[发明专利]一种高频电压下局部放电检测系统与方法

说明书

技术领域

本发明属于局部放电的检测技术领域，尤其涉及一种高频电压下局部放电检测系统与方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展与应用，变频电机、高频电力电子变压器、阀用阳极饱和电抗器等高频电气设备，在智能电网的建设与发展中得到了广泛应用与关注。与常规工频50Hz运行工况的电气设备不同，其正常运行时承受高压高频或脉冲电压应力。相关运行经验与研究表明，高频电压所带来的陡峭电压上升率与快速的极性反转会加剧电气绝缘材料的劣化，导致上述高频电气设备匝间绝缘过早失效普遍发生，这势必对电气设备的绝缘优化设计提出了更严峻的挑战，严重影响电力系统的安全运行。

局部放电的检测是考核电气设备绝缘性能与老化状态评估的重要手段。由于局部放电是一个复杂的物理现象，伴随这许多电（如电脉冲、介质损耗等）和非电（如光、热、超声波、新反应物等）现象。在局部放电检测技术中也相应出现了电检测法和光测法、声测法、红外热测法等非电测量方法。由于非电测法较之电测法,灵敏度不高、抗干扰能力差且很难对局放量等重要参数进行定量分析，使得非电测法应用较为局限。而电测法由于测量直接，灵敏度高,分辨率好,在实验室离线测试与在线监测中占主导地位。

目前，常规的局部放电电测法主要实验装置包括耦合电容器、检测阻抗、前置放大器、局部放电仪等。其基本原理是：产生一次局部放电时，试品Cx两端随着产生一瞬时的电压变化U，此时经过耦合电容器耦合到检测阻抗上，回路中即得到局部放电脉冲电流信号。但常规局部放电检测系统在高频电压下存在诸多弊病：1）测量回路中的RLC检测阻抗与杂散电容、寄生电感等，会使测量频带等参数发生漂移，严重影响测量结果准确性；2）检测装置一般适用于1MHz以下的低频信号，高频性能较差。若应用于高频电压下局部放电信号的检测，其有效局部放电信号都严重地被源脉冲信号淹没；3）干扰信号频率更加丰富复杂。干扰源包括电压源干扰、环境电磁信号干扰、噪音干扰等，这将与测量脉冲信号糅杂一起，难以提取区分。因此，常规电流法在测量高频电压下局放信号时存在很大的局限性，迫切需要一种高频电压下局部放电的检测装置与方法。

发明内容

针对背景技术中提到的常规局部放电检测系统在高频电压下，局放信号被源脉冲信号淹没、造成测量脉冲信号难以提取区分，导致测量准确性低的问题，本发明提出了一种高频电压下局部放电检测系统与方法。

一种高频电压下局部放电检测系统，其特征在于，所述系统包括高频电压试验源、高压耦合电容器、第一高频电流传感器、第二高频电流传感器、高频同轴电缆和信号采集与处理单元；

其中，所述高频电压试验源分别与高压耦合电容器和被测试品连接；

所述第一高频电流传感器套在高压耦合电容器的接地回路上；

所述第二高频电流传感器套在被测试品的接地回路上；

所述信号采集与处理单元通过高频同轴电缆分别与第一高频电流传感器和第二高频电流传感器连接。

所述高频电压试验源采用电压波形频率为1-50kHz且连续可调，其幅值为0-30kV且连续可调的高频电压试验源。

所述第一高频电流传感器和第二高频电流传感器采用相同型号的高频电流传感器；所述高频电流传感器采用霍尔效应的低功耗开环穿芯式电流传感器/罗氏线圈的高频电流传感器。

所述系统还包括两个金属屏蔽盒；分别用于放置第一高频电流传感器和第二高频电流传感器。

所述高压耦合电容器采用陶瓷式电容器。

所述高频同轴电缆采用特性阻抗为50欧姆，频段为0-3GHz的同轴电缆；所述高频同轴电缆采用镀银双层屏蔽。

一种采用所述的高频电压下局部放电检测系统的局部放电信号提取方法，包括以下步骤：

步骤1：实验前，使用宽带阻抗测试仪测量被测试品的电容值，并选择与被测试品电容值相同的高压耦合电容器；

步骤2：对高频电压下局部放电检测系统进行初始化标定；

步骤3：将被测试品接入高频电压下局部放电检测系统，分别测量第一高频电流传感器和第二高频电流传感器测量地线上的两路脉冲电流信号；

步骤4：将步骤3得到的两路脉冲电流信号通过高频同轴电缆连接信号采集与处理单元，进行局部放电信号数据采集与分析，从而得到高频电压下的局部放电检测信息。

所述对高频电压下局部放电检测系统进行初始化标定的过程为：

步骤201：选取一个与高压耦合电容器电容值相等的电容器，代替被测试品接入高频电压下局部放电检测系统中；