特高頻法局部放電測試儀校準規(guī)范

特高頻法局部放電測試儀校準規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于頻率范圍為300MHz～3GHz特高頻法局部放電測試儀的校準。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件：GB/T7354-2018高電壓試驗技術(shù)局部放電測量Q/GDW11304.8-2015電力設(shè)備帶電檢測儀器技術(shù)規(guī)范第8部分：特高頻法局部放電帶電檢測儀器技術(shù)規(guī)范凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規(guī)范。3術(shù)語和計量單位3.1局部放電partialdischarge指設(shè)備絕緣系統(tǒng)中部分被擊穿的電氣放電，這種放電可以發(fā)生在導體（電極）附近，也可發(fā)生在其他位置。3.2特高頻局部放電測試儀ultra-highfrequencypartialdischargedetector在運行狀態(tài)下，對電力設(shè)備局部放電產(chǎn)生的特高頻電磁波信號進行檢測的儀器。3.3特高頻傳感器ultra-highfrequencysensor對局部放電產(chǎn)生的特高頻信號感應(yīng)，將接收到的特高頻電磁波信號轉(zhuǎn)化為電壓信號的傳感器。3.4傳感器有效高度sensoreffectiveheight表征特高頻局部放電傳感器將局部放電輻射的電磁波能量轉(zhuǎn)換為電壓信號的能力。3.5傳感器平均有效高度sensoraverageeffectiveheight特高頻局部放電傳感器各頻率點有效高度的累計平均值。4概述特高頻局部放電測試儀一般由特高頻傳感器、信號調(diào)理放大器、分析診斷及顯示單元組成。傳感器將接收的電磁波信號轉(zhuǎn)變成電壓信號，再經(jīng)過調(diào)理與放大，由主機完成信號的A/D轉(zhuǎn)換、采集及數(shù)據(jù)處理工作，實現(xiàn)對帶電的電氣設(shè)備局部放電測量。5計量特性5.1上、下限截止頻率測量頻率范圍：300MHz～3GHz上、下限截止頻率的相對頻率偏差：±20%5.2幅度線性度最大允許誤差：±2dB/10dB5.3傳感器有效高度平均有效高度：≥8mm；最小有效高度：≥2mm。5.4短期幅度穩(wěn)定性應(yīng)優(yōu)于±1dB/min注：以下指標不作合格性判別，僅提供參考。6校準條件6.1環(huán)境條件環(huán)境溫度：（23±5）℃；相對濕度：≤80%；電源電壓及頻率：（220±11）V，（50±1）Hz；其他：周圍無影響校準工作正常進行的電磁干擾及機械振動。6.2校準設(shè)備6.2.1信號發(fā)生器頻率范圍：300MHz～3GHz；相對頻率偏差：±1%；最大輸出幅度：≥10dBm；功率：±（0.5～1.0）dB。6.2.2脈沖信號發(fā)生器電壓：（20～200）V；脈沖上升沿時間：≤0.3ns?？勺兯p器頻率范圍：300MHz～3GHz；衰減量：（0～100）dB；衰減量最大允許誤差：±0.5dB/10dB。6.2.4功率放大器頻率范圍：300MHz～3GHz；額定輸出功率：≥50W；諧波失真：≤-20dBc。6.2.5數(shù)字示波器模擬帶寬：≥3GHz；采樣率：≥20GS/s；幅度最大允許誤差：±2%。6.2.6吉赫茲橫向磁波（GTEM）室頻率范圍：300MHz～3GHz；阻抗：50Ω±2Ω；端口電壓駐波比：≤1.5；最大輸入功率：不小于裝置中功率放大器的最大輸出功率；規(guī)格尺寸：不小于4000×2100×1400mm（長×寬×高）。6.2.7場強測量儀頻率范圍：300MHz～3GHz；最大允許誤差：±3dB。6.2.8參考傳感器頻率范圍：300MHz～3GHz；有效高度不確定度：1.25dB（k=2）。6.2.9絕緣電阻表輸出電壓：500V；準確度等級：優(yōu)于10級。6.2.10耐電壓測試儀輸出電壓：≥2000V；準確度等級：優(yōu)于5級。7校準項目和校準方法7.1外觀及工作正常性檢查7.1.1檢查被校測試儀的外觀及附件，各開關(guān)、按鍵等功能應(yīng)正常，輸入輸出端口內(nèi)外導體無變形和損壞，不應(yīng)有影響電氣性能的機械損傷。7.1.2被校測試儀通電后應(yīng)正常工作，各種指示功能正常；按其技術(shù)說明書規(guī)定時間預熱，預熱后應(yīng)工作正常。7.2上、下限截止頻率被校測試儀主機信號發(fā)生器被校測試儀主機信號發(fā)生器圖1上、下限截止頻率校準連接圖7.2.1設(shè)備連接如圖1所示。7.2.2將信號發(fā)生器的輸出幅度設(shè)置為最小，頻率設(shè)置為被校測試儀標稱中心頻率點fc，緩慢調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出幅度，使被校測試儀顯示幅度處于線性工作范圍上限以下10dB。保持信號發(fā)生器輸出幅度不變，在被校測試儀適用頻率范圍內(nèi)改變信號發(fā)生器頻率值，測量并記錄被校測試儀的最大顯示幅度Lmax，此時的頻率為被校測試儀的實測中心頻率。從實測中心頻率處向下調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的頻率，使被校測試儀顯示幅度比Lmax降幅達3dB，此點即為實測的下限截止頻率f；然后，從被校測試儀的實測中心頻率點向上增加信號發(fā)生器的頻率，同法測得上限截止頻率，上、下限截止頻率誤差按式（1γf=f式中：γf——f——被校測試儀實測截止頻率，MHz；fo——7.3幅度線性度被校測試儀主機可變衰減器信號發(fā)生器被校測試儀主機可變衰減器信號發(fā)生器圖2幅度線性度校準連接圖7.3.1設(shè)備連接如圖2所示。7.3.2設(shè)置可變衰減器的衰減量為0dB，根據(jù)所需校準頻率范圍下限設(shè)置信號發(fā)生器頻率，從小到大調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的輸出幅度，直至被校測試儀幅度示值為所需校準幅度上限Lxi(i=0)，記錄此時可變衰減器的衰減量作為參考Lii=0；以10dB為步進增大可變衰減器衰減量，記錄此時可變衰減器的衰減量為LVVγk=V式中：Lxi——被校測試儀幅度顯示值Li——Vk——Vx——被校測試儀幅度顯示變化量γk——被校測試儀幅度線性度7.3.3根據(jù)被校測試儀工作頻率范圍或需要校準頻率范圍均勻選取不少于3個頻率點，重復7.3.2的操作。場強測量儀探頭被校測試儀傳感器7.4傳感器有效高度場強測量儀探頭被校測試儀傳感器場強測量儀功率放大器室信號發(fā)生器數(shù)字示波器場強測量儀功率放大器室信號發(fā)生器數(shù)字示波器圖3有效高度校準連接圖7.4.1方法一（適用300MHz～3GHz）7.4.1.1設(shè)備連接如圖3所示。7.4.1.2將被校測試儀傳感器與數(shù)字示波器相連，并且緊貼于GTEM室觀察窗，根據(jù)所需校準頻率范圍下限設(shè)置信號發(fā)生器頻率，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的輸出幅度，直至數(shù)字示波器顯示穩(wěn)定的幅度值，關(guān)閉信號發(fā)生器輸出。將場強測量儀替換數(shù)字示波器與被校測試儀傳感器，并將場強測量儀探頭置于被校測試儀傳感器相同位置，其它儀器狀態(tài)保持不變，打開信號發(fā)生器輸出，記錄此時場強測量儀的場強值，根據(jù)公式（3），算出被校測試儀傳感器有效高度。d=UE式中：d——被校測試儀傳感器有效高度，mm；U——被校測試儀的幅度，mV；E——場強測量儀的場強值，mV/mm。7.4.1.3根據(jù)被校測試儀工作頻率范圍或需要校準頻率范圍均勻選取不少于7個頻率點，重復7.4.1.2的操作。所有頻率點的有效高度值中取最小值為傳感器最小有效高度，所有頻率點的有效高度值的累計平均值即是傳感器平均有效高度。7.4.2方法二（適用300MHz～1.5GHz）7.4.2.1設(shè)備連接如圖4所示。參考傳感器數(shù)字示波器被校測試儀傳感器室參考傳感器數(shù)字示波器被校測試儀傳感器室脈沖信號發(fā)生器脈沖信號發(fā)生器圖4有效高度校準連接圖7設(shè)置脈沖信號發(fā)生器的電壓幅度為50V，頻率為合適的值，打開脈沖信號發(fā)生器輸出，在GTEM室內(nèi)建立覆蓋300MHz～1.5GHz頻率范圍的脈沖電磁場。7.4.2.3將參考傳感器與數(shù)字示波器相連，并且緊貼于GTEM室觀察窗。調(diào)整數(shù)字示波器的設(shè)置，使得脈沖波形顯示在時域窗口中，選擇數(shù)字示波器的FFT分析或頻譜分析儀功能。在頻域窗口中，設(shè)置分析頻率范圍、幅度單位為V，調(diào)整垂直顯示刻度和分辨力帶寬，使得光滑的測試波形曲線穩(wěn)定顯示在頻域窗口中，如測試波形曲線的電壓幅度較小，可調(diào)節(jié)脈沖信號發(fā)生器的輸出電壓至合適位置，根據(jù)被校測試儀工作頻率范圍或需要校準頻率范圍均勻選取不少于7個頻率點，通過標記功能讀取每個頻率點的電壓幅度Ur。關(guān)閉脈沖信號發(fā)生器輸出。將被校測試儀傳感器替換參考傳感器，其它儀器狀態(tài)保持不變，打開脈沖信號發(fā)生器輸出，僅調(diào)整數(shù)字示波器頻域窗口中的垂直顯示刻度，將測試波形顯示于頻域窗口中，其他設(shè)置不改變，通過標記功能讀取測量頻率點的電壓幅度Ut。利用公式（4）計算出被校測試儀傳感器有效高度d。d=UtUr×式中：d——被校測試儀傳感器的有效高度，mm；Ut——被校測試儀傳感器的電壓幅度，mV；Ur——參考傳感器的電壓響應(yīng)幅度，mV；dref——參考傳感器的有效高度，mm；7.4.2.6所有頻率點的有效高度值中取最小值為傳感器最小有效高度，所有頻率點的有效高度值的累計平均值即是傳感器平均有效高度。7.5短期幅度穩(wěn)定性7.5.1設(shè)備連接如圖1所示。7.5.2將信號發(fā)生器的輸出幅度設(shè)置為最小，頻率設(shè)置為被校測試儀標稱中心頻率點，緩慢調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出幅度，使被校測試儀顯示幅度處于線性工作范圍上限以下10dB，記錄此時被校測試儀幅度顯示值L0。被校測試儀開機連續(xù)工作15min，每隔3min從被校測試儀上讀取一個幅度值，依次讀得Lii=1,2,3…并記錄。按式（5）計算偏移量?L=Li?式中：?L——被校測試儀短期幅度穩(wěn)定性，dBLi——在15min內(nèi)被校測試儀相應(yīng)的幅度顯示值，dBmL0——短期穩(wěn)定性開始校準時被校測試儀幅度顯示值，dBm。7.6安全性能對交流供電的被校測試儀應(yīng)進行以下項目：7.6.1用測量電壓為500V的絕緣電阻表，測量被校測試儀電源輸入端對機殼的絕緣電阻，測量結(jié)果應(yīng)大于20MΩ。7.6.2新購置的被校測試儀還需用耐電壓測試儀對電源輸入端與外殼之間施加工頻電壓2000V，歷時1min，無擊穿和飛弧現(xiàn)象。8校準結(jié)果表達校準結(jié)果應(yīng)在校準證書上反應(yīng)，校準證書應(yīng)至少包括以下信息：a）標題，“校準證書”；b）實驗室名稱和地址；c）進行校準的地點（如果與實驗室的地址不同）；d）證書的唯一性標識（如編號），每頁及總頁數(shù)的標識；e）客戶的名稱和地址；f）被校對象的描述和明確標識；g）進行校準的日期，如果與校準結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)說明被校對象的接收日期；h）如果與校準結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)對被校樣品的抽樣程序進行說明；i）校準所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標識，包括名稱及代號；j）本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明；k）校準環(huán)境的描述；l）校準結(jié)果及其測量不確定度的說明；m）對校準規(guī)范的偏離的說明；n）校準證書簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標識；o）校準結(jié)果僅對被校對象有效的聲明；p）未經(jīng)實驗室書面批準，不得部分復制證書的聲明。9復校時間間隔復校時間間隔是由儀器的使用情況、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的，因此，送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復校時間間隔。建議復校時間間隔為1年。

附錄A測量不確定度評定示例測量不確定度評定示例A.1幅度線性度的測量不確定度評定測量模型γk式中：γk——被校測試儀幅度線性度Vx——被校測試儀幅度顯示變化量Vk——不確定度來源不確定度來源如下：1）可變衰減器的衰減量最大允許誤差引入的標準不確定度u1；2）測量重復性引入的相對標準不確定度u2。標準不確定度分量的評定1）可變衰減器的衰減量最大允許誤差引入的標準不確定度u1用B類方法評定?？勺兯p器的衰減量最大允許誤差為±0.5dB/10dB，假設(shè)為均勻分布，k=，則：u1＝0.5dB/=0.29dB2）測量重復性引入的相對標準不確定度u2各種隨機因素導致的不確定度，用A類方法評定。使用可變衰減器測量被校測試儀在頻率700MHz下以-35dBm為參考的幅度線性度，重復測量n（n=10）次，算術(shù)平均值為9.9dB，用貝塞爾公式計算得到單次測量值的實驗標準偏差s(x)為0.32dB。校準值由1次讀數(shù)得到，故由重復性引起的測量不確定度分量：u2=0.32合成標準不確定度被校測試儀幅度線性度測量不確定度主要分量見表A.1表A.1被校測試儀幅度線性度測量不確定度分量匯總表不確定度分量來源評定方法分布k值相對標準不確定度u1可變衰減器的衰減量的最大允許誤差B類均勻分布0.29dBu2測量重復性A類0.32dB各分量互不相關(guān)，uc=擴展不確定度取包含因子k=2，U=k×u

附錄B校準原始記錄格式校準原始記錄格式外觀及工作正常性檢查：表B.1上、下限截止頻率頻點標稱值（MHz）實測值（MHz）誤差（%）下限頻率上限頻率表B.2幅度線性度頻率（MHz）衰減器的衰減量（dB）示值（dBm）幅度線性度（dB）表B.3傳感器有效高度方法一：頻率（MHz）被校傳感器幅度（dBm）被校傳感器幅度（mV）場強值（mV/mm）被校傳感器有效高度（mm）傳感器最小有效高度（mm）傳感器平均有效高度（mm）方法二：頻率（MHz）參考傳感器幅度（mV）被校傳感器幅度（mV）參考傳感器有效高度（mm）被校傳感器有效高度（mm）傳感器最小