《特高頻法局部放電測試儀校準規(guī)范公示稿》

江蘇省地方計量技術規(guī)范

JJF（蘇）××××-2021

特高頻法局部放電測試儀校準規(guī)范

CalibrationSpecificationofUltra-HighFrequencyPartialDischargeDetector

（送審稿）

2021-×-×發(fā)布2021-×-×實施

江蘇省市場監(jiān)督管理局發(fā)布

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目錄

引言.............................................................................Ⅱ

1范圍.............................................................................1

2引用文件.........................................................................1

3術語和計量單位..................................................................1

3.1局部放電.....................................................................1

3.2特高頻局部放電測試儀...........................................................1

3.3特高頻傳感器.................................................................1

3.4傳感器有效高度.................................................................1

3.5傳感器平均有效高度.............................................................1

4概述............................................................................1

5計量特性.........................................................................2

5.1上、下限截止頻率...............................................................2

5.2幅度線性度.....................................................................2

5.3傳感器有效高度.................................................................2

5.4短期幅度穩(wěn)定性.................................................................2

6校準條件........................................................................2

6.1環(huán)境條件.......................................................................2

6.2校準設備.......................................................................2

7校準項目和校準方法...............................................................4

7.1外觀及工作正常性檢查...........................................................4

7.2上、下限截止頻率...............................................................4

7.3幅度線性度.....................................................................4

7.4傳感器有效高度.................................................................5

7.5短期幅度穩(wěn)定性.................................................................7

7.6安全性能.......................................................................7

8校準結果表達....................................................................8

9復校時間間隔....................................................................8

附錄A測量不確定度評定示例........................................................9

A.1幅度線性度的測量不確定度評定..................................................9

附錄B校準原始記錄格式...........................................................11

表B.1上、下限截止頻率...........................................................11

表B.2幅度線性度.................................................................11

表B.3傳感器有效高度.............................................................11

表B.4短期幅度穩(wěn)定性.............................................................12

附錄C校準證書內頁格式...........................................................13

表C.1上、下限截止頻率...........................................................13

表C.2幅度線性度.................................................................13

表C.3傳感器有效高度.............................................................13

表C.4短期幅度穩(wěn)定性.............................................................13

I

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引言

本規(guī)范依據(jù)JJF1071-2010《國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則》編寫，相關術語及測量

不確定度評定遵循JJF1001《通用計量術語及定義》和JJF1059.1《測量不確定度評

定與表示》兩個文件。

本規(guī)范為首次發(fā)布。

II

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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高電壓試驗技術局部放電測量

Q/GDW11304.8-2015電力設備帶電檢測儀器技術規(guī)范第8部分：特高頻法局部

放電帶電檢測儀器技術規(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術語和計量單位

3.1局部放電partialdischarge

指設備絕緣系統(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，將接收到的特高頻電磁波信號轉化為電壓信

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、信號調理放大器、分析診斷及顯示

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單元組成。傳感器將接收的電磁波信號轉變成電壓信號，再經(jīng)過調理與放大，由主機

完成信號的A/D轉換、采集及數(shù)據(jù)處理工作，實現(xiàn)對帶電的電氣設備局部放電測量。

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/10dB

5.3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

2

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電壓：（20～200）V；

脈沖上升沿時間：≤0.3ns。

6.2.3可變衰減器

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。

3

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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、按鍵等功能應正常，輸入輸出端口內外

導體無變形和損壞，不應有影響電氣性能的機械損傷。

7.1.2被校測試儀通電后應正常工作，各種指示功能正常；按其技術說明書規(guī)定時間預

熱，預熱后應工作正常。

7.2上、下限截止頻率

被校測試儀

信號發(fā)生器

主機

圖1上、下限截止頻率校準連接圖

7.2.1設備連接如圖1所示。

7.2.2將信號發(fā)生器的輸出幅度設置為最小，頻率設置為被校測試儀標稱中心頻率點

，緩慢調節(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；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（1）計算：

（1）

????

式中：??=?×100%

——上限或下限截止頻率誤差，%；

??——被校測試儀實測截止頻率，MHz；

?——被校測試儀標稱截止頻率，MHz。

?

7.3幅?度線性度

被校測試儀

信號發(fā)生器可變衰減器

主機

圖2幅度線性度校準連接圖

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7.3.1設備連接如圖2所示。

7.3.2設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置信號發(fā)生器頻

率，從小到大調節(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，記錄此時可變衰減器的衰減量作為參考；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，和被校測試儀幅度示值

???(?=0)???=0

為；依次改變可變衰減器的衰減量直至被校測試儀所需校準幅度下限，按公式（）

??+12

計算幅度線性度。

???+1

??=??+1???

??+1?（）

?=?????2

式中：

??=?????

——被校測試儀幅度顯示值，dBm；

可變衰減器的衰減量，；

???——dB

可變衰減器的衰減變化量，；

??——dB

被校測試儀幅度顯示變化量，；

??——dB

被校測試儀幅度線性度，。

??——dB

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個頻率點，

7.3.3??3

重復7.3.2的操作。

7.4傳感器有效高度

被校測試儀傳感器場強測量儀探頭

數(shù)字示波器

場強

測量儀

信號發(fā)生器

功率放大器GTEM室

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置信號發(fā)生器頻率，調節(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

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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。

（3）

?

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設備連接如圖4所示。

被校測試儀傳感器參考傳感器

數(shù)字示波器

脈沖

GTEM室

信號發(fā)生器

圖4有效高度校準連接圖

7.4.2.2設置脈沖信號發(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。調整數(shù)字示波

器的設置，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，設置分析頻率范圍、幅度單位為V，調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

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的電壓幅度Ur。關閉脈沖信號發(fā)生器輸出。

7.4.2.4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，其他設置不改變，通過標記功能讀取測量頻率點的電壓幅度Ut。

7.4.2.5利用公式（4）計算出被校測試儀傳感器有效高度d。

（4）

?t

式中：?=?r×?ref

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設備連接如圖1所示。

7.5.2將信號發(fā)生器的輸出幅度設置為最小，頻率設置為被校測試儀標稱中心頻率點，

緩慢調節(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。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，依次讀得并記錄。按式（）計算偏

?05

移量，取其最大值為穩(wěn)定性。

???=1,2,3…

（）

??=5

式中：??????0

——被校測試儀短期幅度穩(wěn)定性，dB；

——在15min內被校測試儀相應的幅度顯示值，dBm；

??

??——短期穩(wěn)定性開始校準時被校測試儀幅度顯示值，dBm。

0

7.6安?全性能

對交流供電的被校測試儀應進行以下項目：

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，測量結果應大于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。

7

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8校準結果表達

校準結果應在校準證書上反應，校準證書應至少包括以下信息：

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，如果與校準結果的有效性和應用有關時，應說明被校對象的

接收日期；

h)如果與校準結果的有效性和應用有關時，應對被校樣品的抽樣程序進行說明；

i)校準所依據(jù)的技術規(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、職務或等效標識；

o)校準結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。

8

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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

A.1.1測量模型

（A.1）

式中：

??=?????

——被校測試儀幅度線性度，dB；

被校測試儀幅度顯示變化量，；

??——dB

可變衰減器的衰減變化量，。

??——dB

??

A.1.2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。

A.1.3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，假設為均

勻分布，k=3，則：

＝0.5dB/3=0.29dB

1

2）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

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為0.32dB。

校準值由次讀數(shù)得到，故由重復性引起的測量不確定度分量：

1?(?)

=0.32dB

合成標準不確定度

A.1.4?2

被校測試儀幅度線性度測量不確定度主要分量見表A.1

9

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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

來源評定方法分布值相對標準不確定度

度分量k

可變衰減器的衰減

類均勻分布

u1量的最大允許誤差B30.29dB

u2測量重復性A類----0.32dB

各分量互不相關，=0.43dB

擴展不確定度22

A.1.5?c=?1+?2

取包含因子k=2，U==0.9dB

?×?c

10

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附錄B校準原始記錄格式