XD51系列电脉冲局部放电检测仪

1 技术背景

1.1 技术背景

    电气绝缘是支撑高压设备正常运行的基本条件，电气绝缘在被击穿前，已存在大量的局部放电，持续的局部放电是造成绝缘劣化的主要因素，局部放电水平又是表征绝缘性能最灵敏的技术方式。

    局部放电时可以发生许多物理现象，如：电脉冲、超声波、电磁波等等，通过检测这些物理特征及其强度，就可反映局部放电的特性与强度。

    电脉冲法即电流脉冲法，是通过电路耦合方式检测局放时产生的低频电流脉冲信号，反映绝缘介质在试验电压下的局放水平。电脉冲法是诸多检测方式中最典型，并且唯一具备计量条件和标准的检测方式。

1.2 适用范围

    XD51系列电脉冲局部放电检测仪，配套相应的试验电源，可适用于各类电压等级的变压器、互感器、电缆、GIS、高压开关、避雷器、套管及电机等高压电气设备的局部放电测量与分析。

1.3 技术水平

    本产品整体技术水平不低于瑞士Haefely—tettex、德国LDIC等国际著名品牌，尤其在基本不损害有效局放信号下的抗干扰方面，本所的相关技术达到国际领先水平。作为本产品的研制单位—杭州西湖电子研究所，欢迎、支持相关单位进行性能对比。

1.4 重大新技术应用

    现有的局放检测表达方式及相关的抗干扰技术与手段都是基于时域层面。所有检测或表达时点的信号量值，都是该时点相关检测频谱范围所有信号的叠加。

    在该时点上，有任何背景干扰或其他非局放信号的幅值或叠加幅值大于局放信号强度，则真正的局放信号即被淹没。时域层面的各种手段，在不明显损害局放信号的前提下，是无法剔除背景干扰的。这就是构成局放测量困难性和不确定性原因所在，尤其是在变电现场。

    随着电子算法处理能力提高，基于FFT及小波变换等数学算法的频谱分析与频点滤波技术，可提供检测信号的实时频域特性图谱，可实现针对干扰状况实施频点滤波，从而实现不损害局放信号的大幅值（60～90%）干扰抑制。

    频谱分析与频点滤波技术，一直是公认的处理局放测量干扰信号的最理想方法。鉴于其数学形态和程序表达的复杂性，包括瑞士Haefely、德国LDIC这些国际著名品牌，实际产品应用一直未曾实现。本所已独家取得实质性突破，将相关技术成功应用于本所研发的局放检测仪，并在众多现场测量中取得显著效果。

2 产品型号

3 功能描述

3.1 测量功能

    可检测试品的局部放电幅值、极性、相位、重复次数、放电起始电压、熄灭电压、视在放电量等局部放电的相关参数。

3.2 抗干扰

    频域技术  本所独家实现，基于频谱分析与频点滤波技术，对固定频率干扰，可降低噪音90%以上；对综合频率干扰，可降低噪音60%以上，实施上述抗干扰措施的频谱损失率≤3%（参见演示软件）。

    可视化滤波  可针对干扰和局放的频谱特性差异，实施人为或自动（自适应）的频点滤波。滤波前后不同时域图谱和频域图谱，可同步表达同一页面上，滤波措施对局放信号的影响可得到清晰反映。

    同步消隐  可任意确定一个通道作为干扰输入的鉴别通道，根据干扰性质和来源，选配适应的检测单元，实现对空中、地网及试验电源干扰的电源干扰关门等功能。

    固定相位开窗与消隐  可在任意指定相位多次开窗、消隐（开反窗），屏蔽掉与局放信号不同相位的干扰。

    数字标尺  具有数字标尺功能，可以准确读取局放信号与干扰相位相同时的局放量值。

    模拟滤波  -3dB带宽的下限频率为10kHz～80KHz可调, 上限频率100kHz～1000kHz 可调，并可多档任意组合成窄带和宽带测量仪器，以适应不同的干扰环境下局部放电的精确测量。

3.3 时域视窗（图谱）

    提供椭园、直线、正弦及二维(fq-φ，n-φ)、三维(q-φ-t，n-q-φ)局放图谱，可直观、总揽地观察、分析试验过程的各种放电频度、相位、强度与试验电压的关联度等特性。

3.4 频域视窗（图谱）

    提供实时频域视窗，能同步观察局放信号的时域特性和频域特性；能观察局放信号的时域特性、频域特性与施加电压之间的关系，根据局放信号在时域视窗和频域视窗上同步特征，可清晰确定局放的起始和熄灭电压。

3.5 存贮与回放

    可以连续实时记录试验过程的局部放电图谱及相关参数，具有事后自由回放、重现、分析等功能，以便于局部放电数据的记录和积累，可以保存和打印单幅局部放电图形、试验报告。

3.6 静态分析

    可以静态截取任意周波的局放图谱，甚至局放图谱中的任意单个放电脉冲进行详细测量、分析，确定放电性质及放电强度。

3.7 自动同步

    局放时域图谱表达周期，能在30～300Hz范围，与外部或内部试验电源的频率自动同步。具有零标指示及相位分辨功能。

3.8 试验电压监测

    具有外部试验电源电压监测功能，并与局放参数与图谱同屏显示。

3.9 实时多通道

    一体化模块设计，每个通道都有自已独立的信号调制电路、高速A/D数字采样电路、专用超高速DSP算法处理芯片组、以太网通信接口和TCP/IP协议，上位PC机只负责人机交流、显示及存储等功能。检测通道扩展不影响其他通道及PC机处理速度，支持远程实时通信和远程实时专家会诊。

3.10 低噪音设计

    整体低噪化设计，尽一切可能避免引入、增加噪音的相关电路，在每个环节采取降噪电路和工艺措施，仪器本机噪音可控制在0.1PC以下。

3.11 平台与通信

    分析软件基于WINDOWS 2000以上的中文操作系统，全过程中文界面，方便使用和升级。

    可以使用USB口、U盘和局域网络等WINDOWS平台支持的各种模式与外界交流、传输测试数据、测试报告和测试图形。

3.12 大电流检测阻抗

    鉴于现行model5体系的检测阻抗，7号及以上检测灵敏度很低。本所研发了高灵敏度大电流检测阻抗，灵敏度可提高5～100倍。

4 遵循标准

    XD51系列电脉冲局部放电检测仪遵循但不限于以下相关标准：

    GB/T/7354-2003 《局部放电测量》（IEC60270-2000）

    DL/T846.4—2004 《局部放电测量仪》

    DL417—2006 《电力设备局部放电现场测量导则》

    GB5583—85 《互感器局部放电测量》

    GB1208-1997 《电流互感器》

    GB1207-1997 《电压互感器》

    GB/T16927-1997 《高电压试验技术》

    DL/T596-1996 《电力设备预防性试验规程》

    GB 50150-2006 《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》

    Q/GDW168-2008 《输变电设备状态检修试验规程》

5 技术指标

5.1 主机技术指标

5.1.1 测量通道： 2/4/6（完全独立）；

5.1.2 检测灵敏度： 0.1pc；

5.1.3 测量频带与截止频率：

       3dB带宽：10kHz～1000kHz，可多档任意组合；

       低端分10K、20K、40K，80K；

       高端分100K、200K、300K,500K，1000K；

5.1.4 视在放电量Q的测量基本误差:

       线性度误差应不大于±（5%+0.1PC）；

       量程换档误差应不大于±（5%+0.1PC）；

       低重复率脉冲响应误差应不大于±5%；

       正负脉冲响应的不对称度误差应不大于±5%；

5.1.5 脉冲分辨时间小于100μS；

5.1.6 稳定性：局部放电测量仪连续工作8小时后，注入恒定幅值的校准脉冲信号时，其脉冲响应值的变化应不超过±3%；

5.1.7 增益范围： －20 dB ∽ +40 dB四档,可粗调细调；

5.1.8 采样精度： 12Bit；

5.1.9 外零标输入：电压范围 AC10～220V； 电压监测：有效值，10位精度；

5.1.10 同步：内外可选，外同步：30～300Hz 自动同步。

5.2 校准脉冲发生器

5.2.1 标准型

       输出标准脉冲上升沿<60nS；

       输出标准脉冲下降沿>100μS；

       校准电荷量误差﹤±5%；

       标准脉冲电压档分为： 0.5V,1.0V,2.0V,5.0V；

       校准电容分为：10pF，100pF两档；

       输出内阻﹤100Ω。

5.2.2 大功率型

       输出标准脉冲上升沿<60nS；

       输出标准脉冲下降沿>100μS；

       校准电荷量误差﹤±10%；

       标准脉冲电压：10.0V；

       校准电容分为：5000pF，1000pF，500pF，200pF，100pF共5档；

       输出内阻﹤100Ω。

5.3 测量阻抗

5.3.1 通用型（1～6号阻抗）

       每个阻抗通以标称电流连续工作1小时，应无任何损坏；

       每个阻抗都应能承受雷击标准冲击电压100V而无损坏。

5.3.2 大电流型1号（相当于7号阻抗）

       额定通流容量：≤25A；

       试品电容量：3.3～200 nF；

       检测灵敏度：5倍于model5的7号阻抗。

5.3.3 大电流型2号（相当于9号阻抗）

       额定通流容量限值50A；

       试品电容量：33～2000nF；

       检测灵敏度：20倍于model5的9号阻抗。

5.3.4 大电流型3号（相当于11号阻抗）

       额定通流容量限值75A；

       试品电容量：0.1～10μF；

       检测灵敏度：80倍于model5的11号阻抗。

5.4 安全性能

5.4.1 绝缘电阻：＞ 2MΩ；

5.4.2 介电强度：电源进线对机壳能承受1500V(50HZ有效值)1min的耐压试验。

5.5 使用条件

5.5.1 环境温度：-10℃~45℃；

5.5.2 相对湿度：当环境空气温度为25℃，相对湿度小于95%；

5.5.3 使用电源：AC220V±10%，频率：50Hz。

6 相关图示

                           6通道页面

                           频点滤波效果

                          消隐页面

                           时域三维图

                           脉冲细节放大

                           直流局放页面

7 工程实例