一、系统简介1.1概述

局部放电主要是其中的高压电气设备的内部绝缘在高压作用下发生的放电。这种放电只存在于绝缘的局部位置，不会立即形成整个绝缘击穿或闪络，故称为局部放电。局部放电量很微弱，不能靠人的直觉来检测，如用眼睛和耳朵听，只有高灵敏度的局部放电测量仪才能检测到。

电气设备内部绝缘在运行过程中长期处于工作电压的作用下，特别是随着电压等级的升高，绝缘的电场强度值很高，很容易产生局部放电在弱绝缘。局部放电的原因是：电场过于集中在某一点，或某一点的电场强度过大，如固体介质有气泡，杂质没有去除；油中含有水、气体和悬浮颗粒；在不同的介质组合中，界面处存在严重的电场畸变。局部放电痕迹通常只在固体绝缘上留下一个小点，或树枝状烧伤。在油中，出现一些分解的小气泡。

虽然局部放电时间短，能量小，但危害很大。它的长期存在会对绝缘材料造成很大的损害。首先，与局部放电相邻的绝缘材料会直接受到放电粒子的轰击。二是放电产生的热、臭氧、氮氧化物等活性气体的化学作用，使局部绝缘腐蚀老化，电导增大，最终导致热击穿。在运行中的电气设备，内绝缘的老化和损坏大多是从局部放电开始的。

因此对于电气设备的日常运维，局部放电的检测是非常重要的一项。

目前，对变电设备进行局部放电检测的方法很多：特高频检测法（UHF）、高频检测法（HF）、超声波检测法（AE）等。由于变电设备的种类繁多，且不同设备的应用也不尽相同。

针对国家电网《电力设备带电检测技术规范》相关带电检测要求，本局放诊断分析仪采用UHF、HF、AE等多种联合的检测方法测量局部放电，提供多种局部放电二维，三维图谱波形和放电幅度情况，可以较好地评估电气设备局部放电情况。适用于各种高低压开关柜、GIS、中高压电力电缆等多种电气设备的局部放电检测。可以满足不同情况下，不同电力设备局部放电检测的需要，具有灵敏度高、定位精确度高、适应性能强的特点，产品综合技术性能达到了国内外先进水平。

本检测系统的典型构成如下：

?接触式超声波传感器（AE）

?高频脉冲电流传感器

?特高频传感器

?传感器支架

?局放测试用信号线缆

?检测仪主机

?检测分析软件

1.2功能特点

?传感器分布式布局，扩展性强

支持多达8通道超声波检测，可以根据现场情况灵活取用。

?实时监测

检测过程中，系统记录各检测点的实时数据，监测周期可灵活设置。

?丰富的数图功能

支持多种局放图谱展示，包含局部放电PRPD，PRPS，相位特征图，四要素图，预览图，趋势折线图等，多方位展示超声波局放信号，不错过每一个检测细节。

?多种同步方式

支持设备内同步，信号外同步同步方式，适应不同信号同步需求。

?高灵敏度

最小可检测0.01mV信号。

?抗冲击

可承受KV的闪络冲击，终端设备不损坏、数据不丢失。

?抗干扰

具备时域、频域信号分析技术，可有效分离干扰信号和局放信号，可有效避免仪器电源端的干扰。

二、测量原理和硬件组成2.1测量原理

2.1.1超声波检测

接触式超声波局部放电检测基于声发射原理（AE），通过超声传感器收集电力设备局部放电时发出的超声波信号，检测声信号的幅度、相位、频率、噪声等，以及与运行（施加）电压之间关系，可以有效反映电力变压器等电力设备绝缘缺陷程度与位置，如自由颗粒缺陷、局部放电缺陷、悬浮电位缺陷和松动缺陷等。

由于超声波信号在传输过程中易衰减，一般配置前置放大器，本仪器的前置放大电路为便于现场使用，采用仪器内置式。

2.1.2特高频检测

电力设备绝缘体中绝缘强度和击穿场强都很高。当产生局部放电时，绝缘气体击穿过程和击穿时间很快，放电电流波形中的第一个波的宽度约为1ns，其频率成分丰富，对时域信号进行频谱分析，发现其中有的频率超过GHz。因此可以利用特高频传感器接收局部放电发出的特高频信号进行检测。由于现场的电晕干扰主要集中在00MHz频段以下，因此UHF法能有效地避开现场的电晕等干扰，具有较高的灵敏度和抗干扰能力，可实现局部放电带电检测、定位以及缺陷类型识别等优点。

2.1.高频电流检测

高频局部放电检测系统基于高频电流检测原理，通过高频传感器（HFCT）收集电力设备局部放电时发出的入地高频信号，检测信号的幅度、相位、频率等，以及与运行（施加）电压之间关系，可以有效反映变压器等电力设备绝缘缺陷程度与位置，如局部放电缺陷、悬浮电位缺陷和松动缺陷等。

2.2硬件组成

2.2.1局放检测主机

图2.5局放诊断分析仪器主机

局放测试仪主机采用高强度工程塑料机箱，V工频电源或电池供电方式，携带方便，支持多达4个通道超声波，2个通道高频，2个通道特高频，满足不同现场的局放检测，通过网线连接到装有局放分析软件的笔记本电脑，开机即可工作。

检测单元前面板操作面布局为8通道Q9信号端子，ACV电源输入口，电源开关，充电口，同步信号接入端，通信以及电源指示灯.

仪器主机内包含信号采样处理部分，网络传输部分，同步单元，无线传输部分（选配）等。采样信号处理负责将由各传感器捕获到的局放模拟信号，通过内部采样电路，信号放大降噪处理后，数字化信号值，通过网线将数据发送给计算机上的检测分析软件。

通常超声波传感器捕获到的信号实际测量中有各类噪声和干扰信号，因此局部放电采集单元采用硬件滤波和放大功能，去除信号的部分干扰，提高局部放电的信噪比，再将处理后的信号输入到AD转换电路，局部放电采集单元的采样率在MS/s以上，采样分辨率为14bit。

2.2.2接触式超声波传感器（AE）

根据试验现场需要安装超声波传感器，以满足需要现场多相线缆的同步检测需求。

接触式超声波传感器通过信号线（一端Q9，一端SMA），连接到主机各个通道信号端子上。

为使传感器与被测试品完全密封接触，我们在探头和试品之间涂上高真空硅脂,来确保接触的良好，然后将接触式超声波传感器通过磁吸式安装支架紧贴在变压器等设备外壁，固定牢靠，取保传感器不会掉。

2.2.特高频传感器（UHF）

包含UHF天线，和包含屏蔽布的底座做成，使用时将特高频信号线N头接到特高频传感器天线上，将Q9头接入仪器UHF接口上，当实验现场有比较大的信号干扰时，如手机信号，此时将带阻滤波器串接到仪器UHF端子和信号线之间，可以有效过滤杂波干扰。

2.2.4高频传感器（HF）

高频CT传感器，使用时将高频信号线的BNC头连接HFCT端子，SMA头接入仪器的HF端子上。

高频传感器主要安置在电力设备的屏蔽末梢（如接地引下线），采用开口包夹或闭口穿心的方式进行相关信号的测量。

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