局部放电检测仪.docx
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局部放电检测仪
PDV5
局部放电检测仪
目录
PDV51
1产品概述3
2检测原理4
3仪器操作4
4传感器操作5
5仪器的功能6
5.1频谱扫描7
5.2启/停测量7
5.3结果显示7
5.4放电类型识别8
5.5抗干扰8
5.5.1主要干扰类型9
5.5.2仪器对干扰的抑制9
5.6数据回读浏览9
5.7自动更新10
5.8数据导出10
5.9帮助10
6使用条件10
7性能指标10
8现场测量方法与注意事项11
附录AGIS局部放电的典型图谱14
附录B干扰信号的典型图谱15
附录C检测数据的要求16
附录D术语和定义16
1产品概述
局部放电测量有助于发现以SF6气体作为绝缘介质的气体绝缘金属封闭开关设备（以下简称GIS，包括HGIS和罐式断路器等）内部的多种绝缘缺陷，是诊断GIS健康状态的重要手段。
在GIS制造、安装、运行和检修的各个环节，凡是具备条件的，都应该进行局部放电检测。
为此，我们精心设计了PDV5局部放电检测仪，专门用于定量检测GIS等电力变电设备内部的局部放电的状况，直观分析局部放电的严重程度，衡量设备内部绝缘的劣化程度，使维护人员在变电设备出现绝缘劣化时能够及时发现，采取相应措施，避免设备出现短路等严重故障。
PDV5局部放电检测仪采用目前流行的超高频和超声波检测局部放电的方法，通过外置的UHF天线接收GIS内部局部放电辐射和产生的超高频和超声波信号，能有效检测到设备内部产生的微弱局部放电信号。
PDV5在使用上以超高频为主要检测方法，超声波为辅助检测手段。
PDV5具有如下特点：
①单通道设计，可以选择接入超高频传感器或者超声波传感器。
②便携式设计，维护人员能随身携带，并且一个人就能实施局部放电的检测过程。
③操作过程简单，通过仪器上的快捷按键就能轻松完成整个检测，方便现场人员使用。
④在检测过程中自动实时进行局部放电智能化诊断，并且将判断结论显示在仪器界面上，帮助现场工作人员分析局部放电类型。
⑤具备连续检测和存储数据的能力，数据能通过外插U盘的方式导出。
⑥在检测过程中实时显示放电幅度趋势图，Q-N-Φ图（PRPD）,特征棒图，有经验的现场分析人员可以清楚的观测到设备内部产生的局部放电的时域和相域的特征，从而判断局部放电严重程度和类型。
2检测原理
电气设备在使用过程中，绝缘子表面逐步产生缺陷，在局部出现的微小放电的物理状况。
检测局部放电是诊断电力设备绝缘状态的重要办法。
GIS局部放电的起因有如下几种：
1.导体上的毛刺或颗粒4.自由移动的带电颗粒
2.壳体上的毛刺或颗粒5.盆式绝缘子上的颗粒
3.悬浮屏蔽（接触不良）6.盆式绝缘子内部缺陷
从能量的角度来看，放电是能量的一个瞬时的爆发，是电能以声能、光能、热能、电磁能，气体形式（臭氧、一氧化二氮）等形式释放出去的一个过程，可采用多种手段进行测量。
目前局部放电的检测手段主要有如下4种：
传统检测法（实验室常用，不适合在线）
超高频（UHF）检测法（检测灵敏度高，适合现场）
超声波（AE）检测法（检测灵敏度高，适合现场）
气体分析法（检测灵敏度低，反应速度慢）
UHF检测法和AE检测法适合现场检测应用，可以相互补充。
在变电站现场，由于受电磁环境、检测设备和试验电源等条件的限制，通常难以对GIS进行常规的脉冲电流法检测。
实践经验表明，局部放电超高频检测方法具有检测灵敏高和抗干扰能力强的特点，适用于发电厂和变电站现场条件下的GIS局部放电测量。
目前电力行业内已经认可此方法，并且有相应的技术规范。
3仪器操作
步骤一：
将UHF天线接入仪器UHF通道输入接口。
步骤二：
将AE探头与调理放大器连接后接入仪器AE通道接口。
步骤三：
用户佩戴好仪器后，通过上方面板，打开电源开关，系统启动，便可进入测量状态工作。
步骤四：
在仪器操作界面上选择测量频段，设置测量参数，启动测量后，通过仪器界面观察局部放电脉冲特征。
注：
在环境恶劣的条件下，需对仪器进行相应保护措施，以免对仪器造成损伤。
4传感器操作
将UHF传感器靠近运行中的GIS盆式绝缘子与金属法兰的的接缝附近就可以得到信号，不需要对GIS做任何改动，不需停电，不影响GIS的正常运行。
外置的UHF传感器应置于未包裹金属屏蔽的GIS盆式绝缘子外侧或GIS壳体上存在的介质窗处，注意：
当GIS盆式绝缘子外包金属屏蔽时，需要对金属屏蔽开窗。
传感器安装不应影响设备美观。
需要使用超声波（AE）传感器时，需要将超声波传感器紧贴GIS壳体表面（为了保证传感器与GIS壳体良好紧密的接触，应在超声波传感器表面涂抹硅胶）并且连接好超声波前置放大器。
传感器布置应保证GIS内部发生在任何位置的局部放电都能够被有效传感，在此前提下，传感器应尽量安装在GIS关键设备附近，包括断路器、隔离开关、电压互感器等。
对于长直母线段测点间隔宜为5-10m。
5仪器的功能
5.1频谱扫描
用户在待机状态下按下“频谱扫描”键后，系统自动在400MHz-1600MHz范围内以25MHz-50MHz带宽对每个频段进行扫描，计算出每个频段的信噪比，并自动选择出干扰最小，信噪比最高的频段作为测量的频段。
5.2启/停测量
用户在数据采集前，需要对所需采集数据自定义范围，选择相应的频段，时间范围，脉冲宽度（若不进行选择，系统确认为默认值），选择确定后，点击键盘上的“启动/停止”键，仪器开始进行数据采集，如需停止采集需再次按下“启动/停止”键。
测量结束后，系统会提示用户是否保存测量的数据，用户可根据自身需要，进行选择。
对已经保存的数据，用户在浏览后能够选择是否“删除”。
5.3结果显示
趋势图：
反应放电幅度（峰值和均值）随时间变化的关系；
PRPD图（-q-n图）：
反应放电幅度，相位，次数的关系，用二维伪彩图的形式表达出来；
特征棒图：
Qp:
表示固定时间尺度下，所有放电脉冲的最大峰值。
Qm:
固定时机尺度下，所有放电脉冲的最大峰值。
F1:
固定时间尺度下，所有放电脉冲的50Hz的相关性，在相位分布上表现为单峰特征。
F2:
固定时间尺度下，所有放电脉冲的100Hz的相关性，在相位分布上表现为双峰特
征。
Qp,Qm反映放电幅度的统计特征，F1与F2反映放电相位的统计特征。
反映的统计特征与放电类型密切相关。
相位图：
反应放电幅度（峰值和均值）随相位变化的关系
5.4放电类型识别
在测量过程中，系统对测量的数据实时分析并进行智能判断，并将判断结果自动分类，类别如下：
1--悬浮电位放电
2--绝缘子内部气隙放电
3--绝缘子沿面放电
4--尖端毛刺放电
5--自由颗粒放电
6—外部干扰
7--没有明显放电特征
系统会自动给出所识别结果的数据和置信度，并在屏幕下方的状态栏中显示出来。
5.5抗干扰
现场干扰将降低局部放电检测的灵敏度，甚至导致误报警和诊断错误。
因此，局部放电检测装置应能将干扰抑制到可以接受的水平。
5.5.1主要干扰类型
GIS局部放电特高频检测中主要存在以下几类干扰形式：
1）移动通讯和雷达等无线电干扰；
2）变电站架空线上尖端放电干扰；
3）变电站高电压环境中存在的浮电位体放电干扰；
4）照明、风机等电气设备中存在的电气接触不良产生的放电干扰；
5）开关操作产生的短时放电干扰。
5.5.2仪器对干扰的抑制
PDV5局部放电检测仪在设计上充分考虑到测量现场复杂的电磁环境，采取了多种抗干扰措施。
选用400M-1600MHz频段范围的UHF传感天线，避开架空线上的电晕主能量频段。
采用仪器的频谱扫描功能可以在400M-1600MHz范围内以25MHz或50MHz带宽对每个频段进行扫描，计算出每个频段的信噪比，并自动选择出干扰最小，信噪比最高的频段作为测量的频段。
仪器在采集单元部分采用取得专利的脉冲特征提取技术，可以有效的减少移动通讯或雷达等干扰信号的输入。
5.6数据回读浏览
在测量结束后，PDV5仪器提供前后页翻页浏览数据的功能，用户可以查看整个测量过程不同时刻的数据。
也可以读取已经存储的数据文件来了解一个测量过程不同时刻的数据。
一旦用户在测量结束后保存了数据文件，用户可随时查看测量过程中任何时刻的数据的统计特征和以及原始脉冲数据。
软件提供选择“时间尺度”的功能，可以选择10，30，60秒来进行统计，只需移动趋势图上的透明透明条到想要查看的时间位置后，结合时间尺度来查看数据。
5.7自动更新
当PDV系统中的软件需要升级时，用户可以在U盘根目录的PDVUpdate文件夹中拷入厂家的更新文件后，直接插入PDV5仪器的USB接口，PDV5自动检测文件的版本信息后自动重新启动仪器来更新软件。
5.8数据导出
U盘插入仪器USB接口后，仪器会自动检测到U盘插入，并提示是否导出数据，选择导出后，仪器会把本地存储器上的测量数据文件复制到U盘上。
本仪器最大可支持U盘为8G。
5.9帮助
顶级菜单中“帮助”，进入后将以图形化方式向您展示PDV5仪器的快速指南。
从快速指南中您将了解仪器底部菜单的操作流程。
帮助还向您提供了校准PDV5系统的工具，分别是触摸屏和时钟的校准。
这两项在仪器出厂前已经进行了校准，一般用户不需要再次校准。
但是如果您发现仪器出现触摸屏和时钟的偏差，可以在这里进行校准，可以有效避免硬件的偏差给您的测量过程带来困扰。
6使用条件
环境温度：
-15℃-65℃
标高：
海拔3000m以下
不结露的最大相对湿度:
95%
污秽等级 Ⅲ级
最大风速 35m/s
7性能指标
指标
描述
通道数
1个测量通道，可以选择接入超高频或者超声波传感器
采样速率
20Msps
采样精度
12Bit
检测灵敏度
UHF通道最小可测放电量5pC，AE通道最小可测放电量50pC
检测动态范围
UHF通道60dB/AE通道40dB
检测信号带宽
超高频400MHz-1600MHz，超声波20KHz-200KHz
同步方式
默认为内同步，由仪器提供同步信号，也可外接同步信号装置，在仪器操作界面上可以进行切换。
量程切换
显示量程可在大，中，小三档可切换
电池容量
5Ah
待机时间
12小时
整机功耗
7瓦/时
CPU（主频）
FreescaleiMX257400MHz
操作系统
WindowsCE6.0
开机启动时间
8秒
用户可用内存
64MB/40MB
用户空间
8GB
彩色显示和触摸屏
480*272（256色）电阻式彩色触摸屏
USB接口
USB2.0
自动软件更新
插入U盘自动更新软件
防护能力
检测装置电源端子和信号端子对地应能承受1min/2kV的工频耐压和5kV标准雷电波（1.2/50us）有VFTO瞬态过压、过流、防雷等保护措施
抗震性能
能够耐受地面水平加速度0.25g和地面垂直加速度0.125g的振动试验（g为地心引力加速度，9.8m/s2）
电磁兼容性能
能承受GB/T14598.9中规定的严酷等级4级
能承受GB/T17626.5中规定的严酷等级4级
能承受GB/T17626.8中规定的严酷等级4级
8现场测量方法与注意事项
本仪器为内置式锂电充电电池，在使用仪器前，请确保电量饱和，以免在数据采集过程中出现断电，引起数据丢失。
本仪器为便携式局部放电检测仪，通过配套背带可随身携带。
用户佩戴好仪器后，通过上方面板，打开电源开关，系统进入待机状态，便可开始进入工作状态。
在现场检测时，UHF传感器靠近运行中的GIS盆式绝缘子与金属法兰的的接缝附近，观测是否有局部放电脉冲信号
在现场检测时，AE传感器通过吸附或捆扎在设备外壳上，但需要频繁变换检测部位；
在局部放电带电检测中，如果检测到放电信号，并确定为GIS内部的局部放电，则可以把所测波形和谱图与典型放电波形和谱图进行比较，确定其局部放电的类型。
局部放电类型识别的准确程度取决于经验和数据的不断积累，目前尚未达到完善的程度。
在实际检测中，当检测结果和检修结果确定以后，应保留波形和谱图数据，作为今后局部放电类型识别的依据。
在局部放电带电检测中，如果检测到放电信号，同时定位结果位于重要设备如断路器、电压互感器、隔离开关、接地刀闸或盆式绝缘子处，则应尽快安排停电检修。
如果放电源位于非关键部位，则应缩短检测周期，关注放电信号的强度和放电模式的变化。
在带电测量过程中，在GIS的高电压位置，如GIS的变压器和线路出线套管，请注意保持传感器及其电缆线和裸露的高压部件的安全绝缘距离，否则可能危及人身安全。
测试人员及测试设备在移动过程中，应注意对GIS设备的SF6管道、阀门及二次走线管道等的防护。
如果GIS发生绝缘击穿，GIS外壳可能出现危及人身安全的暂态电压。
测试人员应注意防护。
在GIS现场交接试验中，宜在GIS通过工频耐压试验后进行局部放电检测。
绝缘缺陷并非一定导致局部放电或持续的局部放电。
局部放电经常是断续发生的。
投运前和检修后的GIS交接试验中进行局部放电带电测量时，建议用橡胶锤敲击GIS壳体，激发浮电位局部放电以增加检测的有效性。
超高频传感对金属颗粒、浮电位部件的局部放电最为敏感，对尖端放电等长间隙放电相对不敏感。
附录AGIS局部放电的典型图谱
类型
放电模式
典型放电波形
典型放电谱图
自由金属颗粒放电
金属颗粒和金属颗粒间的局部放电，金属颗粒和金属部件间的局部放电
放电幅值分布较广，放电时间间隔不稳定，其极性效应不明显，在整个工频周期相位均有放电信号分布。
悬浮电位体放电
松动金属部件产生的局部放电
放电脉冲幅值稳定，且相邻放电时间间隔基本一致。
当悬浮金属体不对称时，正负半波检测信号有极性差异。
绝缘件内部气隙放电
固体绝缘内部开裂、气隙等缺陷引起的放电
放电次数少，周期重复性低。
放电幅值也较分散，但放电相位较稳定，无明显极性效应。
沿面放电
绝缘表面金属颗粒或绝缘表面脏污导致的局部放电；
放电幅值分散性较大，放电时间间隔不稳定，极性效应不明显。
金属尖端放电
处于高电位或低电位的金属毛刺或尖端，由于电场集中，产生的SF6电晕放电。
放电次数较多，放电幅值分散性小，时间间隔均匀。
放电的极性效应非常明显，通常仅在工频相位的负半周出现。
附录B干扰信号的典型图谱
干扰类型
干扰特点
典型干扰波形
典型干扰谱图
手机信号
波形相对固定，幅值稳定，没有工频相关性，不具有相位特征，有特定的重复频率
雷达信号
波形有明显的具有周期特征的峰值点，没有工频相关性，不具有相位特征
日光灯干扰
波形幅值变化较大，没有工频相关性，不具有相位特征，没有周期重复现象
发动机干扰
波形没有明显的相位特征，幅值分布较广。
附录C检测数据的要求
特征量
单位
说明
放电强度
dBm或mV
最大检测信号强度
放电相位
度
最大检测信号所对应的相位
放电频次
次/秒
单位时间内超过预设阈值的检测信号次数
检测波形图
由一个工频周期的检测数据生成
局部放电谱图
由不少于50个工频周期的检测数据生成
附录D术语和定义
GIS局部放电GISpartialdischarge
GIS局部放电是指发生在GIS绝缘结构中局部区域内的放电现象，包括：
自由金属颗粒放电、悬浮电位体放电、沿面放电、绝缘件内部气隙放电、金属尖端放电放电等。
超高频ultrahighfrequency（UHF）
指频率为300MHz～3GHz的电磁波频段。
局部放电超高频检测UHFdetectionofpartialdischarge
采用内置或外置的传感器检测GIS中局部放电在特高频频段（300MHz～3GHz）范围内所产生的电磁波信号。
带电测量on-linedetection
特指在GIS运行状态下，采用便携式仪器或示波器，通过内置、外置或可活动的UHF传感器，由专业人员对局部放电进行检测。
背景噪声backgroundnoise
背景噪声是指在局部放电检测过程中测量到的非被检测设备所产生的信号，背景噪声包括检测装置中的白噪声、广播通讯信号、雷达信号以及其他的连续或脉冲干扰信号。
最小可测放电量qminminimumlevelofdetectablePD
局部放电检测装置在检定条件下所能检出的最小放电量qmin（pC）。
为了得到明确的测量结果，qmin的测量幅值至少应为背景噪声幅值的2倍。
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