一種基于時(shí)域參數(shù)的局部放電特高頻傳感器性能評價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種評價(jià)方法，尤其設(shè)及一種基于時(shí)域參數(shù)的局部放電特高頻傳感器 性能評價(jià)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 特高頻（ultra-hi曲化equency, UHF)檢測技術(shù)是目前電力設(shè)備絕緣狀態(tài)診斷領(lǐng) 域廣泛使用的局部放電檢測手段。當(dāng)電力設(shè)備內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，將產(chǎn)生很睹的脈沖電 流，上升時(shí)間小于1ns，從而激發(fā)起高達(dá)數(shù)GHz的電磁波。UHF檢測技術(shù)通過接收并分析此 類電磁波信號來獲取局部放電的相關(guān)信息。
[0003] UHF傳感器是將電磁波信號轉(zhuǎn)換成電壓信號的裝置，在UHF技術(shù)中起到關(guān)鍵作用。 UHF傳感器的工作方式和天線類似，其性能也多由天線的頻域參數(shù)表征。常見的天線頻域 參數(shù)包括方向性、輸入阻抗、增益、有效面積和有效高度等，均為隨頻率變化的參數(shù)?，F(xiàn)階段 在UHF傳感器性能評價(jià)方法上主要采用M. D.化dd等人提出的頻域有效高度參數(shù)和相應(yīng)的 測量系統(tǒng)，即GTEM小室脈沖測量系統(tǒng)。（參考文獻(xiàn)：化dd M D，F(xiàn)arish O.A pulsed GTEM system for UHF sensor calibration[J]. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 1998,47(4) ;875-880)該系統(tǒng)使用亞納秒級脈沖信號發(fā)生器，在GTEM小室內(nèi) 產(chǎn)生均勻的脈沖電磁場。通過高速示波器記錄下待測傳感器在該電磁場下的輸出信號，結(jié) 合由標(biāo)準(zhǔn)參考天線測得的入射場強(qiáng)，并經(jīng)由快速傅利葉算法便可求得傳感器的頻域有效高 度參數(shù)。
[0004] 然而使用天線頻域參數(shù)描述UHF傳感器存在著不足。局部放電UHF檢測將傳感器 信號的時(shí)域波形或頻譜作為局部放電是否存在的依據(jù)，其中時(shí)域波形憑借直觀和易處理的 特點(diǎn)成為現(xiàn)場檢測的主要判據(jù)。而使用頻域參數(shù)表征的方式卻忽視了 UHF傳感器的瞬態(tài)特 性，無法完全描述不同傳感器在脈沖信號下時(shí)域波形的差異。事實(shí)上頻域參數(shù)通常用于描 述窄帶天線的性能，即天線工作頻率為定值或者小段范圍的情況。而UHF傳感器檢測的脈 沖信號為寬頻信號，工程上將該種工作于脈沖狀態(tài)的天線稱為時(shí)域天線。頻域參數(shù)很難清 晰完整地描述天線在接收或發(fā)射脈沖信號時(shí)的行為特征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有評價(jià)方式的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于時(shí)域參數(shù)的局部 放電特高頻傳感器性能評價(jià)方法，該方法通過時(shí)域參數(shù)表征特高頻傳感器的性能，在GTEM 小室脈沖測量系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)由HUbed變換獲取時(shí)域解析脈沖響應(yīng)函數(shù)，并 提取出包絡(luò)峰值、包絡(luò)寬度和振蕩時(shí)間S種時(shí)域參數(shù)。利用Guillaume-Nahman技術(shù)克服頻 域反卷積求取時(shí)域參數(shù)過程中的病態(tài)問題，避免系統(tǒng)脈沖響應(yīng)淹沒于高頻毛刺之中。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0007] 一種基于時(shí)域參數(shù)的局部放電特高頻傳感器性能評價(jià)方法，其特點(diǎn)在于，該方法 包括W下步驟：
[0008] 步驟1、利用GTEM小室脈沖測量系統(tǒng)作為電磁測量環(huán)境，測量出脈沖源發(fā)出的場 強(qiáng)輸入信號x(k)和被測特高頻傳感器的電壓輸出采樣信號y化)，k= 1，2...，N，N為采樣 點(diǎn)數(shù)；
[0009] 步驟2、對輸入信號x(k)和輸出采樣信號y(k)進(jìn)行快速傅利葉變換得到輸入信號 頻譜X(n)和輸出信號頻譜Y(n)，n = 1，2...，N;
[0010] 步驟3、計(jì)算估計(jì)系統(tǒng)傳遞函數(shù)，公式如下：
[0011] D (n) = H (n) ? R (n)
[001引 式中，H(n)為實(shí)測系統(tǒng)傳遞函數(shù)，H(n) = Y(n)/X(n)，R(n)為 Guillaume-Nahman 濾波器；
[0013] 步驟4、構(gòu)造脈沖響應(yīng)函數(shù)頻譜H+(n)，公式如下：
[0014]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于時(shí)域參數(shù)的局部放電特高頻傳感器性能評價(jià)方法，其特征在于，該方法包 括以下步驟： 步驟1、利用GTEM小室脈沖測量系統(tǒng)作為電磁測量環(huán)境，測量出脈沖源發(fā)出的場強(qiáng)輸 入信號x(k)和被測特高頻傳感器的電壓輸出采樣信號y(k)，k= 1，2. . .，N，N為采樣點(diǎn)數(shù)； 步驟2、對場強(qiáng)輸入信號x(k)和電壓輸出采樣信號y(k)進(jìn)行快速傅利葉變換得到輸入 信號頻譜X(n)和輸出信號頻譜Y(n)，n= 1，2. ..，N; 步驟3、計(jì)算估計(jì)系統(tǒng)傳遞函數(shù)，公式如下： D(n) =H(n) ?R(n) 式中，H(n)為實(shí)測系統(tǒng)傳遞函數(shù)，H(n) =Y(n)/X(n)，R(n)為Guillaume-Nahman濾波 器； 步驟4、構(gòu)造脈沖響應(yīng)函數(shù)頻譜H+(n)，公式如下：
式中：N為采樣點(diǎn)數(shù)，[N]代表不大于N的最大整數(shù)； 步驟5、對響應(yīng)函數(shù)頻譜H+(n)進(jìn)行快速傅利葉反變換，得到估計(jì)脈沖響應(yīng)h+(k); 步驟6、根據(jù)估計(jì)脈沖響應(yīng)h+(k)提取與被測特高頻傳感器性能相關(guān)的時(shí)域參數(shù)，包括 包絡(luò)峰值、包絡(luò)寬度和振蕩時(shí)間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時(shí)域參數(shù)的局部放電特高頻傳感器性能評價(jià)方法， 其特征在于：步驟3、所述的Guillaume-Nahman濾波器的構(gòu)造公式為：
式中：y為波形平滑度的權(quán)重，C(n)為離散二階差分算子，C(n) = (21131/N)2,N為采 樣點(diǎn)數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時(shí)域參數(shù)的局部放電特高頻傳感器性能評價(jià)方法， 其特征在于：步驟6、根據(jù)估計(jì)脈沖響應(yīng)h+(k)提取與被測特高頻傳感器性能相關(guān)的時(shí)域參 數(shù)，具體是： 包絡(luò)峰值p，公式如下：
包絡(luò)寬度tfwhm，公式如下：
振蕩時(shí)間Ta，公式如下：
a為振蕩的最小振幅與包絡(luò)峰值的比值。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于時(shí)域參數(shù)的局部放電特高頻傳感器性能評價(jià)方法，通過時(shí)域參數(shù)表征特高頻傳感器的性能，在GTEM小室脈沖測量系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)由Hilbert變換獲取時(shí)域解析脈沖響應(yīng)函數(shù)，并提取出包絡(luò)峰值、包絡(luò)寬度和振蕩時(shí)間三種時(shí)域參數(shù)。利用Guillaume-Nahman技術(shù)克服頻域反卷積求取時(shí)域參數(shù)過程中的病態(tài)問題，避免系統(tǒng)脈沖響應(yīng)淹沒于高頻毛刺之中。與現(xiàn)有評價(jià)體系相比發(fā)明能夠更準(zhǔn)確地描述UHF傳感器在接收脈沖信號時(shí)的行為特征，為局部放電UHF檢測信號時(shí)域波形的有效對比和分析提供了技術(shù)支撐。
【IPC分類】G01R35-00
【公開號】CN104569894
【申請?zhí)枴緾N201510039766
【發(fā)明人】陳孝信, 錢勇, 許永鵬, 舒博, 張一鳴, 盛戈皞, 江秀臣
【申請人】上海交通大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月27日