XD51系列電脈沖局部放電檢測儀

1 技術背景

1.1 技術背景

    電氣絕緣是支撐高壓設備正常運行的基本條件，電氣絕緣在被擊穿前，已存在大量的局部放電，持續的局部放電是造成絕緣劣化的主要因素，局部放電水平又是表征絕緣性能最靈敏的技術方式。

    局部放電時可以發生許多物理現象，如：電脈沖、超聲波、電磁波等等，通過檢測這些物理特征及其強度，就可反映局部放電的特性與強度。

    電脈沖法即電流脈沖法，是通過電路耦合方式檢測局放時產生的低頻電流脈沖信號，反映絕緣介質在試驗電壓下的局放水平。電脈沖法是諸多檢測方式中最典型，并且唯一具備計量條件和標準的檢測方式。

1.2 適用范圍

    XD51系列電脈沖局部放電檢測儀，配套相應的試驗電源，可適用于各類電壓等級的變壓器、互感器、電纜、GIS、高壓開關、避雷器、套管及電機等高壓電氣設備的局部放電測量與分析。

1.3 技術水平

    本產品整體技術水平不低于瑞士Haefely—tettex、德國LDIC等國際著名品牌，尤其在基本不損害有效局放信號下的抗干擾方面，本所的相關技術達到國際領先水平。作為本產品的研制單位—杭州西湖電子研究所，歡迎、支持相關單位進行性能對比。

1.4 重大新技術應用

    現有的局放檢測表達方式及相關的抗干擾技術與手段都是基于時域層面。所有檢測或表達時點的信號量值，都是該時點相關檢測頻譜范圍所有信號的疊加。

    在該時點上，有任何背景干擾或其他非局放信號的幅值或疊加幅值大于局放信號強度，則真正的局放信號即被淹沒。時域層面的各種手段，在不明顯損害局放信號的前提下，是無法剔除背景干擾的。這就是構成局放測量困難性和不確定性原因所在，尤其是在變電現場。

    隨著電子算法處理能力提高，基于FFT及小波變換等數學算法的頻譜分析與頻點濾波技術，可提供檢測信號的實時頻域特性圖譜，可實現針對干擾狀況實施頻點濾波，從而實現不損害局放信號的大幅值（60～90%）干擾抑制。

    頻譜分析與頻點濾波技術，一直是公認的處理局放測量干擾信號的最理想方法。鑒于其數學形態和程序表達的復雜性，包括瑞士Haefely、德國LDIC這些國際著名品牌，實際產品應用一直未曾實現。本所已獨家取得實質性突破，將相關技術成功應用于本所研發的局放檢測儀，并在眾多現場測量中取得顯著效果。

2 產品型號

3 功能描述

3.1 測量功能

    可檢測試品的局部放電幅值、極性、相位、重復次數、放電起始電壓、熄滅電壓、視在放電量等局部放電的相關參數。

3.2 抗干擾

    頻域技術  本所獨家實現，基于頻譜分析與頻點濾波技術，對固定頻率干擾，可降低噪音90%以上；對綜合頻率干擾，可降低噪音60%以上，實施上述抗干擾措施的頻譜損失率≤3%（參見演示軟件）。

    可視化濾波  可針對干擾和局放的頻譜特性差異，實施人為或自動（自適應）的頻點濾波。濾波前后不同時域圖譜和頻域圖譜，可同步表達同一頁面上，濾波措施對局放信號的影響可得到清晰反映。

    同步消隱  可任意確定一個通道作為干擾輸入的鑒別通道，根據干擾性質和來源，選配適應的檢測單元，實現對空中、地網及試驗電源干擾的電源干擾關門等功能。

    固定相位開窗與消隱  可在任意指定相位多次開窗、消隱（開反窗），屏蔽掉與局放信號不同相位的干擾。

    數字標尺  具有數字標尺功能，可以準確讀取局放信號與干擾相位相同時的局放量值。

    模擬濾波  -3dB帶寬的下限頻率為10kHz～80KHz可調, 上限頻率100kHz～1000kHz 可調，并可多檔任意組合成窄帶和寬帶測量儀器，以適應不同的干擾環境下局部放電的精確測量。

3.3 時域視窗（圖譜）

    提供橢園、直線、正弦及二維(fq-φ，n-φ)、三維(q-φ-t，n-q-φ)局放圖譜，可直觀、總攬地觀察、分析試驗過程的各種放電頻度、相位、強度與試驗電壓的關聯度等特性。

3.4 頻域視窗（圖譜）

    提供實時頻域視窗，能同步觀察局放信號的時域特性和頻域特性；能觀察局放信號的時域特性、頻域特性與施加電壓之間的關系，根據局放信號在時域視窗和頻域視窗上同步特征，可清晰確定局放的起始和熄滅電壓。

3.5 存貯與回放

    可以連續實時記錄試驗過程的局部放電圖譜及相關參數，具有事后自由回放、重現、分析等功能，以便于局部放電數據的記錄和積累，可以保存和打印單幅局部放電圖形、試驗報告。

3.6 靜態分析

    可以靜態截取任意周波的局放圖譜，甚至局放圖譜中的任意單個放電脈沖進行詳細測量、分析，確定放電性質及放電強度。

3.7 自動同步

    局放時域圖譜表達周期，能在30～300Hz范圍，與外部或內部試驗電源的頻率自動同步。具有零標指示及相位分辨功能。

3.8 試驗電壓監測

    具有外部試驗電源電壓監測功能，并與局放參數與圖譜同屏顯示。

3.9 實時多通道

    一體化模塊設計，每個通道都有自已獨立的信號調制電路、高速A/D數字采樣電路、專用超高速DSP算法處理芯片組、以太網通信接口和TCP/IP協議，上位PC機只負責人機交流、顯示及存儲等功能。檢測通道擴展不影響其他通道及PC機處理速度，支持遠程實時通信和遠程實時專家會診。

3.10 低噪音設計

    整體低噪化設計，盡一切可能避免引入、增加噪音的相關電路，在每個環節采取降噪電路和工藝措施，儀器本機噪音可控制在0.1PC以下。

3.11 平臺與通信

    分析軟件基于WINDOWS 2000以上的中文操作系統，全過程中文界面，方便使用和升級。

    可以使用USB口、U盤和局域網絡等WINDOWS平臺支持的各種模式與外界交流、傳輸測試數據、測試報告和測試圖形。

3.12 大電流檢測阻抗

    鑒于現行model5體系的檢測阻抗，7號及以上檢測靈敏度很低。本所研發了高靈敏度大電流檢測阻抗，靈敏度可提高5～100倍。

4 遵循標準

    XD51系列電脈沖局部放電檢測儀遵循但不限于以下相關標準：

    GB/T/7354-2003 《局部放電測量》（IEC60270-2000）

    DL/T846.4—2004 《局部放電測量儀》

    DL417—2006 《電力設備局部放電現場測量導則》

    GB5583—85 《互感器局部放電測量》

    GB1208-1997 《電流互感器》

    GB1207-1997 《電壓互感器》

    GB/T16927-1997 《高電壓試驗技術》

    DL/T596-1996 《電力設備預防性試驗規程》

    GB 50150-2006 《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》

    Q/GDW168-2008 《輸變電設備狀態檢修試驗規程》

5 技術指標

5.1 主機技術指標

5.1.1 測量通道： 2/4/6（完全獨立）；

5.1.2 檢測靈敏度： 0.1pc；

5.1.3 測量頻帶與截止頻率：

       3dB帶寬：10kHz～1000kHz，可多檔任意組合；

       低端分10K、20K、40K，80K；

       高端分100K、200K、300K,500K，1000K；

5.1.4 視在放電量Q的測量基本誤差:

       線性度誤差應不大于±（5%+0.1PC）；

       量程換檔誤差應不大于±（5%+0.1PC）；

       低重復率脈沖響應誤差應不大于±5%；

       正負脈沖響應的不對稱度誤差應不大于±5%；

5.1.5 脈沖分辨時間小于100μS；

5.1.6 穩定性：局部放電測量儀連續工作8小時后，注入恒定幅值的校準脈沖信號時，其脈沖響應值的變化應不超過±3%；

5.1.7 增益范圍： －20 dB ∽ +40 dB四檔,可粗調細調；

5.1.8 采樣精度： 12Bit；

5.1.9 外零標輸入：電壓范圍 AC10～220V； 電壓監測：有效值，10位精度；

5.1.10 同步：內外可選，外同步：30～300Hz 自動同步。

5.2 校準脈沖發生器

5.2.1 標準型

       輸出標準脈沖上升沿<60nS；

       輸出標準脈沖下降沿>100μS；

       校準電荷量誤差﹤±5%；

       標準脈沖電壓檔分為： 0.5V,1.0V,2.0V,5.0V；

       校準電容分為：10pF，100pF兩檔；

       輸出內阻﹤100Ω。

5.2.2 大功率型

       輸出標準脈沖上升沿<60nS；

       輸出標準脈沖下降沿>100μS；

       校準電荷量誤差﹤±10%；

       標準脈沖電壓：10.0V；

       校準電容分為：5000pF，1000pF，500pF，200pF，100pF共5檔；

       輸出內阻﹤100Ω。

5.3 測量阻抗

5.3.1 通用型（1～6號阻抗）

       每個阻抗通以標稱電流連續工作1小時，應無任何損壞；

       每個阻抗都應能承受雷擊標準沖擊電壓100V而無損壞。

5.3.2 大電流型1號（相當于7號阻抗）

       額定通流容量：≤25A；

       試品電容量：3.3～200 nF；

       檢測靈敏度：5倍于model5的7號阻抗。

5.3.3 大電流型2號（相當于9號阻抗）

       額定通流容量限值50A；

       試品電容量：33～2000nF；

       檢測靈敏度：20倍于model5的9號阻抗。

5.3.4 大電流型3號（相當于11號阻抗）

       額定通流容量限值75A；

       試品電容量：0.1～10μF；

       檢測靈敏度：80倍于model5的11號阻抗。

5.4 安全性能

5.4.1 絕緣電阻：＞ 2MΩ；

5.4.2 介電強度：電源進線對機殼能承受1500V(50HZ有效值)1min的耐壓試驗。

5.5 使用條件

5.5.1 環境溫度：-10℃~45℃；

5.5.2 相對濕度：當環境空氣溫度為25℃，相對濕度小于95%；

5.5.3 使用電源：AC220V±10%，頻率：50Hz。

6 相關圖示

                           6通道頁面

                           頻點濾波效果

                          消隱頁面

                           時域三維圖

                           脈沖細節放大

                           直流局放頁面

7 工程實例