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摘要：如今，特高频检测方式多用于GIS局部放电，对两种新型的特高频检测方式进行侧重性研究与探索。一个是基于陡脉冲的特高频检测方法；另一个是基于扫频法信号发生器的特高频检测方法，该方法是对上一个的改进，对GIS局部放电的检测有着至关作用。
关键词：GIS局部放电；GTEM小室；陡脉冲；扫频法
1.技术背景
目前，对于GIS的局部放电带电检测多采用特高频检测技术，该技术具有灵敏度高、抗干扰能力强、可进行故障类型识别和定位等优点，应用较广泛1。但是，GIS局部放电特高频检测法在基础理论与实际应用方面都是有待改进，尤其是没有相关的技术规范2。与此同时各个厂家提供的特高频局部放电检测设备质量不一、有好有坏，在现场实践中出现的问题很多3。用户设备的选择受到上述缺点的制约，对GIS局部放电特高频检测法的发展很不利。创建以某一规范为标准的GIS局部放电特高频检测装置标定系统，有助于GIS局部放电带电检测在线监测发展与应用，并且对于装置质量保障、性能评估有一定的好处。
2现有检测方法
目前GIS特高频检测方法有很多，例如厂家内置传感器灵敏度方法、现场内置传感器灵敏度方法、实验室检测系统方法等，本文主要介绍的是近几年较新的GIS局部放电特高频检测装置4。
2.1基于陡脉冲的特高频检测方法
目前的GIS特高频局部放电检测装置采用的是基于GTEM（吉赫兹横）小室的方法，它是一种新型的电磁设备，英国研究人员最先提出的，他可以对特高频传感器进行标定，此方法通过GTEM小室作为电磁波传输环境，向其中注入脉冲，使其里面形成瞬间电场，然后依据传感器电压响应与激起的瞬间电场的关系式来判断传感器的优劣性。GTEM小室工作频率宽，场强均匀；为避免谐振与反射，所以设计成锥型。通过有效高度来表征特高频传感器的接收性能，介绍如下：
接线如图1所示。
图1 基于陡脉冲的特高频检测方法平台示意图
（1）用标准脉冲源向GTEM小室内发射某一电压幅值的脉冲，这时GTEM小室内建立300-1500MHz范围内的脉冲电磁场；
（2）将标准传感器放置于GTEM小室开孔处，可以测量出此时标准传感器的电压响应U1；
（3）将待检测传感器放置于GTEM小室开孔处，可以测量出此时待检测传感器的电压响应U2；
（4）已知标准传感器的有效高度H1，运用公式H2=（U1 /U2）×H1计算出待检测传感器的有效高度，有效高度并非实际高度而是一个比值，是一个量化的结果进。而在不同频率（300-1500MHZ）下可以获得不同的高度曲线，然后计算平均值，得到待检测传感器的平均有效高度。
2.2现有检测方法存在的问题
（1）标定脉冲信号受上升时间和振荡现象影响较大，不同厂家的设备产生的脉冲上升时间和脉冲宽度都不同，频率含量不同，影响最终测量结果。
（2）单极参考探针有效高度校准时采用的是稳态场的测量方法，即由信号源输出一定频率的正弦波信号，在GTEM小室内建立稳定的电场，读取单级探针的电压响应值，在100MHz-2000MHz内改变频率形成等效高度曲线。而实际脉冲时域参考法采用了脉冲信号，即暂态场的测量方法，直接引用等效高度存在不确定性。
（3）基于陡脉冲的特高频检测方法在军事与和科学研究中应用广泛，没有一定的科学规范，无法溯源。
3 基于扫频法信号发生器的特高频检测方法
本文采用采用标准信号源（即信号发生器）进行标定，即扫频法。与上述方法相同，有效高度表示特高频传感器的接受性能，以此检测系统的最小场强峰值以及最大场强峰值，进而可以判断特高频检测平台是否灵敏以及有效的范围。GTEM小室为传输线，只是信号源用标准信号发生器替代了标准脉冲源。
3.1标定原理
通过信号发生器注入一定频率的电压VI至GTEM小室，分别通过示波器测得参考传感器和待测传感器产生的电压，利用已知参考传感器的有效高度H1，根据H2=（ U1/ U2）×H1计算出被测传感器的有效高度，得到不同频率下的有效高度曲线，然后在300-1500MHz频带范围内计算平均值，得到被测传感器的平均有效高度。
3.2测量过程
（1）设置信号发生器开始频率（100MHz）、结束频率（2000MH）、步进（100MHz）及输出功率（10dBm）；
（2）依据图3分别接入参考传感器和待测传感器，传感器放置在GTEM上面开窗的中心位置；
（3）分别通过示波器读取参考传感器和待测传感器的响应电压值；
（4）通过参考传感器有效高度曲线计算被测传感器的有效高度曲线。
3.3基于扫频法信号发生器的特高频检测方法优点
（1）采用标准信号源，不受厂家自制设备的性能影响，频率覆盖更加全面，测量结果更准确。
（2）单级参考探针采用正弦波稳态场测量方式，可直接引用其等效高度。
（3）测试设备和方法满足计量方面的国家标准，具备溯源性。
4.结论
本文主要介绍了两种国内先进的GIS局部放电特高频检测方法，一个是原有的基于陡脉冲的特高频检测方法，一个是基于扫频法信号发生器的特高频检测方法，两种方法均是基于GTEM小室的脉冲时域参考测量法。而基于扫频法的检测方法，该方法的标准信号源能提供稳定的正弦波信号，使检测过程更加稳定可靠。
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作者简介：
刘一凡（1992-），女，硕士，主要研究方向为高电压绝缘技术
论文作者:刘一凡1,高振国1,赵诗婷1,孙凤亮2,蔡成3
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/10
标签：小室论文; 传感器论文; 脉冲论文; 局部论文; 高度论文; 检测方法论文; 方法论文; 《电力设备》2017年第27期论文;