[發明專利]一種局部放電的異型波檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 201910372853.0
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN110146790B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 曹雯;宋倩文;朱永燦;趙隆;田毅;黃新波;申巍
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 燕肇琪

1.局部放電的異型波檢測方法，采用局部放電的異型波檢測裝置，包括有任意信號發生器a(1)、高壓電源放大器a(2)、高頻分壓器a(3)、羅氏線圈(4)、數據采集卡(5)及前置微小信號放大器(6)；所述任意信號發生器a(1)的輸出端與高壓電源放大器a(2)的輸入端連接，所述高壓電源放大器a(2)的高壓輸出端分兩路，其中一支路上連接有保護阻抗(9)，所述保護阻抗(9)的一端用于與所述高壓電源放大器a(2)的高壓輸出端連接，所述保護阻抗(9)的另一端用于與被檢測的絕緣缺陷試樣(8)的一端連接，所述絕緣缺陷試樣(8)的另一端接地；所述高壓電源放大器a(2)高壓輸出端的另外一支路上連接有高頻分壓器a(3)；所述高頻分壓器a(3)的輸入端與高壓電源放大器a(2)的高壓輸出端連接，高壓電源放大器a(2)、高頻分壓器a(3)和絕緣缺陷試樣(8)單點接地；所述數據采集卡(5)為多通道高速數據采集卡，所述高頻分壓器a(3)的輸出端及前置微小信號放大器(6)的輸出端分別連接至數據采集卡(5)其中的兩個輸入通道，所述絕緣缺陷試樣(8)的接地線上連接有羅氏線圈(4)，所述羅氏線圈(4)的輸出端與所述前置微小信號放大器(6)的輸入端連接，所述數據采集卡(5)的輸出端連接有PC機(7)，其特征在于，具體的實施步驟如下：

步驟1：制備電力設備典型絕緣缺陷試樣(8)，搭建局部放電的異型波檢測裝置；

步驟2：設計異型波波形，并檢測驗證異型波性能，將所有已通過驗證不存在畸變，且可以穩定用于局部放電研究的異型波保存；

步驟3：應用步驟1所搭建的局部放電的異型波檢測裝置及步驟2所保存的無畸變且穩定的異型波為絕緣缺陷試樣(8)進行異型波局部放電實驗操作，并為之匹配最佳的異型波；

步驟1中，所述局部放電的異型波檢測裝置包括有任意信號發生器a(1)、高壓電源放大器a(2)、高頻分壓器a(3)、羅氏線圈(4)、數據采集卡(5)及前置微小信號放大器(6)；所述任意信號發生器a(1)的輸出端與高壓電源放大器a(2)的輸入端連接，所述高壓電源放大器a(2)的高壓輸出端分兩路，其中一支路上連接有保護阻抗(9)，所述保護阻抗(9)的一端用于與所述高壓電源放大器a(2)的高壓輸出端連接，所述保護阻抗(9)的另一端用于與被檢測的絕緣缺陷試樣(8)的一端連接，所述絕緣缺陷試樣(8)的另一端接地；所述高壓電源放大器a(2)高壓輸出端的另外一支路上連接有高頻分壓器a(3)；所述高頻分壓器a(3)的輸入端與高壓電源放大器a(2)的高壓輸出端連接，高壓電源放大器a(2)、高頻分壓器a(3)和絕緣缺陷試樣(8)單點接地；所述數據采集卡(5)為多通道高速數據采集卡，所述高頻分壓器a(3)的輸出端及前置微小信號放大器(6)的輸出端分別連接至數據采集卡(5)其中的兩個輸入通道，所述絕緣缺陷試樣(8)的接地線上連接有羅氏線圈(4)，所述羅氏線圈(4)的輸出端與所述前置微小信號放大器(6)的輸入端連接，所述數據采集卡(5)的輸出端連接有PC機(7)；

所述步驟2具體按照以下步驟實施：

步驟2.1：通過軟件ArbExpress Application設計異型波波形，設計異型波函數式為：或其中，A為振蕩幅值，ω₁為顯示比，ω₂為振蕩個數，為相位，t為時間；

此外，設置異型波的時間范圍，即開始時間t₁、結束時間t₂，通過調節t₁和t₂改變異型波的開始時間以及結束時間，讓波形的起始時間晚于零點，結束時間早于終點；

將異型波函數式類型以及以上參數A、ω₁、ω₂、t₁、t₂確定之后，將異型波函數式以及t₁和t₂輸入到ArbExpress Application軟件中，即可輸出異型波波形圖；

步驟2.2：檢驗異型波波形的性能：使用異型波波形畸變檢驗裝置檢驗異型波是否畸變，將通過檢驗不存在畸變的異型波再進行穩定性檢驗，最后將通過穩定性檢驗的異型波保存至U盤待用；

步驟2.2中，所述異型波波形畸變檢驗裝置包括有依次連接的任意信號發生器b(16)、高壓電源放大器b(17)、高頻分壓器b(18)及數字示波器(15)；任意信號發生器b(16)的其中一個通道的電壓輸出端與高壓電源放大器b(17)的輸入端連接，任意信號發生器b(16)另一通道的電壓輸出端與數字示波器(15)的其中一通道輸入端連接，高壓電源放大器b(17)自身分壓后的電壓輸出端與數字示波器(15)的一通道輸入端連接，高壓電源放大器b(17)高壓輸出端與高頻分壓器b(18)的一個輸入端連接，高頻分壓器b(18)的輸出端與數字示波器(15)的一通道的輸入端連接，高壓電源放大器b(17)和高頻分壓器b(18)單點接地；

步驟2.2中，判斷異型波是否存在畸變的方法是：通過任意信號發生器b(16)輸出異型波電壓信號，任意信號發生器b(16)的輸出分兩支路，一支路直接連接數字示波器(15)，觀察得到信號①；另一支路連接高壓電源放大器b(17)的輸入，高壓電源放大器b(17)放大信號后，輸出分為兩支路，一支路通過高壓輸出連接高頻分壓器b(18)的輸入，高頻分壓器b(18)分壓后，輸出連接數字示波器(15)的輸入，觀察得到信號②；高壓電源放大器b(17)本身分壓之后的輸出直接連接數字示波器(15)，觀察得到信號③；將信號①②③進行對比，分析波形是否有畸變；

判斷波形是否存在畸變的標準是：若①②③三個波形、頻率完全一致，僅幅值按比例存在差別，且①、②、③電壓幅值之比為5:1:5，則波形不存在畸變，否則波形發生畸變；

步驟2.2中，應用步驟1所搭建的局部放電的異型波檢測裝置判斷異型波是否可以穩定用于局部放電實驗，判斷是否發生穩定的局部放電現象的標準是：每個周期內均可產生局部放電脈沖信號，且每個異型波周期內的局部放電脈沖個數之間的誤差不大于2即可，若可以發生穩定的局部放電，則說明異型波可以穩定用于局部放電實驗。

2.根據權利要求1所述的局部放電的異型波檢測方法，其特征在于，步驟3具體按照以下步驟實施：

步驟3.1：對步驟1制備的絕緣缺陷試樣8進行拋光和倒角處理；應用步驟1搭建的局部放電的異型波檢測裝置，將步驟2.2中保存了無畸變且穩定的異型波的U盤插入到任意型號發生器a(1)的USB接口；對步驟1搭建的局部放電的異型波檢測裝置的各金屬端進行放電；

步驟3.2：將經步驟3.1已拋光和倒角處理后的絕緣缺陷試樣(8)固定于已經放電了的局部放電的異型波檢測裝置的試樣位置；

步驟3.3：打開任意信號發生器a(1)，將U盤中眾多異型波中的一個導入到任意信號發生器a(1)中；

步驟3.4：打開高壓電源放大器a(2)和PC機(7)的采集卡軟件端；觀察PC機(7)的采集卡軟件端的數據，判斷是否存在噪聲；若不存在噪聲，則直接通過任意信號發生器a(1)輸出步驟3.3中導入的異型波的電壓信號；若存在噪聲，則需在PC機(7)的采集卡軟件端保存此時的噪聲數據，再通過任意信號發生器a(1)輸出步驟3.3導入的異型波的電壓信號，調節任意信號發生器a(1)的輸出頻率至工頻50Hz，同時觀察PC機(7)的采集卡軟件端是否出現放電脈沖信號，若出現放電脈沖信號，即已發生局部放電，則在PC機(7)的采集卡軟件端保存局部放電數據和外施電壓數據，若沒出現放電脈沖信號，則通過任意信號發生器a(1)緩慢增大輸出電壓的幅值，直至出現放電脈沖信號，再在PC機(7)的采集卡軟件端保存局部放電數據和外施電壓數據；然后，在上述發生局部放電時任意信號發生器a(1)輸出電壓頻率和幅值的基礎上，保持電壓幅值不變，緩慢增大任意信號發生器a(1)輸出異型波電壓的頻率；在增加異型波電壓頻率的過程中觀察PC機(7)采集卡軟件端放電脈沖的個數和幅值，并進行下面1)、2)操作；1)在增加異型波電壓頻率時，會伴隨著局部放電脈沖個數不斷增大并趨于一個定值的過程，記錄此時的異型波電壓頻率值為①，并在PC機(7)的采集卡軟件端保存局部放電數據和外施電壓數據；2)、在增大異型波電壓頻率的過程中，伴隨著局部放電脈沖電壓幅值不斷減小的過程，當局部放電脈沖電壓幅值減小至10A時，其中，A為噪聲信號的最大幅值，記錄此時的異型波電壓頻率為②，并在PC機(7)的采集卡軟件端保存局部放電數據和外施電壓數據，比較①和②數值大小，其中，最小值所對應的局部放電數據和外施電壓數據，即為此異型波下的局部放電數據和外施電壓數據；最后，緩慢降低任意信號發生器a(1)輸出的異型波的電壓的頻率和幅值，直至歸零，對局部放電的異型波檢測裝置的各金屬端進行放電；

步驟3.5：采用步驟2.2中U盤中保存的除步驟3.3所選用的異型波之外的所有異型波，對絕緣缺陷試樣依此進行步驟3.4的所有操作；

步驟3.6：對步驟3.4和步驟3.5保存的所有異型波下的局部放電實驗數據和放電現象進行對比，施加最小幅值就能夠得到豐富局部放電譜圖的那個異型波即為最佳異型波。