PD61高频局部放电带电检测与定位仪

1. 设备概述

1.1 功能

PD61设备是英国SDMT公司的高频局部放电带电检测装置，用于测量高压设备绝缘中局部放电所发出的高频脉冲信号，进而分析高压设备的绝缘状态。它紧凑、轻巧、界面友好、功能强大，能够方便快捷地进行现场测试并自动完成对绝缘缺陷的诊断和定位，其独具的电缆局部放电双端定位功能，解决了电缆局部放电定位的核心问题。广泛适用于变压器、电缆等各种高压设备。

PD61具备6个检测通道，可以连接6个高频电流互感器，从而达到对多种高压设备绝缘状态评估的功效。检测时建议配合SDMT公司生产的传感器，以确保高灵敏度和可靠性能。

PD61可配合使用Windows操作系统的平板电脑，使用触屏操作，可最大限度地节约现场检测工时。测试控制和数据分析使用SDMT公司便携式设备通用软件SD42。SD42采用微软WPF技术开发，功能丰富、界面友好，使现场测试完全摆脱纸笔记录的形式，大大提高现场检测效率。

1.2 技术参数

描述参数

局部放电通道6

传感器高频传感器

高频频带0.1 ~ 30 MHz

高频动态范围0.001 ~ 5V

工频同步输入无线同步、电源同步、内同步、外同步

工作电源220 VAC，电池（8小时）

工作温度-20 ~ +55 °C

使用寿命大于5年

尺寸400 * 250 * 130 mm

1.3高频电流传感器

高频电流传感器一般使用罗氏线圈。罗氏线圈又叫电流测量线圈、微分电流传感器，是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈，输出信号是电流对时间的微分。通过一个对输出的电压信号进行积分的电路，就可以真实还原输入电流。高频电流传感器的使用方法和性能如下：

（1）高频电流传感器可直接钳接在电气设备接地引下线或其他地电位连接线上，不应改变电气设备原有的连接方式。

（2）在3MHz～30MHz频段范围内的传输阻抗大于5mV/mA。

不同口径的高频电流传感器

1.4 外同步工频信号同步器

SDMT外同步工频信号同步器，基于罗氏线圈设计，通过耦合电缆本体或者接地线中的电流信号获取工频相位信息输出给PD61设备。

与PD61面板上连接时，外同步工频信号同步器的红、黑4mm香蕉插头需与面板上“Ref和接地”进行对应。外同步工频信号同步器右侧的电源供应为5V,接口为USB。可以提供40Hz-70Hz的电压同步信号，电压输出不超过10V。

1.5 面板接口

PD61设备具有6个局部放电信号输入通道，可同步测量来自6只传感器的信号。设备内置电池，正常工况下可连续工作8小时。PD61通过罗氏线圈获取被测设备的工频相位信息。设备与电脑之间采用USB通信线缆连接。

PD61面板各接口及指示灯介绍如下：

PD1~PD6：6个局部放电信号输入高频传感器通道。现场工作时可以将任意一个或多个通道作为噪声参考通道使用；

Comms接口：USB通信接口，通过USB电缆与电脑连接；

Comms状态指示灯：指示设备工作状态。

Comms状态指示灯状态

  设备关闭时熄灭

设备开启时待机常亮

开机自检中慢闪

测试中慢闪

测试错误或设备故障快闪

提示：Comms状态指示灯慢闪时，表示仪器正在工作。此时通过软件向仪器发送指令，仪器可能不会响应，软件将返回错误信息。请在指示灯常亮状态下操作仪器。

OFF/ON：电源开关；

 ：外同步接口，输入电压范围：1V～250V AC，输入频率范围：30Hz～490Hz；

 ：无线同步天线接口，连接天线以接收ACC-101工频信号同步器信号；

 ：GPS卫星授时天线，实现多台设备采集时的时钟同步；

Charge状态指示灯：指示设备充电状态。

Charge状态指示灯状态

未连接交流电源时熄灭

连接交流电源时正在充电常亮

充电完成熄灭

 ：接地端子。设备使用时应连接接地线可靠接地。

出厂标签：设备型号、设备编号和检测人员。

2. 测试原理

电力设备的绝缘系统中，只有部分区域发生放电，而没有贯穿施加电压的导体之间，即尚未击穿，这种现象称为局部放电。它是由于局部电场畸变、局部场强集中，导致绝缘介质局部范围内的放电或击穿所造成的。它可能发生在导体边缘，也可能发生在绝缘体的表面或内部。在绝缘体中的局部放电会腐蚀绝缘材料，并最后导致绝缘击穿。因此，进行局部放电检测，预防设备故障的发生，对维护设备安全和电力系统稳定运行有着十分重要的意义。

局部放电是一种脉冲放电，它会在电力设备内部和周围空间产生一系列的光、声、电气和机械振动等物理现象和化学变化。这些伴随局部放电而产生的各种物理和化学变化可以为监测电力设备内部绝缘状态提供检测信号。脉冲放电信号的频谱非常宽，根据绝缘介质的不同，放电信号频谱大约从数百Hz到数GHz。对于电缆来说，当内部发生局部放电时，通常会在其接地引下线或其他地电位连接线上产生脉冲电流。通过高频电流传感器检测流过接地引下线或其他地电位连接线上的高频脉冲电流信号，可实现对电缆局部放电的带电检测，如图2-1所示。图2-2为高频脉冲电流波形的示例。

图2-1 电缆中的局部放电检测原理

                      图2-2 电缆中的局部放电脉冲电流波形

2.1  有效检测电缆局部放电

电缆线路作为被测设备埋在地下，对于没有专用隧道的大部分电缆线路，仅能够在电缆两端或位于地面上的交叉互联箱处能够接触到被测设备，以实施局部放电的带电检测。在局部放电带电检测的诸多手段中，特高频法和超声波法所能检测的信号沿电缆传输衰减很大，无法检测到电缆地下部分中间接头或本体缺陷的局部放电信号。由于局部放电所产生的高频脉冲电流沿电缆外屏蔽层导体传播距离较远，因此高频法检测范围远大于特高频法和超声波法，可以通过在电缆接地线或交叉互联箱处检测到电缆内部的局部放电信号。

2.2  实现绝缘缺陷类型识别

结合被测设备的工频电压相位信息，高频检测法可通过PRPD图谱实现绝缘缺陷类型的识别。

2.3  实现电缆局部放电的定位

局部放电高频脉冲电流在电缆中的传播可等效为一维空间模型。脉冲电流从绝缘缺陷处发出，沿电缆屏蔽层导体向两端传播，传播速度根据电缆规格的不同，一般在150～175米/微秒（XLPE电缆波速为165-175米/微秒，油纸电缆波速为150-160米/微秒）。因此，可以通过局部放电脉冲到达时间差，实现电缆局部放电的定位。

电缆局部放电高频检测法在应用时也存在一些限制和不足，如某些中压电缆终端接地引下线在开关柜内部接地，或其他情况下接地引下线安全距离不够，当设备运行时无法连接高频电流传感器，造成无法检测。对于这一类设备，只有通过停电时预埋高频电流传感器并将传感器信号输出引到安全距离以外区域，才可实现高频局部放电带电检测。

2.4 局部放电诊断

通常在进行电缆高频局部放电测量时，可能存在如下几种典型的放电信号：内部放电、沿面放电和电晕放电。

内部放电（Internal PD）：发生在固体绝缘体内部间隙中，或发生在固体绝缘材料与金属电极之间的放电，一般情况下对电缆绝缘损伤较大。

沿面放电（Surface PD）：绝缘中不同介质交界面因电压分布不均匀发生的放电现象，也包括电缆终端伞裙因污秽发生的爬电现象。

电晕放电（Corona）：气体介质在不均匀电场中的局部自持放电，常发生在电缆架空线混合线路上杆处、或电缆与套管连接处的金具部位、或来自架空线本身。

表2-1简明列举了上述几种电缆高频局部放电信号的PRPD图谱。表2-2简明阐述了上述几种局部放电信号的图谱特征。对于内部放电和沿面放电，根据缺陷位置、形状以及外部环境的不同，图谱可能呈现出不同的形状和分布特征，表中列出的图谱不能涵盖所有缺陷情况。对于电晕放电，一般出现在电压绝对值较高的相位区域，且放电幅值比较固定，容易判断。

表2-1典型缺陷局部放电图谱

类型图谱特征SDMT PRPD图谱

内部放电存在内部局部放电，一般出现在电压周期中的第一和第三象限，正负半周均有放电，放电脉冲较密且大多对称分布。 

沿面放电存在沿面放电时，一般在一个半周出现的放电脉冲幅值较大、脉冲较稀，在另一半周放电脉冲幅值较小、脉冲较密。 

电晕放电高电位处存在单点尖端，电晕放电一般出现在电压周期的负半周。若低电位处也有尖端，则负半周出现的放电脉冲幅值较大，正半周幅值较小。 

2.5 工作状态

PD61具备两种工作状态，即测试状态和累积状态。

测试状态累积状态

测量参数脉冲幅值、功率、频次、工频相位、到达时间、首半波时长、全时长，原始波形脉冲幅值、功率、工频相位

处理时间非实时，用时与用户设置的触发模式相关实时

分析信息短时PRPS图谱、短时PRPD图谱、脉冲聚类图谱、定位信息叠加PRPD图谱

主要作用多放电源分离、放电源定位局部放电类型诊断

2.6 时域滤波

PD61具备强大的时域滤波功能，可以对变电站内的宽带噪声进行有效滤除，或只选择接受单方向的脉冲信号。时域滤波包括幅值滤波和到达时间滤波两种策略。

2.6.1 幅值滤波

幅值滤波用以滤除环境噪声。首先选择某一通道为检测通道，另一个或几个通道为参考通道。检测通道传感器与被测设备连接，参考通道传感器不与被测设备连接，用以接收噪声。用户设置幅值比例和时间差。当检测通道检测到脉冲ch1时，若噪声参考通道内存在与脉冲ch1到达时间差小于设置时间差的、幅值大于脉冲ch1幅值设置的比例的脉冲ch2，则认为脉冲源位于被测设备外部，滤除脉冲ch1。例：时间窗口100ns，幅值比例70%，则检测通道脉冲ch1附近的绿色区域存在参考通道脉冲ch2时，滤除脉冲ch1。

2.6.2 到达时间滤波

到达时间滤波用以仅保留距选定的检测传感器最近的信号源的信号。设置幅值比例和时差盲区。当检测通道检测到脉冲ch1时，若参考通道内存在位于脉冲ch1时差盲区外的、先于脉冲ch1到达的、幅值大于脉冲ch1设置比例的脉冲ch2，则认为放电源更靠近参考通道，滤除脉冲ch1。例：幅值比例30%，时差盲区2ns，则若检测通道脉冲附近的绿色区域存在参考通道脉冲时，检测通道中滤除该脉冲。

3. 软件操作

3.1 软件职能

PD61使用的软件为SDMT公司的便携式设备通用软件平台SD42。SD42包括三个功能，即测试参数设置、测试设备控制和测试数据分析。

进行测试时，SD42向PD61发出测试指令，PD61根据当前的测试参数设置对传感器输入的信号进行相应的捕获、处理和计算，并将计算结果保存在PD61内存中。测试完成后，SD42自动将PD61内存中的测试结果下载到电脑中，以进行进一步的分析。也就是说，所有放电脉冲的幅值、能量、频次等参数的计算由PD61硬件完成，而SD42软件则负责对以上参数进行存储、图谱绘制与专家诊断。

PD61设备内存中的测试数据下载到电脑后不会自动删除，可反复下载到多台电脑中。当PD61设备内存满时将自动删除最早数据。

3.2 主界面

SD42主界面包括4个部分：上方的菜单栏、左侧的设备栏、右侧的分析栏和下方的信息栏。

信息栏显示当前数据所在的文件夹地址，单击左下角 图标可在Windows资源管理器中打开当前选中的条目所在的文件夹。当有版本更新时，信息栏中会出现提示如： ，单击可进行在线升级。

设备栏中显示所有SDMT便携式设备。当某个设备成功连接时，设备栏中该设备图标上会显示符号及电池剩余电量。点击设备栏右上角的 符号，可隐藏设备栏。

3.3 菜单栏

菜单栏结构及功能如下：

文件

o打开文件: 保留功能。

o导入数据档案: 从测试数据包zip文件中导入测试数据。

o创建数据档案: 将当前数据文件夹中所有测试数据打包为zip文件。

o退出: 关闭SD42。

查看

o显示趋势: 显示/隐藏当前选中文件夹中测量数据随时间变化的趋势。

工具

o设置: 

通用: 更改数据文件夹根目录位置，及其他用户设置。

趋势: 选择趋势图中需要显示的测量参数。

设备：显示/隐藏软件根目录下显示的设备名称。

其他：开启/关闭“根据脉冲波形定位局放”选项。目前一般情况下请勿勾选此选项。不勾选此选项不会影响局部放电定位功能。

o控制台: 命令行控制模式，厂家调试使用。

语言

o简体中文

o繁体中文

o英语

o俄语

帮助

o检查更新: 通过互联网升级软件。升级时请勿离开电脑，以免软件自动安装时被Windows安全软件阻止。

o关于: 版本信息

3.4 设备控制与数据整理

设备控制操作和测试数据整理两项功能在设备栏中实现。设备栏最上方为快捷方式： 刷新当前数据文件夹下的测试数据列表； 折叠数据列表目录树； 启动实时测试模式； 启动单次测试模式； 启动持续测试模式； 更改设备测试参数。

在设备条目上单击鼠标右键将弹出控制菜单。

实时测试：启动实时测试。

单次测试模式：启动单次测试。

持续测试模式：启动持续测试。

设备设置：更改设备测试参数。

校准：校准高频传感器输入/输出比参数。

加载全部新数据：自动将设备内存中的数据下载到当前数据文件夹。

手动加载新数据：手动将设备内存中的数据下载到当前数据文件夹。

设备时间：设置和同步设备时钟。

清除设备内存：清空设备内存中的数据。

控制台：厂家调试模式。

导入：从SDMT数据库中导入测试数据。

添加文件夹：新建数据子文件夹。

3.4.1 数据文件夹的建立和操作

SD42使用文件的方式保存测量数据。在菜单栏的“设置”中指定了SD42数据主文件夹路径后，SD42将显示该路径下的所有设备子文件夹中的测试数据，并将新的测试数据保存在该路径下。为实现测试数据的有序存储，测试前应根据被测设备的信息建立相应的文件夹。

单击“添加文件夹”后，可在菜单中选择新文件夹的类型。重复添加文件夹，可根据现场需求建立测试数据存储结构。

一般来说，建立“公司”-“变电站/车间”-“设备组”-“设备”-“测量点”结构将方便测试数据的归档，利于后续分析。同时，用户也可在任意位置新建“普通文件夹”。所有文件夹实际上都是SD42数据主文件夹下的子文件夹，区别仅是在软件中显示图标不同。

在任意子文件夹条目上单击鼠标右键，将弹出当前文件夹控制菜单。

实时测试：启动实时测试，PD61进入累积状态，显示实时PRPS和PRPD图谱。录像文件保存在当前文件夹中。

单次测试模式：启动单次测试，PD61进入测试状态，根据设备设置中的测试参数，完成一次测试，并将数据保存在当前文件夹中。

持续测试模式：启动持续测试，PD61根据设置完成多个单次测试，并将数据保存在当前文件夹中。

设备设置：更改设备测试参数，详见3.4.2。

校准：校准高频传感器输入/输出比参数。

捆绑文件夹：多台PD61同时测试时链接相关文件夹。

移除链接：移除捆绑文件夹链接。

文件夹属性（F3）：更改文件夹属性（公司、变电站等）

加载全部新数据：自动将设备内存中的测试数据下载到当前文件夹。此时设备内存中所有的生成时间晚于当前文件夹下最晚一条记录的数据将被下载。

手动加载新数据：手动将设备内存中的测试数据下载到当前文件夹。此时设备内存中所有的生成时间晚于当前文件夹下最晚一条记录的所有数据将会显示，用户可根据自己的需要选择某个或某几个数据下载。

诊断：针对当前文件夹下的数据生成诊断报告。

导入/导出：将当前文件夹下的测试数据导入SDMT数据库或从SDMT数据库中导出测试数据。

设备时间：设置和同步设备时钟。

保存设备设置：将当前设备设置中的测试参数保存到当前文件夹。

清除设备内存：清空设备内存中的数据。

编辑：对当前文件夹下的数据进行编辑和整理。

添加文件夹（Ctrl+N）：在当前文件夹下新建数据子文件夹。

删除（Delete）：删除当前文件夹及其中的测试数据。

在“编辑”子菜单中，可以实现以下功能：

颜色标示（F4）：数据颜色管理，方便用户辨识。当有数据或文件夹被标示时，其上级目录将默认被标示为同一颜色，用户可自行更改为其他颜色。

添加附件：为当前文件夹添加PDF或图片格式的附件。添加后当单击当前文件夹时，分析栏中将显示附件内容。用户可通过添加现场一次接线图或现场照片等方便数据分析。带附件的文件夹将显示 图标。

删除附件：删除当前文件夹附件。

显示名称（F5）：可为当前文件夹添加别名，与原名同时显示。

向上移动（Ctrl+↑）：当前文件夹在文件夹列表中位置上移。

向下移动（Ctrl+↓）：当前文件夹在文件夹列表中位置下移。

排序文件夹：对当前文件夹下的子文件夹按照名称或日期排序。

整理文件夹：将当前文件夹下的数据按测试时间自动归入新的子文件夹。

结合子目录中的测试数据：将当前文件夹下的所有子文件夹中的数据归入当前文件夹。

粘贴（Ctrl+V）：将“复制”或“剪切”的文件夹或文件粘贴到当前文件夹。

粘贴所有测试数据：仅粘贴测试数据到当前文件夹。

复制（Ctrl+C）：复制当前文件夹下所有文件。

剪切（Ctrl+X）：剪切当前文件夹下所有文件。

打开测试数据文件夹：使用Windows文件管理器打开当前文件夹。

清空文件夹：删除当前文件夹及其子文件夹下的所有文件。

重命名（F2）：更改当前文件夹名称。

3.4.2 测试参数设置

在设备条目的右键菜单中选择“设备设置”，可进入PD61设备设置页，对PD61测试参数进行查看和修改。参数修改后通过点击“写入设备”按钮将设置写入硬件。切勿修改不明选项，以防造成测试失败。

“基本参数”标签：可根据需要修改以下参数，未说明的参数请依照下图设置：

 工频同步设置：

内同步：使用内置正弦波发生器，可选择50Hz或60Hz频率，用于现场无法获得工频电源时。

无线同步：与SDMT ACC-101配合使用。

电源同步：使用外接220V市电电源进行同步。

外同步：连接罗氏线圈获取工频相位信息进行同步。

 ：设置测试状态下每次测试采集多少个工频周期的信号。建议使用50，即每次采集1秒钟数据。因为单次测试时，脉冲数越多，处理数据的时间就越长，用户等待的时间就越长。

 ：被测A相与同步源相位差。当有被测高压设备与工频同步源存在相位差且用户明确知道相位差度数时，可以更改该值进行相位补偿。一般为30的倍数。

捕捉时长：当单个脉冲满足触发条件时，仪器捕捉脉冲波形的时长。测试电缆时，如希望观察到局放脉冲反射波形，则根据电缆长度选择不同的捕捉时长。捕捉时长越大，脉冲波形越长，单次测试所需的处理时间越长。

阻止时长：当捕捉到单个脉冲时，在捕捉时长后紧接着的阻止时长内，若再次出现单个脉冲满足触发条件，则抛弃之前捕捉到的脉冲。测试电缆时，设置为0；测试其他设备时，一般设置为1280ns。阻止时长的设置可有效滤除多种外部干扰脉冲。

 ：设置触发模式为自动触发还是固定触发，勾选为自动触发。测试时建议采用自动触发。

 ：设置自动触发模式时每秒钟捕捉的最大脉冲数。

 ：固定触发模式时的触发级，高频为pC。

 突变时加测：对于间歇性信号，当PD61检测到信号功率突变10倍（用户自定）时，且该信号持续30秒（用户自定）时，将会自动开始一个单次测试。注意必须同时满足上述两个条件时才会激活“突变时加测”功能。功率突变“X”倍，X值可根据实时测试中检测到的间歇信号与背景值的差距设置。在没有间歇性信号时，建议“持续时间”设置越高越好；存在间歇性信号时，“持续时间”设置越小越好。该功能默认为打开。

 通道设置：

通道号前的 可设置打开/关闭该通道。

单击通道按钮，在“被测相别”中设置该通道所测试的一次设备相别。

“高频放电量电压比”为高频传感器的电压/电量转换系数。

时域滤波：

时域滤波功能选择：选择幅值滤波、到达时间滤波或延时滤波。

通道选择：勾选表示该通道为测试通道。

幅值滤波参考通道选择：选择针对测试通道的参考通道。

触发级：设置时域滤波幅值比例。幅值滤波模式下时间差固定为±100ns；到达时间滤波模式下时差盲区固定为2ns。延时时间滤波模式下可分别编辑幅值比例和时延。

“监测参数”标签，可根据需要修改以下参数，未说明的参数请依照下图设置：

测试计划任务：可选择“时间间隔”或“时间表”两种策略。

时间设置说明：

①该功能仅用于短时在线监测功能，最短时间间隔不低于10分钟，否则会影响监测效果；

②只有“启动计划任务测试”勾选后，该设置才生效；

③普测时，务必将时间间隔设置为10小时以上，过短的时间间隔会导致检测仪器进行频繁采集，此时操作人员进行其他操作时，会由于命令冲突而导致“连接超时、USB连接错误”等通讯错误。

保存局部放电数据：选择“主要信息，不含波形”时将不保存原始脉冲波形。选择“主要信息，含波形”时将保存原始脉冲波形。请勿选择“通用参数”。选择“主要信息，含波形”时才能实现局放自动定位功能，但相应的，单次测试时间会变长，生成的测试数据也会占用更多的存储空间。

启动计划任务测试：打开/关闭短时在线监测功能。打开后，仪器无论是否连接电脑，都将根据设置的时间间隔或时间表，定时自动进行单次测试，并将数据保存在仪器内存中。该功能默认打开。

保存设备设置：设置完成后，可右键点击某文件夹，选择 ，将当前设备设置保存在该文件夹下，形成一个文件，如 ，为数据分析提供参考。此操作不必须，设备测试时会自动保存设置。

3.4.3 实时测试

在测试数据文件夹上点击右键，选择 ，进入实时测试模式。该模式下用户可查看各通道实时PRPS图谱，并进行比较和录像。录像期间的累积PRPD图谱将被保存。

左侧通道栏，显示各通道实时PRPD图谱。

切换通道：在左侧的“所有通道”栏中点击或触摸相应方块，可切换显示该通道。方块为灰色是表示该通道无信号。

通道比较：在左侧的“所有通道”栏中点击需要比较的通道左上方 按钮，可同时显示当前通道与该通道。触屏电脑可同时触摸两个通道方块以同时显示比较。

右上显示栏

可单击右键移动鼠标旋转视图。触屏电脑可通过单指滑动实现。

可通过鼠标滚轮缩放视图。触屏电脑通过双指滑动实现。

可双击鼠标中键还原视图到默认位置。触屏电脑通过单指双击实现。

工具栏

 开始显示

 暂停显示

 停止显示

 重新开始积累PRPD图谱

 各通道当前信号功率及通道选择

 开始/停止录像。录像后在关闭实时测试窗口时可将录像保存到文件。如： 

 显示参数设置

叠加PRPD，秒：选择实时PRPD图谱累积的时间长度。

保持趋势：选择趋势图时间范围。

不透明度：调整脉冲信号显示不透明度。

仅显示过滤后的脉冲：仅显示经硬件时域滤波后的脉冲。建议关闭。

以放电量nC表示：高频信号以放电量nC代替幅值V显示。

常规比例：统一所有通道PRPD图谱的纵坐标范围。

自动打开侧边栏：是否自动对实时PRPD进行缺陷类型识别。

自动停止播放：回放录像文件时是否循环播放。

高频幅值（3D）：调整高频模式下脉冲颜色的尺度比例。

趋势：设置趋势显示的参数。

门槛：设置幅值显示阈值，幅值低于设置阈值的脉冲不显示。

固定比例：设置PRPS图谱幅值坐标尺度。

右下趋势栏

显示当前通道最近一段时间的放电幅值、能量、脉冲数的读数和趋势。

3.4.4 测试状态

单次测试：选择 ，PD61将进入测试状态，并完成1次测试。测试时PD61首先根据当前设置的测试参数捕获一段时间的脉冲数据（如50个工频周期），然后计算所有脉冲的脉冲幅值、功率、脉冲数、工频相位、到达时间、首半波时长、全时长，原始波形（需设置）等测量参数，并在当前文件夹下生成一条测试记录。测试完成后设备自动进入累积状态（必须勾选“突变时加测”）。

持续测试模式：选择 ，PD61将持续进行单次测试，直到用户点击对话框中的“停止持续测试”为止。在对话框中，可以设置时间间隔，使PD61在完成一次单次测试后退出测试状态，进入累积状态，经过该间隔后再进入测试状态，如此反复交替。持续测试模式每完成一次单次测试将生成一个数据文件。使用持续测试模式可以实现对疑似放电设备的在线监测功能，但必须保持电脑连接，且电脑须设置不能自动进入休眠状态。如勾选“不保存空数据”，则软件将自动舍弃没有测量到任何脉冲的数据文件。

3.4.5 累积状态

累积状态的目的是在设备空闲时尽可能多地积累PRPD图谱。在累积状态下，PD61只计算脉冲幅值和工频相位，并累积为“累积PRPD图谱”。在下一个单次测试完成后，该“累积PRPD图谱”会在下次测试数据文件中保存并显示。累积状态将在每次进入测试状态时中止，在测试状态结束时重新开始累积。

需要注意的是，现场测试时如果两次测试状态之间更换了测量点，由于移动传感器时累积状态不会停止，所以更换测量点后的第一次测试仍然会保留上次测试以来的“累积PRPD图谱”，该“累积PRPD图谱”不具备参考价值。

例：多次采集叠加采集间隔为38秒，则第二次测试数据中保存了38秒的“累积PRPD图谱”。由于该PRPD图谱累积时间远远大于单次测试（50工频周期），数据量很大，可明显看出放电缺陷。

 3.4.6 数据文件操作

左键单击数据文件，可在SD42分析栏中显示分析该文件中的测试数据。

按住左键拖曳数据文件，可将数据文件移动到其他文件夹。

右键单击数据文件，可实现部分分析功能或删除该文件。

按住shift键，可选择多个数据文件，将其中的数据合并分析。触屏模式下可先选择一个数据文件，然后用手指触碰另一数据文件并快速滑动，可选择两者之间所有数据文件。

选择文件或文件夹后，点击设备栏左下角的“备注”栏，可对该文件或文件夹添加备注。添加备注的项目将显示 图标，且鼠标悬停在该项目上方时会自动显示备注。

3.5 数据分析

在设备栏中单选或多选数据文件，分析栏中将显示所有选中数据的测试结果。

3.5.1 PRPD

PRPD标签显示各通道PRPD图谱、功率（能量）、幅值、脉冲数信息。双击通道名可全屏显示该通道数据。按住左键可选择放大区域，按住右键可拖曳区域，双击中键还原。触屏模式下使用触摸笔滑动放大区域，单指滑动拖曳区域，单指双击还原。单击 可保存为图片。若原始脉冲波形设置为保存，则“ctrl+左键”点击数据点可查看该脉冲原始波形。

3.5.2 PRPS(3D)

PRPS(3D)标签显示各通道PRPS图谱。双击通道名可全屏显示该通道数据。单击 可保存为图片。

3.5.3 脉冲聚类图谱

脉冲聚类图谱标签显示各通道脉冲聚类图谱。主界面左上角为当前显示的通道选择，右下角为脉冲聚类调节器。主界面的大小可以通过调整边框进行调节。按住鼠标右键拖动，可调整图谱视口。滚动鼠标滚轮可对图谱进行放大/缩小。

调节右下角脉冲聚类调节器中T1-T2-Φ的滑块，来调节框选范围。只有在框选范围内的脉冲，才会在右侧的PRPD图谱窗口显示，同时下方的分析窗口将会根据框选范围进行局放类型判断。

3.5.4 缺陷诊断

缺陷诊断标签显示专家软件对PRPD图谱的诊断结论。勾选“累积PRPD”，此时专家系统针对“累积PRPD”中的图谱进行诊断，否则针对“PRPD”中的图谱进行诊断。为达到正确的诊断结果，可能需要在侧边栏设置中输入正确的同步相位差。

对PRPD进行诊断

3.5.5 选项侧边栏

PRPD图谱显示选项，可补偿同步信号相位偏差、显示时域滤波后的脉冲、调整显示设置等。

仅显示过滤后的脉冲：PRPD图中仅显示时域滤波后的脉冲。

分辨率256 x 256：切换PRPD图谱分辨率为标准格式。切换后将无法查看脉冲原始波形。

常规比例：选中时PRPD图谱幅值范围为固定值，未选时为自适应值。

总相移：同设备设置中的“被测A相与同步源相位差”，可修正PRPD图谱中的工频参考相位。

点大小：PRPD图谱中数据点显示大小。256  x 256模式下无效。

合并所有脉冲：缺陷诊断时是否尝试分离不同局部放电源。

显示诊断区域：缺陷诊断时显示诊断判据。

颜色：设置PRPD显示颜色尺度。

尺度：显示常规比例下PRPD幅值尺度。

门槛（3D）：PRPS图谱显示脉冲的幅值门槛。低于门槛的脉冲不显示。

导出PRPD图谱：导出图谱到文本文件。

软件滤波设置：点击后进入时域滤波设置。

选择是否开启“到达时间滤波”或“幅值滤波”。

针对每个检测通道，选择其噪声参考通道。可多选。

设置滤波策略的参数值。

例：开启幅值滤波，通道1为检测通道，通道2为噪声参考通道，时间差100ns，幅值比例60%，设置如图所示。

3.5.6 趋势分析

在菜单的“工具”-“设置”-“趋势”中勾选“显示趋势”，则在分析栏最下方将显示选中文件夹及其子文件夹下所有数据测量值随时间变化的趋势。点击 按钮可以对需要显示的通道和测量值进行设置。

3.5.7 局部放电脉冲原始波形

当在设备设置中的菜单中选择“主要信息，含波形”时，仪器在测试模式下将保存所有检测到的脉冲的原始波形。此时在“PRPD”标签下的图谱中或定位界面的PRPD图谱中，可通过“ctrl+鼠标左键”点击脉冲点，显示该点脉冲波形，以及该时刻所有通道采集到的脉冲波形。

3.5.8 单台PD61设备中单个检测通道基于时间反射法进行局部放电定位

PD61能够对电缆局部放电进行单端定位，在电缆一端能够检测到局部放电反射波脉冲的情况下，通过小波分析统计功能消除噪声干扰，实现局部放电信号的准确定位。

（1）手动点击原始脉冲波形检索其反射波，放大原始脉冲信号，计算局放首波和其反射波的时间差，从而计算局部放电源的位置，如图中蓝色首波波头和绿色反射波波头。

   （2）SD42软件中也提供电缆局部放电的自动定位功能，当用户确认放电源的反射波时，可以调节 中的放电标记，下图中的脉冲均值波形中的蓝色标示轴将随之进行变化，蓝色标示轴线所处的反射波头确认后，底部图中将自动显示放电源的位置。（使用此功能时，操作人员需要非常熟悉电缆中的局部放电首波和反射波波头的识别。）

3.5.9 单台PD61设备中两个检测通道基于时差法进行局部放电定位

当多个通道同时检测到同一局部放电信号时，PD61可以选择任意两个通道来进行局部放电定位。单选或多选数据文件后，点击 打开定位界面。

首先，选择需要进行定位的两个通道：“信号源#1”和“信号源#2”。选择完成后，系统将自动弹出定位界面，包括设置栏、所选通道的PRPD数据栏和定位结果统计栏。

由于PD61保存了每个通道每个脉冲的精确到达时间，在定位时，其针对信号源#1中的每个脉冲，在信号源#2中查找与其到达时间接近的脉冲配成一对，并根据设置的传感器间距自动这一对脉冲的计算时间差，得出一个定位结果。对所有脉冲全部计算后即得到沿传感器间距范围内的统计分布结果，显示在定位结果统计栏。

设置栏：

定位模式：如果两个传感器的距离已知，则采用“绝对位置测量模式”，得到局放源的绝对位置。如果两个传感器距离未知，则采用“相对中点位置测量模式”，得到局放源相对两传感器中点的距离。

距离范围：相对模式下，输入两传感器最大可能距离。

电缆长度：绝对模式下，输入两传感器实际距离。

自动过滤：过滤定位位置与大多数结果偏差较大的结果。

速度因数：放电脉冲在绝缘介质中的传播速度，为光速的百分比。

脉冲附加延时：定位时建议两通道使用相同长度的电缆连接传感器。若电缆长度不同，可以以时间形式或连接电缆长度形式补偿长度不同带来的误差。例如，可以输入两通道连接电缆的长度以及脉冲在电缆中传播的速度因数，进行补偿。

区域选择：选择PRPD数据栏中的筛选控制通道。

PRPD数据栏：

显示两通道的PRPD图谱。筛选控制通道图谱显示该通道所有脉冲，另一通道图谱显示所有能与筛选控制通道脉冲配对的脉冲。由于PRPD图谱中一般都掺杂了噪声信号，如果两通道存在配对的噪声信号，则会影响到定位的准确度。用户可以在筛选控制通道中，通过拖动蓝色控制点，选择PRPD图谱中局部放电信号聚集的区域，排除噪声信号，提高定位精度。

定位结果统计栏

显示放电源定位沿长度分布统计图。横轴为长度，纵轴为长度上每个位置的对应脉冲数。软件自动选择脉冲数最多的位置作为定位结果显示。

3.5.10两台PD61设备基于GPS对时的时差法局部放电定位

两台PD61设备组成的电缆双端局部放电定位功能为业界首创，有效提高了电缆中局部放电源的定位能力与定位精度。

两台PD61在电缆沿线两测试点部署，经GPS卫星授时，实现时钟严格同步。

两台PD61同时测量局部放电信号，并记录所有放电脉冲的到达时刻。

检测软件综合两台PD61检测数据，实现检测点之间所有放电的自动定位。

使用此功能时，需要将两台PD61分别部署在电缆的两端，且设置需要一致。常用设置界面如下图所示：

监测参数设置界面：

（1）同步测试源需要设置为GPS；

（2）定时模式需要设置为：10分钟；

基本参数设置界面：

（1）捕捉时长：用于采用双端定位时候，SD42软件仅会对比两台PD61设备中相匹配的原始脉冲信号的波头。若捕捉时间设置较高时，其采集所花费的时间将比较长，为兼顾采集速度，一般设置为2560ns。

（2）其它参数如基本参数设置界面。

监测参数设置界面

基本参数设置界面

设置完成后，两台PD61即会按照设定的时间间隔进行自动采集。采集完成后，在指定文件夹上点击右键选择“手动加载数据”去下载不同PD61中的局部放电数据并进行绑定。如下图所示，加载并绑定完后的两台PD61的局部放电数据。

选择第一台PD61中的数据，单击  中的 标志，SD42软件将自动匹配并加载第二台PD61中的数据，如下图所示。

   此时，依次选择“双设备”-“两台设备中需定位的通道”，点击确定。

双端定位图谱

    在左侧输入两台PD61传感器之间的间距和脉冲在电缆中的传播速度，软件将会自动显示放电源的准确位置。

4. 测试流程

4.1 准备工作

检测前的准备工作十分重要。充分的准备工作能够大大减少现场工作时间，并能保证后续数据分析的效率。

开始局部放电高频检测前，应准备好下列的仪器、工具：

①检测主机；用于局部放电信号的采集、分析处理、诊断与显示。

②高频电流传感器；用于耦合高频局部放电信号。

③高频信号线：连接传感器和检测主机。

④工作电源：220V工作电源，为检测仪器主机供电并提供工频参考相位。

⑤相位信息传感器：在检测现场无220V工作电源的情况下，通过罗氏线圈感应电缆中电流形成的电磁场，为检测主机提供工频参考相位。

⑥接地线；用于仪器外壳的接地，保护检测人员及设备的安全。

⑦网线或USB线：用于检测仪器主机和笔记本电脑通信

⑧记录纸、笔；用于记录检测数据。

4.2 高频局部放电检测的注意事项

4.2.1安全注意事项

为确保安全生产，特别是确保人身安全，除严格执行电力相关安全标准和安全规定之外, 还应注意以下几点:

①检测时应勿碰勿动其它带电设备；

②保证检测设备绝缘良好，以防止低压触电；

③在狭小空间中使用传感器时，应尽量避免身体触碰高压设备；

④行走中注意脚下，避免踩踏设备；

⑤在进行检测时，要防止误碰误动被测设备其它部件；

⑥在使用传感器进行检测时，应戴绝缘手套，避免手部直接接触传感器金属部件。

4.2.2 测试注意事项

①高频电流传感器钳接的方向应与传感器标注方向相同。

②传感器钳接位置应在高压设备接地线引出点与接地线第一个接地点之间。

③检测中应将同轴电缆完全展开，避免同轴电缆外皮受到刮蹭损伤；

④在检测过程中，必须要保证外接电源的频率与被测试设备电压的频率相同。

⑤若外接电源相位与被测设备电压相位存在相位差（与外接电源相别、被测设备相别及变压器接线组别有关），则需在软件中补偿该相位差。

⑥对于户外电缆检测无法外接电源的情况，须要求检测仪器主机具备电池供电功能，并具备工频相位信号输入端子，可通过相位信息传感器耦合电缆本体的工频电流信号，将被测设备工频频率信息输入检测主机。

4.3 操作流程

在采用高频法检测局部放电时，典型的操作流程如下：

①设备连接：按照设备接线图连接各部件，将传感器钳接在被测设备相应检测位置，将检测主机正确接地，电脑、检测主机连接电源，开机。若现场无220V电源，则检测主机应可采用电池供电，此时连接相位信息传感器，为检测主机提供参考相位。

②工况检查：开机后，运行检测软件，检查主机与电脑通信状况、同步状态、相位偏移等参数；进行系统自检，确认各检测通道工作正常。

③设置检测参数：设置变电站名称、检测位置并做好标注。根据现场噪声水平设定各通道信号检测阈值。

④信号初步检测：打开连接传感器的检测通道，观察检测到的信号。如果发现信号图谱无异常，保存少量数据，退出并改变检测位置继续下一点检测。放电图谱判别方法参见第三部分。

⑤信号干扰排除：如果发现信号异常，存在放电图谱，则首先确认该信号是否为外部干扰或其他电缆回路的串扰。具体判别方法参见第四部分。

⑥放电类型判别：若确认某根电缆内部存在局部放电信号，则根据放电图谱判别放电类型，参见第三部分。

⑦放点源定位：对局部放电进行定位，定位方法参见第五部分。

4.4 检测接线

在采用高频法检测局部放电的过程中，应按照所使用的高频局放检测仪操作说明，连接好传感器、检测仪器主机等各部件，将传感器钳接在被测高压设备接地线上。

4.5 高频传感器安装指引

对于电力电缆及附件，可以在电缆终端接头接地线、电缆中间接头接地线、电缆中间接头交叉互联接地线、电缆本体上安装高频局部放电传感器，在电缆单相本体上安装相位信息传感器。如果存在无外接地线的电缆终端接头，高频电流传感器也可以安装在该段电缆本体上。传感器使用时应注意放置方向，应保证电流入地方向与传感器标记方向一致。

经电缆终端接头接地线安装传感器

经电缆中间接头接地线安装传感器

经电缆中间接头交叉互联接地线安装传感器

经电缆本体安装传感器

下图高频电流传感器现场安装示意图（经电缆终端接头接地线安装）。

高频电流传感器使用方法

4.6 高频局部放电检测图谱的分析与诊断

区分局部放电与干扰噪声可以通过局部放电相位相关图谱（PRPD图谱）加以区分。PRPD图谱是一种统计图谱，通过对一段时间内检测主机采集到的所有脉冲信号的（工频相位，幅度）信息进行统计，可以看出脉冲与工频相位之间的相关性关系。

（1）若脉冲与工频相位之间无相关性，即脉冲在工频0～360°范围内均匀发生，则可以判定不存在局部放电信号。如图2-11所示。

干扰噪声的PRPD图谱

（2）若脉冲与工频相位之间有相关性，即脉冲在工频0～360°范围内某些区域集中出现，则可以判定存在局部放电信号。如下图所示。

局部放电的PRPD图谱

4.7电缆高频局部放电的干扰排除

4.7.1高频局部放电的串扰及排除

电缆局部放电高频检测主要检测电缆接地线处的高频脉冲电流。高频脉冲电流流入变电站接地网后，会沿着地网流入相邻电缆的接地线，形成串扰。这种情况下，往往在与缺陷电缆相邻的多回（相）电缆地线上都能检测到局部放电信号。

电缆高频脉冲电流的串扰

如上图所示。电缆2内部存在局部放电，高频脉冲电流沿电缆2接地线进入地网，其中部分能量流入电缆1和电缆3的接地线，形成串扰。此时，在电缆1、2、3的接地线中均能分别检测到局部放电高频脉冲电流，可能造成误判断。

因此，电缆高频局放检测时需同时检测相邻的几回电缆，通过对比不同电缆检测到的脉冲电流的波形，判断其流动方向，排除串扰。判别依据为，缺陷电缆处检测到的脉冲电流方向与其他相邻电缆相反。

从上图可以看出，缺陷电缆2的高频电流流动方向是电缆→大地，而被串扰的相邻电缆1,3的高频电流流动方向是大地→电缆。当使用3只高频传感器（A,B,C）对这3根电缆同步检测时，对同一时刻检测到的脉冲波形进行对比，传感器B检测到的电流波形极性会与传感器A，C相反。

高频脉冲电流的极性定义为首个脉冲峰值电压的正负。峰值电压大于0则为正极性，峰值电压小于0则为负极性。如下图所示。如前所述，为获得正确的脉冲极性，传感器安装时方向必须正确，应与传感器外壳标示的方向对应。

（a）                           （b）

高频脉冲电流的极性

(a)正极性脉冲；（b）负极性脉冲

通过对同一时刻不同传感器接收到的脉冲电流极性进行对比，可以判断出脉冲电流方向与其他相反的电缆。如下图所示的情况下，放电信号应来自通道3传感器所在的那根电缆。

                （a）                           （b）

相邻电缆脉冲电流极性对比

(a)三通道原始脉冲波形；（b）放大后三通道脉冲波形

4.7.2. 高频局部放电的外部干扰及排除

电缆接地线中混杂着各类干扰信号，有来自地网的载波干扰，也有来自电缆架空线混合线路架空线部分的电晕干扰。这些干扰信号的幅值往往比局放信号幅值更大，严重影响局放信号的检测和定位。此时需要借助信号分离技术对不同信号源进行分离，才能进行准确的判断和定位。

信号分离技术分析高频电流脉冲的波形，通过有效提取脉冲波形的特征量，将检测到的脉冲分布在波形特征空间中。大多数情况下，不同信号源发出的信号特征不同，它们在特征空间分布距离较远；相同信号源发出的信号特征类似，它们在特征空间分布距离较近，形成聚类。

SDMT仪器针对检测到的每个脉冲，提取波形的首脉冲时长T1（ns）和全脉冲时长T2（ns），如下图所示，再结合脉冲检测时刻的工频电压相位φ（0～360°），将所有检测脉冲分布在（T1- T2-φ）特征空间，实现不同信号源的分离。

图 放电脉冲波形的首脉冲时长T1（ns）与全脉冲时长T2（ns）

当在特征空间中选择不同聚类的脉冲时，软件显示该聚类中的脉冲的PRPD图谱，实现不同信号源的分离与识别。如下图所示。

选择特征空间所有脉冲，PRPD图谱包含放电信号与噪声信号

选择特征空间上部脉冲聚类，PRPD图谱显示该部分脉冲为噪声信号

选择特征空间左部脉冲聚类，PRPD图谱显示该部分脉冲为放电信号

4.8 高频局放单端、双端法定位方法及注意事项

4.8.1电缆局部放电的单端定位

电缆局部放电定位是电缆局部放电带点检测的关键环节，也是最困难的一个环节。单端定位法又称反射脉冲到达时间比较法，其利用放电脉冲沿电缆屏蔽层传播到达接地点时，由于接地点阻抗突变造成部分脉冲能量反射的原理，使用一台仪器在电缆一端测试，通过测量直接到达的局部放电脉冲与经电缆对端反射的放电脉冲的时间差，结合电缆长度和脉冲传播速度，计算放电点与检测端的距离，实现局部放电的定位。

为简化描述，以10kV三芯电缆为例，电缆金属屏蔽层在两端变电站接地。检测仪器和传感器部署在变电站A电缆屏蔽层接地处：

假设电缆上某点在t0时刻发生局部放电，放电脉冲沿电缆屏蔽层向两侧传播：

在t1时刻，向变电站A传播的脉冲到达测试主机：

在t2时刻，向变电站B传播的脉冲，经变电站B接地点部分发射后，向变电站A方向传播，到达测试主机。

检测主机检测到的脉冲波形如下。直接到达波与反射到达波到达时刻分别为t1，t2：

设放电点距离变电站A测试端x米，电缆全长L米，高频脉冲在该电缆中传播速度为v米/微秒，则：

式中：L为电缆全长，单位为米；

 x为放电点距离变电站A测试端距离，单位为米；

t1为高频电流脉冲直接到达测试仪器的时刻，精确到微秒；

t2为高频电流脉冲经对端反射后到达测试仪器的时刻，精确到微秒；

一直以来，电缆局部放电单端定位法是电缆局部放电定位唯一方法。单端定位法要求测试端必须能够检测到局部放电脉冲到达对端后反射的脉冲才能够实现定位。单端定位法有两大限制：

经对端反射的放电脉冲需要沿电缆传播[(L-x)+L]的距离，且反射时消耗了很大一部分脉冲能量。当电缆较长，或电缆中间接头较多时，放电脉冲传播衰减大，反射脉冲很难被检测端检测到，导致无法定位。

当局部放电脉冲靠近变电站B（对端）时，直接到达脉冲与反射脉冲几乎同时到达测试端，波形重叠，造成无法区分，导致无法定位。

4.8.2 电缆局部放电的双端定位 

双端定位法使用两台仪器在电缆两端同时测试，通过测量局部放电脉冲分别到达两端检测仪器的时间差，结合电缆长度和脉冲传播速度，计算放电点与检测端的距离，实现局部放电的定位。双端定位法从很大程度上克服了单端定位法由于反射脉冲传播路程太长导致的衰减问题，且没有单端定位法脉冲重叠的问题。只要局部放电脉冲在电缆两端都能分别检测到，就能够实现定位。

为简化描述，以10kV三芯电缆为例，电缆金属屏蔽层在两端变电站接地。检测仪器和传感器部署在变电站A电缆屏蔽层接地处：

假设电缆上某点在t0时刻发生局部放电，放电脉冲沿电缆屏蔽层向两侧传播：

在t1时刻，向变电站A传播的脉冲到达测试主机A：

在t2时刻，向变电站B传播的脉冲到达测试主机B：

设放电点距离测试端x米，电缆全场L米，高频脉冲在该电缆中传播速度为v米/微秒，则：

式中：L为电缆全长，单位为米；

 x为放电点距离变电站A测试端距离，单位为米；

t1为高频电流脉冲到达检测主机A的时刻，精确到微秒；

t2为高频电流脉冲到达检测主机B的时刻，精确到微秒；

双端定位法从原理上显著优于单端定位法，但是双端定位法需要电缆两端的检测主机A和检测主机B的时钟完全同步，否则无法比较t1与t2。两端检测主机的时钟同步可以通过GPS对时实现。通过GPS天线，使得检测主机A与检测主机B由GPS卫星进行授时，实现时钟同步。检测时通过设置计划任务，使两侧检测主机在相同的时刻同时开始测试。测试完毕后将测试数据进行对比，由专用软件实现双端定位。