感器的等效高度曲線；
[0018] 2、軟件集約化程度高，平臺操作簡便；
[0019] 3、測量精度高，掃頻信號源穩(wěn)定性高，消除了脈沖信號源的輸出幅值和上升時間 等參數(shù)對UHF傳感器等效高度標定結(jié)果的影響，以及對時域信號進行FFT變換產(chǎn)生的中間 誤差，可實現(xiàn)GIS局部放電UHF傳感器耦合性能的科學評價。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明方法原理接線圖。
[0021] 圖2是本發(fā)明實施例中一個UHF傳感器等效高度曲線的標定結(jié)果。
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0023] 本發(fā)明通過掃頻信號源向GTEM小室內(nèi)注入幅值一定的連續(xù)正弦波電壓信號，分 別將單極標準探針和待測傳感器的輸出端口接至示波器的測量端口，通過軟件實時采集單 極標準探針和待測傳感器耦合到的電壓信號，根據(jù)掃頻參考法計算得到待測傳感器的頻域 等效尚度曲線。
[0024] 具體步驟如下：
[0025] 步驟S1 :建立由GTEM小室、掃頻信號源、高速數(shù)字示波器、單極標準探針、待測傳 感器、測控計算機、標定軟件及各種線纜附件等組成的GIS局部放電UHF傳感器等效高度標 定平臺，如圖1所示。
[0026] 步驟S2 :通過掃頻信號源向GTEM小室內(nèi)注入幅值一定（幅值為UI)的連續(xù)正弦 波電壓信號，分別將單極標準探針和待測傳感器的輸出端口接至示波器的測量端口，合理 配置示波器，通過安裝在測定計算機的軟件實時采集單極標準探針和待測傳感器耦合到的 電壓信號；步驟S3 :根據(jù)掃頻參考法計算得到待測傳感器的頻域等效高度曲線。
[0027] 所述掃頻信號源的主要技術(shù)參數(shù)為：頻率范圍10kHz-2GHz ;輸出阻抗50 Ω ;最大 輸出功率多10dBm;輸出標準正弦波。所述高速數(shù)字示波器的主要技術(shù)參數(shù)為：模擬帶寬 多2GHz ;采樣率多20Gs/s。所述單極標準探針的推薦規(guī)格尺寸為：半徑r = 0. 65mm ;高度 h = 25mm。所述測控計算機的主要性能參數(shù)為：主頻多1G ;內(nèi)存多2G ;操作系統(tǒng)為Windows XP及更高系統(tǒng)