摘　要：介绍了便携式多参数局部放电检测分析仪的主要功能、结构及工作原理。该仪器能对局部放电的多个表征参数进行测量并作统计分析，可较全面反映局部放电的状态。
关键词：局部放电　单片机　多参数　谱图

　　局部放电有很大的随机性，本文介绍的便携式多参数局部放电检测分析仪能测量局部放电的多个表征参数，并用统计的方法处理所测数据，以评价设备绝缘的劣化程度。

1　主要测量参数及性能

　　该仪器基于脉冲电流法［1］，能测量每次放电发生时刻的3个基本参数，即视在放电电荷、放电时刻对应的电压及出现的相位。通过对这些数据的统计分析，得到全面表征局部放电的各种参数以及各参数的分布谱图，如视在放电量q、平均放电电流I、放电总能量W、放电功率P、放电重复率、起始放电电压、熄灭放电电压、n－q谱图(测量时间内不同放电量所出现的放电次数分布)、n－φ谱图(不同相位上出现的放电次数分布)、q－φ谱图(测量时间内不同相位上的放电量的累加和)、W－φ谱图(测量时间内，不同相位上出现的放电能量总和)和n－W谱图(不同放电能量所出现的放电次数分布)。
　　当试品电容和耦合电容为5 000 pC时，灵敏度为1 pC，两相邻脉冲叠加误差小于10%，放电最小间隙时间100 μs。测量频率10～300 kHz。

2　仪器的工作原理

　　仪器以80C196单片机［2］为　中心，其结构见图1。　
 

图1　便携式多参数局部放电检测分析仪结构框图

　　交流试验电压经分压限幅、阻抗匹配后，一路经电平转换，变换成0～5 V，送至80C196的A/D转换0通道(ADCH0)进行采集；另一路经零检测电路，产生交流周期分割标志(方波信号)，送到80C196的高速输入HSI.1端，作为计时起点控制信号，以测量放电发生的相位，同时该方波信号经微分电路，产生周期为20 ms、幅度稳定的脉冲信号用作仪器自检。
　　放大后的放电脉冲信号，经阻抗匹配极性转换后，全部转换成正极性脉冲，一路经快速峰值保持电路送到80C196的AD通道1转换成数字量；另一路用作幅值监视，幅值监视电路与幅值调节电路相配合，使输入到单片机的脉冲幅值不超过5.0 V，以保证测量精度；第三路经鉴幅、单稳延时，等峰值保持稳定后，触发80C196的HSI.0端，启动A/D转换，25 μs后通过单片机的HSO.0释放峰值保持，等下一个脉冲到来。鉴幅电路可设定最小可测的放电量。
　　因放电脉冲上升沿很陡，运算放大器均采用高速放大器。在设计极性转换电路时，利用了精密整流器的原理，见图2。该电路既避免了极性转换的死区，又保证了极性转换后的脉冲不发生畸变，保证了测量的精度。
 

图2　高精度快变脉冲极性转换电路

　　80C196一般采用P3、P4口作为数据和地址总线，寻址空间64 kB。在局部放电测量中，需要记录放电量、放电对应的试验电压、放电发生时的相位。当测量时间较长，放电次数较多时，数据量相当大，需要对存储器进行扩展。设计时采用页选控制方案，利用80C196的P1口作页选控制线，每页8 kB，将存储空间扩充到256 kB，其中一页采用掉电保护以存储校正数据及其它需要保存的参数。液晶显示采用160×128点阵图形液晶显示器DMF5001N，所测的各种参数和谱图可直观地显示，也可将测量结果用四色绘图仪打印出来。

3　测量结果与分析

　　图3、图4、图5分别是用多参数局部放电分析检测仪所作电晕放电、表面放电、内部放电的部分试验结果。
 

图3　电晕放电试验结果

　　对于电晕放电，因负极性下的电子容易发射，放电总出现在负半周，且放电均匀分布；对于表面放电，放电电极接高压，不放电电极接地，负极性下的电子容易发射，负半周的放电次数多，但因放电电压小，故负半周的放电电荷小，正半周的情况刚好相反，放电次数少但放电量大；对于内部放电，因不止一个缺陷，故放电的差异较大，而且正负半周比较对称。从图中可见，测量结果完全符合理论分析，即可根据放电谱图的分布情况，推断放电的类型及发生的部位，这对局部放电的测量及电工设备的故障诊断具有重要意义。
 

图4　表面放电试验结果
 

图5　内部放电(含有一个气泡的试样)试验结果

4　结　语

　　多参数局部放电分析检测仪，提供了全面描述局部放电状态的各种信息，对局部放电的研究及电工产品设备的质量检测提供了重要手段。应用表明，该仪器测量分析结果正确，功能全，操作方便灵活。■

参考文献：

［1］刘耀南，邱昌容.电气绝缘测试技术.北京：机械工业出版社，1994
［2］金磐石，王永明.Intel96系列单片微机应用详解.北京：电子工业出版社，1990