局部放電測量儀校準(zhǔn)裝置的研制與應(yīng)用-測試測量
局部放電測量儀校準(zhǔn)裝置是根據(jù)國家計量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計和研制的，其各項技術(shù)指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)研究的要求。本機(jī)的創(chuàng)新在于采用It(脈沖電流對時間積分)的方法測量局部放電量，以虛擬儀器代替?zhèn)鹘y(tǒng)示波器。采用高新科學(xué)技術(shù)已使校準(zhǔn)裝置達(dá)到半智能化、精度高、感應(yīng)靈敏、操作方便等優(yōu)點；利用USB接口與電腦直接連接，通過電腦操作控制，內(nèi)部應(yīng)用虛擬式示波器，測量標(biāo)準(zhǔn)化，可廣泛使用于各項電子實驗、研究開發(fā)、電力系統(tǒng)檢測等工作領(lǐng)域。
1 工作原理
1．1 局部放電測量儀信號電路測試原理
如圖1所示，信號發(fā)生器發(fā)出正弦信號，由示波器讀出頻率及幅值，并送入電腦；信號再經(jīng)屏蔽線送入局部放電測量儀，用來校準(zhǔn)局部放電測量儀的下限截止頻率、上限截止頻率及峰值頻率。
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1．2 局部放電測量儀放電量校準(zhǔn)器校準(zhǔn)原理
局部放電測量儀放電量校準(zhǔn)器的校準(zhǔn)接線如圖2所示。
圖中：Cq為分度電容器；R為負(fù)載電阻，也可以不用；Cx為被試品等效電容；Ck為耦合電容；Zm為負(fù)載阻抗。
由校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器發(fā)生的脈沖經(jīng)分度電容器Cq積分，積分生成的脈沖電流經(jīng)負(fù)載電阻R(也可以不用)轉(zhuǎn)換為脈沖電壓，經(jīng)過被試品等效電容Cx，耦合電容Ck和負(fù)載阻抗Zm將信號加至被檢的局部放電測量儀。
在圖2中，由標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)電壓脈沖，經(jīng)過試品電容Cx放電，由示波器讀出信號波形，并且將信號積分，信號的面積即是局部放電量，送往PC機(jī)處理后，與被檢的局部放電測量儀顯示的局部放電量進(jìn)行比較，可以得出被檢局部放電測量儀的測量誤差。
1．3 雷電沖擊電壓發(fā)生器原理
標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)信號發(fā)生器發(fā)出雷電沖擊信號，經(jīng)功率放大器放大，再經(jīng)高頻變壓器產(chǎn)生100 V雷電沖擊電壓。本項目沒有采用直流加開關(guān)管的方法產(chǎn)生雷電沖擊電壓，一方面是波形容易調(diào)節(jié)，另一方面是容易控制。[next]
2 關(guān)鍵技術(shù)及解決方案
(1)采用虛擬數(shù)據(jù)采集技術(shù)，進(jìn)行數(shù)字積分，按照q=It的方法來實現(xiàn)對局部放電量的測量，這是本項目的首創(chuàng)。過去都采用電壓幅值乘電容的方法，按照q=UC的方法來實現(xiàn)對局部放電量的測量。
(2)采用阻抗替換的方法測量內(nèi)阻，也是本項目的獨(dú)創(chuàng)。
2．1 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)阻測試方法
已有測試方法采用標(biāo)準(zhǔn)DL／T 846．4-2004((高電壓測試設(shè)備通用技術(shù)條件第4部分：局部放電測量儀》6．13．1(原標(biāo)準(zhǔn)編號)校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器內(nèi)阻的測試。
測試接線如圖3(原標(biāo)準(zhǔn)圖號)所示。
斷開圖3中開關(guān)S，將被檢校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器輸出脈沖通過電容C接到示波器的輸入端，讀出示波器顯示的電壓波形峰值Up，將開關(guān)S合上，調(diào)節(jié)可變電阻器Rw，使示波器顯示的電壓波形峰值降為Up／2。此時可變電阻器Rw的值即為校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器的內(nèi)阻值。本項目的研究發(fā)現(xiàn)，上述標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定是不能準(zhǔn)確測量內(nèi)阻的。這是因為校準(zhǔn)脈沖信號發(fā)生器所發(fā)生的信號是頻率為1 000～1 200 Hz的方波，其上升時間小于等于
60 ns，它的帶寬經(jīng)頻譜分析儀分析為30 MHz左右，它需要測量的不是直流電阻，而是相應(yīng)頻率下的交流阻抗。由于電容的影響，普通可調(diào)電阻組成的測量電路，其時間常數(shù)很大，所以無法對高頻電路進(jìn)行準(zhǔn)確測量。
2．2 阻抗替換的內(nèi)阻測試方法
本項目采用階躍電壓發(fā)生器內(nèi)阻的測量方法，階躍電壓發(fā)生器內(nèi)阻的測量接線如圖4所示。
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圖4中，階躍脈沖電壓發(fā)生器是能產(chǎn)生上升時間小于60 ns，衰減時間大于100μs脈沖電壓的信號發(fā)生器；示波器為帶寬大于50 MHz的數(shù)字示波器；C為分度電容器；BNC為同軸連接器；R1，R2，R3，Rn為可以替換的無感電阻。
按圖4連接，連接時，使用BNC同軸連接器。設(shè)備之間連接用同軸電纜。
從圖4中可以看出，由于本項目使用的連接導(dǎo)體都是屏蔽電纜，使用的連接器都是BNC同軸連接器，所以電路的電容非常小，這樣就能對高頻電路進(jìn)行準(zhǔn)確的測量。測量中使用的替換電阻都是經(jīng)過嚴(yán)格調(diào)整的，電感和電容的電阻都非常小，它們的直流電阻和交流阻抗非常接近，這樣替換測量的結(jié)果就是階躍脈沖電壓發(fā)生器的真正內(nèi)阻，符合測量要求。
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