[发明专利]用于检测部分放电的仪器和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测部分放电的仪器和方法。

应当注意，部分放电是限于电气装置的一部分绝缘的放电，并且因此不会导致该装置的即时故障，但会导致其逐渐劣化。因此，本质上部分放电基本上限于绝缘系统中的缺陷的程度。据此，基于检测和解释部分放电的诊断方法是科研领域中最有前景和广泛研究的项目之一，因为研究部分放电使得有可能探究发生放电的绝缘系统中缺陷的性质。

然而，由于在解释测量结果时遇到的困难，出于诊断目的的部分放电的检测和处理尚未变成用于计划高压电气组件的维护和/或替换的标准工业工具。

背景技术

关于部分放电的检测，基于使用与放电相关联的不同物理现象，已开发了若干方法，诸如举例而言，光学、声学和电学类型的方法。

具体而言，本发明涉及电学类型的检测方法，已知该方法包括测量流过耦合到所检查的电气系统的检测电路的电流脉冲。

这些所检测的电流脉冲（在下文中为了方便起见称为放电脉冲）具有取决于部分放电的动力学（即，取决于放电现象的物理学）、以及所检测的脉冲在其从放电点（放电发生的位置）传播到检测点时穿过的装置的性质的时间轮廓。由脉冲本身的波形组成的放电脉冲的时间轮廓包含与关联于放电的物理现象（与绝缘系统的缺陷的性质关联）、以及所检测的脉冲传播通过的介质的性质（与绝缘系统中缺陷的位置关联）有关的宝贵诊断信息。

至于解释部分放电测量的结果的困难，它们取决于所测量数据可能是不可靠或无意义的事实。

实际上，在检测与部分放电相关联的信号期间，出于诊断目的对信号本身的后续处理所必需的信息可能丢失（信息丢失可由例如无法检测到脉冲、或者无法检测到脉冲的波形组成）。

考虑到放电脉冲包含可根据诊断水平使用的信息，检测非常宽的检测带（例如大于或等于10MHz、或者至少数MHz的数量级）中的脉冲将是非常重要的。

然而，应当注意，所检测的信号是与在所检查的电气装置中的缺陷中发生的载荷转移关联且构成部分放电的电流脉冲，但是这些信号不构成对载荷转移的直接测量。

由此，为了能够估计与所检测的信号相对应的部分放电的强度，有必要校准采集仪器以确定该仪器所测量的信号的振幅、以及与对应于这些信号的部分放电相关联的载荷转移。

出于该目的，校准器应用于该装置的各端子，从而将具有合适特性的电流脉冲注入该装置。更具体地，校准器被设计成生成可通过跨各端子转移预定的载荷量而生成的电流脉冲。因此，将与预定载荷值相等的表观载荷值分配给与校准器所注入的电流脉冲相对应的装置检测到的信号。预定的表观载荷值和所检测信号的振幅值之间的比率构成所需校准因子。

因此，针对电气装置检测的放电信号通过将这些信号的振幅乘以先前在校准期间针对该装置所确定的校准因子而与相应的表观电荷值相关联。

据此，应当注意，所检测到的信号的振幅、以及相应的表观电荷值向这些信号的分配受到检测带宽的影响。

因此，应当注意，即使每一仪器都已校准，具有极宽带宽的仪器检测到的信号在振幅上无法与具有窄带宽的仪器针对相同装置检测到的信号作比较。

实际上，关于部分放电检测的标准规定测量仪器的输入级可容许的通带值。

例如，根据欧洲级别，IEC 60270制定检测仪器的规范以使测量结果相当且一致。由此，该标准规定PD测量仪器的特性，并且还规定如何测试其性能。

更具体地，该标准制定检测仪器的通带的规范，该标准推荐低截止频率（f1）应当在30和100kHz之间、高截止频率（f2）应当小于500kHz、且带宽值（f2-f1）应当在100和400kHz之间的范围内，要测量的这些频率值相对于带中心以6dB衰减。

因此，该标准声明具有特别宽的检测带宽（大于几MHz）的仪器无法遵循该标准来校准。

由此，一方面，需要具有尽可能宽的检测带宽的检测仪器以允许后续诊断处理（例如区分放电脉冲波形和干扰信号、或者将与在不同放电点发生的放电相关的信号分开）；并且另一方面，需要使用具有有限的检测带宽的仪器来量化以遵循该标准的方式检测的信号。

据此，现有技术解决方案（例如从专利文献US6313640和EP0813282中已知的）示教了使用宽带或窄带仪器。更具体地，使用可应用于宽带仪器的输入级以使其适应该标准、由此在实践中将其转换成窄带仪器的模拟滤波器。

在其他情况下，使用并联或串联的两个仪器（一个是带宽且一个是窄带），而没有遵循该标准比较结果的可能性、并且明显浪费时间和资源。