高壓XLPE電纜絕緣檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1123

1、第二章 電纜絕緣狀態(tài)檢測(cè)及評(píng)估原理前已指出，我們研究的內(nèi)容是將局部放電試驗(yàn)、交流耐壓試驗(yàn)和定位技術(shù)整合在一起，更加科學(xué)地判斷被試電纜的絕緣狀態(tài)。本章著重闡述試驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)過(guò)程中用到的原理，具體包括：脈沖電流法測(cè)電纜局部放電、變頻諧振技術(shù)、放電量的校準(zhǔn)、干擾抑制、電纜長(zhǎng)度測(cè)量及故障定位。2.1 脈沖電流法測(cè)電纜局部放電2.1.1 脈沖電流法概述局部放電是絕緣介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生的局部重復(fù)擊穿和熄滅現(xiàn)象，這種放電一般發(fā)生在電纜的局部缺陷處，放電量很小，在放電初期基本不會(huì)影響電力電纜的絕緣能力，但如果這種放電長(zhǎng)期發(fā)生，則會(huì)逐漸的損壞電纜的絕緣，縮短電纜壽命。由于局部放電時(shí)，電纜的絕緣電阻、介質(zhì)損耗和泄露電流

2、都不會(huì)有太大變化，因此，檢測(cè)以上參數(shù)是無(wú)法判斷出局部放電的。但在絕緣發(fā)生局部放電的時(shí)候，一般都會(huì)產(chǎn)生電脈沖、電磁波放射、光、熱、聲、噪普等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象就可以作為局放檢測(cè)的對(duì)象。根據(jù)檢測(cè)物理量的不同，其方法有：脈沖電流法（測(cè)試試樣兩端電荷的變化）、電橋法（測(cè)放電能量損耗）、無(wú)線電干擾電壓法（測(cè)放電產(chǎn)生的無(wú)線電干擾電壓），以及許多非電檢測(cè)法（測(cè)局部放電所發(fā)生的聲、光、熱以及放電生成物等）。其中脈沖電流法的靈敏度最高，而且可以測(cè)得放電量（視在放電電荷）、放電重復(fù)率及平均電流、放電能量等，是最基本最為廣泛應(yīng)用的一種方法。脈沖電流法對(duì)局部放電頻譜中的較低頻段（一般為數(shù)千赫茲至數(shù)百千赫茲或至多數(shù)兆赫茲，

3、局部放電信號(hào)能量主要集中在該段頻帶內(nèi)）成分進(jìn)行測(cè)量，以避免無(wú)線電干擾，是一種選擇視在放電電荷作為測(cè)量局部放電量的方法。由于局部放電引起電荷轉(zhuǎn)移，在試驗(yàn)回路中就產(chǎn)生高頻電流脈沖，電流脈沖流經(jīng)檢測(cè)阻抗就變成電壓脈沖，電壓脈沖的波形和幅值可以用示波器來(lái)測(cè)量。電壓脈沖波的大小正比于視在放電量q，這個(gè)量的單位是pC（微微庫(kù)）。這種方法最初由英國(guó)電氣研究協(xié)會(huì)（ERA）提出，從70 年代起就得到國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）的推薦，現(xiàn)在在我國(guó)已被廣泛地采用。圖2-1 為脈沖電流法基本原理示意圖。L-單位長(zhǎng)度電纜的電感 C- 單位長(zhǎng)度電纜的電容 Cc-放電氣隙的電容 Cb-與氣隙串聯(lián)部分介質(zhì)的電容2.1.2 電纜中

4、局部放電測(cè)量對(duì)于電機(jī)線棒、套管、電容器以及絕緣材料等試樣，可以把試樣看作一個(gè)集中參數(shù)Cx，但對(duì)于長(zhǎng)電纜就不能看作集中參數(shù)。長(zhǎng)電纜中局部放電產(chǎn)生的脈沖電壓在終端可能產(chǎn)生反射或振蕩，這時(shí)局部放電等效電路就必需用分布參數(shù)來(lái)表示（如圖2-2 所示），局部放電的特性可以用分布參數(shù)的等效電路中出現(xiàn)的行波來(lái)表征，這種測(cè)量方法稱為行波法。L-單位長(zhǎng)度電纜的電感 C- 單位長(zhǎng)度電纜的電容 Cc-放電氣隙的電容 Cb-與氣隙串聯(lián)部分介質(zhì)的電容電纜缺陷處產(chǎn)生的局部放電脈沖將以一定的傳播速度沿電纜長(zhǎng)度傳播，并在末端發(fā)生反射，反射后繼續(xù)傳播，。行波檢測(cè)法是測(cè)量電纜終端檢測(cè)阻抗上局部放電產(chǎn)生的脈沖電壓幅值，或脈沖電壓產(chǎn)生

5、的視在放電電荷。為簡(jiǎn)化計(jì)算，可用電纜的特性阻抗ZC 來(lái)代替L 與C，等效電路如圖2-3 所示：當(dāng)氣隙發(fā)生放電時(shí)，脈沖電流ib 同時(shí)通過(guò)兩側(cè)特性阻抗ZC，因此在電纜終端也就是特性阻抗兩端出現(xiàn)的電壓為：U0=ibzc2 設(shè)一次放電時(shí)間為 0 t ，則電壓波所圍的面積為: Q 相當(dāng)于視在放電電荷。由此可見(jiàn)，A 正比于q。只要測(cè)出電纜終端電壓波所圍的面積就可計(jì)算出視在放電電荷。在內(nèi)部氣隙放電時(shí)，單個(gè)放電波形近似為一個(gè)方波如圖2-4 所示。這時(shí)在0 t 時(shí)間內(nèi)電壓幅值都保持為0 U ，因此上面式子可改寫(xiě)為：在這種情況下，可以用電纜終端出現(xiàn)的電壓幅值來(lái)表示視在放電電荷7。2.1.3 局部放電測(cè)試回路根據(jù)測(cè)

6、試回路的特點(diǎn)，行波檢測(cè)法可分為“直測(cè)法”和“平衡法”兩種。所謂直測(cè)法，指直接測(cè)量局部放電所產(chǎn)生的脈沖電流在檢測(cè)阻抗兩端響應(yīng)的脈沖電壓，有并聯(lián)法（檢測(cè)阻抗與耦合電容器串聯(lián)）與串聯(lián)法（檢測(cè)阻抗與電纜Cx 串聯(lián)）兩種。平衡法須要兩個(gè)檢測(cè)阻抗，一個(gè)與耦合電容器串聯(lián)，一個(gè)與電纜Cx 串聯(lián)，主要特點(diǎn)在抗外來(lái)干擾的能力強(qiáng)。Ck耦合電容器；Zd檢測(cè)阻抗；Zm阻塞阻抗；PDD測(cè)試儀器；HV高壓電源其中，阻塞阻抗Zm 亦稱高壓濾波器，它可抑制從試驗(yàn)電源側(cè)竄進(jìn)試驗(yàn)回路的干擾，也可阻止試樣的局部放電脈沖通過(guò)試驗(yàn)電源泄露掉。既有效地抑制來(lái)自電網(wǎng)的干擾，又較好地提高局部放電的檢測(cè)靈敏度。以上三種測(cè)試回路大同小異，不論哪種

7、測(cè)試回路，都是由電纜、耦合電容器（隔離電容器）Ck 以及檢測(cè)阻抗Zd 組成。耦合電容的作用是將試樣局部放電產(chǎn)生的脈沖信號(hào)耦合到檢測(cè)阻抗上去。在并聯(lián)測(cè)試回路中耦合電容器Ck 又起隔離工頻高壓的作用，使檢測(cè)阻抗處于低電位。耦合電容器在試驗(yàn)電壓下不允許產(chǎn)生局部放電，而且殘余的電感要足夠小，以免在測(cè)試回路中產(chǎn)生振蕩。檢測(cè)阻抗的作用是取樣，當(dāng)試樣產(chǎn)生局部放電時(shí)，測(cè)試回路中就有脈沖電流，于是檢測(cè)阻抗兩端就會(huì)出現(xiàn)脈沖電壓，這個(gè)電壓的幅值與波形是與局部放電的大小、快慢以及測(cè)試回路的各參數(shù)，特別是檢測(cè)阻抗有關(guān)。2.1.3.1 檢測(cè)阻抗檢測(cè)阻抗，也稱為輸入單元，主要作用是取得局部放電所產(chǎn)生的高頻脈沖信號(hào)，對(duì)試驗(yàn)電

8、壓的工頻及其諧波的低頻信號(hào)則予以抑制。檢測(cè)阻抗是連接試品與儀器主體部分的一個(gè)關(guān)鍵部件，對(duì)儀器的頻率特性與靈敏度有直接關(guān)系。常用的檢測(cè)阻抗有RC 型和RCL 型兩種如圖2-6 所示：電容Cd 主要由至儀器主體連接電纜的電容、放大器輸入電容等組成。當(dāng)試樣產(chǎn)生局部放電時(shí)，試樣兩端有電荷變化為qa，如果試樣兩端不接測(cè)試回路，則試樣兩端的電壓變化為x=qacx (2-5)在上述測(cè)試回路中試樣兩端的電壓變化為由于這個(gè)脈沖電壓的上升時(shí)間很短，在上述測(cè)試回路中Ck、Zd 上電壓初始值都可以看作與其電容量成反比，這時(shí)檢測(cè)阻抗兩端的電壓初始值為式中， CT=Cx1+CdCk+Cd ,Cx 為試樣的電容（pF），C

9、k 為耦合電容（pF），Cd 檢測(cè)阻抗的電容（pF），qa 視在放電電荷（pC）從式（2-7）可以看出以下幾點(diǎn)：1） 當(dāng)測(cè)試參數(shù)已定之后，Ud 與qa 成正比，因此可以用檢測(cè)阻抗兩端的電壓來(lái)代替放電量。2） 當(dāng)試樣的電容量增大時(shí)，Ud 減小，因此對(duì)于大電容量的試樣如電容器、長(zhǎng)電纜等若要測(cè)得較小的放電量就需要測(cè)試儀器具有更高的靈敏度。3） 在測(cè)試儀器的靈敏度一定時(shí)，增大Ck 或減小Cd 可以提高測(cè)試靈敏度。但Cd受引線分布電容所限，在調(diào)諧回路中還受調(diào)諧條件所限。在串聯(lián)回路中，增大Ck 就會(huì)抬高檢測(cè)阻抗兩端的工頻電壓，從安全和放大器正常工作的要求出發(fā)不允許在檢測(cè)阻抗兩端出現(xiàn)高的工頻電壓。而且Ck

10、增大通過(guò)檢測(cè)阻抗的電流也要增大，因此檢測(cè)阻抗的容量也要相應(yīng)地增大7。2.1.3.2 放大器從檢測(cè)阻抗取得的局部放電信號(hào)是很微小的，例如當(dāng)試樣電容為10-6F，放電量為10-12C 時(shí)，試樣兩端電壓變化約為1V，而且獲得的檢測(cè)脈沖信號(hào)中混有數(shù)值相對(duì)可能高得多的工頻電壓或其諧波分量。為了只放大局部放電脈沖信號(hào)，放大電路一般由高通濾波器及適當(dāng)頻帶寬度的放大器組成。放大器對(duì)顯示的脈沖波形、響應(yīng)特性、靈敏度及噪聲性能等都有直接影響。放大器要低噪聲（信/噪比應(yīng)不小于2：1）、高放大倍數(shù)（增益在80dB 左右），頻帶要與測(cè)試回路的頻帶匹配。根據(jù)放大器的頻率特性，可將放大器分為兩類，如圖2-7（a）、（b）所

11、示：f1-頻帶下限頻率 f2-頻帶上限頻率 f0-諧振頻率 f-頻帶寬度1、寬帶及低頻放大器頻帶的下限頻率f1 一般為數(shù)kHz（3dB 點(diǎn)），以阻止工頻及其諧波電壓侵入。寬帶放大器的上限頻率f2一般取一至數(shù)十MHz（3dB點(diǎn)）；而低頻放大器的f2一般為（100300）kHz（3dB 點(diǎn)）。寬帶放大器一般與RC 型檢測(cè)阻抗相配，而低頻放大器一般與RCR 型檢測(cè)阻抗相配8。寬帶放大器由于易受外界噪聲影響，限制了它的廣泛應(yīng)用。僅在少數(shù)場(chǎng)合（例如行波法定位）下獲得應(yīng)用。低頻放大器受外界干擾的影響較小，易獲得高增益，靈敏度仍較高，故成為脈沖電流法測(cè)試儀主要采用的放大器類型。2、 調(diào)諧放大器又分為窄頻帶與

12、中頻帶兩種方式。窄頻帶放大器主要在無(wú)線電干擾電壓法（RIV 法）中應(yīng)用。因頻帶窄（約10 kHz），中心頻率f0 可調(diào)節(jié)，以避開(kāi)外干擾大的頻域，故有實(shí)用意義。但其包絡(luò)線范圍大，分辨率差，其脈沖分辨時(shí)間可達(dá)200s 以上，而且脈沖極性不能判別，我國(guó)應(yīng)用較少8。中頻帶調(diào)諧放大器是針對(duì)窄帶放大器的分辨率太低所進(jìn)行的改良，隨著f 頻帶展寬至100kHz 左右，脈沖分辨率有改善，但仍不能判別放電脈沖波的極性。在實(shí)際測(cè)量中，由于測(cè)試裝置對(duì)脈沖信號(hào)總是要有一定的時(shí)間響應(yīng)，致使最終測(cè)得的脈沖電壓幅值與檢測(cè)阻抗和放大器的頻率響應(yīng)都有關(guān)。2.2 變頻諧振技術(shù)單位長(zhǎng)度圓形單芯電纜的電容8式中：0真空介電常數(shù)，0 =

13、8.86×1012 (F/m)； 絕緣材料的相對(duì)介電常數(shù)，擠塑絕緣常用絕緣材料的（相對(duì)）介電常數(shù)見(jiàn)表2-1；e D 絕緣外徑（不包括外半導(dǎo)電屏蔽層厚度）；c D 線芯導(dǎo)體外徑（包括線芯表面半導(dǎo)電屏蔽層厚度）。與其它電工產(chǎn)品相比，電纜的電容量很大。采用傳統(tǒng)的工頻試驗(yàn)變壓器笨重、龐大，且大電流的工作電源在現(xiàn)場(chǎng)不易取得，因此一般都采用串聯(lián)諧振交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備。其輸入電源的容量能顯著降低，重量減輕，便于使用和運(yùn)輸。初期多采用調(diào)感式串聯(lián)諧振設(shè)備（50Hz），但存在自動(dòng)化程度差、噪音大等缺點(diǎn)。因此現(xiàn)在大都采用調(diào)頻式串聯(lián)諧振試驗(yàn)設(shè)備，可以得到更高的品質(zhì)數(shù)（Q 值），并具有自動(dòng)調(diào)諧、多重保護(hù)，以及低

14、噪音、靈活的組合方式（單件重量大為下降）等優(yōu)點(diǎn)。綜合國(guó)內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，選擇合適的試驗(yàn)頻率范圍是個(gè)比較重要的問(wèn)題。國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議第21、09工作組發(fā)布的試驗(yàn)導(dǎo)則，建議頻率范圍為30300Hz。串聯(lián)諧振亦稱電壓諧振。串聯(lián)變頻諧振試驗(yàn)的工作原理如圖2-8所示。（1） 變頻電源：頻率在30300Hz連續(xù)可調(diào)的功率源。（2） 勵(lì)磁變壓器：用于給電感、電容諧振系統(tǒng)提供能量的變壓，特點(diǎn)是變壓器的鐵芯特性能適應(yīng)較寬頻率下的電壓響應(yīng)，與變頻源配套使用。（3） 諧振電抗器：用于同試品電容進(jìn)行諧振，以獲得高電壓（大電流）的電抗器。規(guī)格有：30H/20kV/2A、40H/40kV/3A等，一般配13個(gè)可根據(jù)需要串并

15、組合（4） 電容分壓器：用于精確測(cè)量試品端所加電壓值。圖中，交流220V、50Hz 電源經(jīng)變頻器輸出30300Hz 頻率可調(diào)的電壓，輸入勵(lì)磁變壓器T，升壓至02000V，再經(jīng)諧振電抗器L (可以是串并聯(lián)組合的電抗器) 和被試電纜Cx，構(gòu)成高壓主諧振回路，電容分壓器為純電容式，用來(lái)測(cè)量試驗(yàn)電壓，其中，C1 、C2 分別為電容分壓器的高壓臂和低壓臂。串聯(lián)變頻諧振試驗(yàn)原理的等效電路如圖2-9所示。R為高壓試驗(yàn)回路等效電阻，C為被試電纜、電容分壓器及引線分布電容等綜合電容之和，簡(jiǎn)稱為試品電容。在這樣的R、L、C串聯(lián)回路中，當(dāng)變頻電源的頻率f 逐步升高時(shí)，諧振電抗器的感抗XL = 2fL 逐步增大，而試

16、品電容的容抗XC = 1/ (2fC) 隨著頻率f 的增大，反而逐步減小。當(dāng)達(dá)到電容中的某一頻率時(shí)，回路中的感抗與容抗相等(XL = XC)，電感中的電磁場(chǎng)能量與試品電容中的電場(chǎng)能量相互來(lái)回反饋補(bǔ)償，試品所需的無(wú)功功率全部由電抗器供給，電源只提供回路的有功損耗。此時(shí)，電路達(dá)到諧振狀態(tài)，諧振頻率為 f = 12LC (2-9)設(shè)回路電流為I，則勵(lì)磁電壓 UT = IR (2-10)試品電容的容抗產(chǎn)生的電壓,即試驗(yàn)輸出電壓為 UC = I XC = I/(2fC) (2-11)品質(zhì)因數(shù)Q 即試品所獲得的容量與勵(lì)磁變壓器輸出容量之比，在串聯(lián)諧振回路中可用試品電容上的電壓值與勵(lì)磁變壓器的輸出電壓值之比

17、代替，則品質(zhì)因數(shù)Q為試驗(yàn)輸出電壓為 UC=Q UT (2-13)由上述可知，只要適當(dāng)增大諧振電抗器的電感量L，就可以在較小的勵(lì)磁電壓UT下，使被試電纜Cx上產(chǎn)生幾十倍于UT的試驗(yàn)輸出電壓。串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)：串聯(lián)諧振時(shí)諧振式電流濾波電路，能改善電源電壓波形畸變，獲得很好的正弦電壓波形，有效防止諧波尖峰對(duì)被試品的傷害。在串聯(lián)諧振狀態(tài)，當(dāng)被試品的絕緣弱點(diǎn)被擊穿時(shí)，電路立即失諧，回路電流迅速下降為正常試驗(yàn)電流的數(shù)十分之一（1/Q）。而采用并聯(lián)諧振或試驗(yàn)變壓器方式做耐壓試驗(yàn)，擊穿后的電流立即上升幾十倍以上。兩者相比，擊穿電流相差數(shù)百倍，所以，串聯(lián)諧振耐壓既能有效地找出絕緣弱點(diǎn)，又不存在大短路電流燒

18、傷故障點(diǎn)的隱患。發(fā)生閃絡(luò)擊穿時(shí)，因失去了諧振條件，除短路電流立即下降外，高電壓也立即消失，電弧立即熄滅。且諧振電壓再建立時(shí)間較長(zhǎng)，很容易在再次達(dá)到閃絡(luò)電壓前斷開(kāi)激勵(lì)電源。2.3 放電量的校準(zhǔn)在局部放電測(cè)量中測(cè)試儀器上出現(xiàn)的信號(hào)（脈沖幅值），究竟代表多大的放電量，需要通過(guò)放電量的校準(zhǔn)才能確定。電測(cè)法局部放電檢測(cè)系統(tǒng)的定量校正是根據(jù)視在放電量的定義，如果定量校正試品Cx產(chǎn)生的局部放電量，可以用幅值為U0的方波電壓源串聯(lián)小電容C0組成人工模擬支路并將產(chǎn)生的放電量q0注入與Cx兩端，此注入的電荷量為q0 =U0C0，這時(shí)在局部放電檢測(cè)儀的顯示器上可測(cè)得脈沖高度H0，則放電量的分度系數(shù)為 K0 = q0

19、 /H0 (2-14)經(jīng)過(guò)校正后，應(yīng)保持檢測(cè)系統(tǒng)連接回路不變以及系統(tǒng)的放大倍數(shù)等其它參數(shù)都不改變，即保持檢測(cè)系統(tǒng)分度系數(shù)不變。曲調(diào)校正用的人工模擬支路后，對(duì)試品按試驗(yàn)規(guī)程施加試驗(yàn)電壓。當(dāng)試品產(chǎn)生放電時(shí)，在顯示器上讀得的脈沖高度為H ，則試品的視在放電量為 q 0 = K0 H (2-15)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7354-87局部放電測(cè)量推薦了直接法和平衡法測(cè)量回路的直接校正電路，如圖 所示。如果將人工模擬支路產(chǎn)生的放電量q0注入檢測(cè)阻抗Zd兩端稱為間接校正，采用間接校正方法得到的分度系數(shù)進(jìn)行放電量標(biāo)定時(shí)，實(shí)際的放電量是分度系數(shù)K0、回路衰減系數(shù)Kl以及脈沖高度H 三者的乘積，其中回路衰減系數(shù)Kl通常以測(cè)

20、量方式求得，其方法是：采用間接校正回路測(cè)得分度系數(shù)K ，采用直接校正回路測(cè)得分度系數(shù)K ，則Kl = K/ K 且 Kl >1 (2-16)2.3.1 直接校準(zhǔn)將已知電荷量 Q0 注入試品兩端稱為直接校準(zhǔn)，其目的是直接求得指示系統(tǒng)和以視在放電量Q 表征的試品內(nèi)部放電量之間的定量關(guān)系，即求得換算系數(shù)K。這種校準(zhǔn)方式是由GB/T7354-2003 推薦的。直接法和平衡法測(cè)量回路的直接校準(zhǔn)電路，如圖2-10 所示，其方法是：接好整個(gè)試驗(yàn)回路，將已知電荷量q0=U0C0 注入試品兩端，則指示系統(tǒng)響應(yīng)為L(zhǎng)N。取下校準(zhǔn)方波發(fā)生器，加電壓試驗(yàn)，當(dāng)試品內(nèi)部放電時(shí)，指示系統(tǒng)響應(yīng)為L(zhǎng)X，此時(shí)可換算系數(shù)為：

21、KH=LxLN10(N1-N2) (2-17)式中：N1 為局部放電儀放大器測(cè)量時(shí)的倍率檔位（15），N2 為局部放電儀校正時(shí)的檔位（15）（此時(shí)倍率為每檔10 倍，第5 檔為放大倍數(shù)最大，否則應(yīng)為N2- N1）。則測(cè)試的視在放電量Q 為： Q= U0C0KH (2-18)式中：Q 為視在放電量，pC；U0 為方波電壓幅值，V；C0 為電容，pF；KH 為換算系數(shù)。為了使校準(zhǔn)保證有一定的精度，C0 必須滿足：式中：Cm 為測(cè)量阻抗兩端的等值電容。2.3.2 間接校準(zhǔn)將已知電荷量 Q0 注入測(cè)量阻抗Zm 兩端稱為間接校準(zhǔn)，其目的是求得回路衰減系數(shù)K1，并由校準(zhǔn)脈沖相比較而直接讀出放電量值。直接法

22、和平衡法測(cè)量回路的間接校準(zhǔn)電路，如圖2-11 所示。圖2-11 中的是高壓對(duì)地的總雜散電容，其值隨試品和試驗(yàn)環(huán)境的不同而變化，是個(gè)不易測(cè)得的不定值。因此，通常以測(cè)量的方式求得回路衰減系數(shù)K1，其方法是：接好整個(gè)試驗(yàn)回路，將已知電荷量Q0 注入測(cè)量阻抗Zm 兩端，則指示系統(tǒng)響應(yīng)為 。再以一等值的已知電荷量Q0 注入試品Cx 兩端，則指示系統(tǒng)響應(yīng)為 。這兩個(gè)不同的響應(yīng)之比即為回路衰減系數(shù)K1，即： K1='>1 (2-21)則視在放電量： Q= U0C0K1 (2-22)直接校準(zhǔn)時(shí)，加電壓試驗(yàn)的校準(zhǔn)方波發(fā)生器需脫離試驗(yàn)回路，不能與試品內(nèi)部放電脈沖直觀比較。間接法校準(zhǔn)時(shí)，校準(zhǔn)方波發(fā)生器

23、可接在試驗(yàn)回路并能與試品內(nèi)部放電脈沖進(jìn)行直觀比較。2.4 干擾抑制在局部放電測(cè)量中，往往由于外部干擾信號(hào)的影響而使測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生誤判斷，甚至?xí)箿y(cè)試無(wú)法進(jìn)行，因此有效地消除和抑制干擾是局部放電測(cè)量的重要環(huán)節(jié)。局部放電測(cè)量時(shí)的干擾主要有以下幾種形式13：a 電源網(wǎng)絡(luò)的干擾。b各類電磁場(chǎng)輻射的干擾。c 實(shí)驗(yàn)回路接觸不良、各部位電暈及試驗(yàn)設(shè)備的內(nèi)部入電。d接地系統(tǒng)的干擾。e 金屬物體懸浮電位的放電。干擾的抑制措施：（1） 各個(gè)通道間盡可能拉開(kāi)一定的距離，特別要避免通過(guò)高阻相連。 例如多路信號(hào)傳遞時(shí)本可共用一個(gè)集成片子，為避免不同通道間干擾最好分別選用幾個(gè)片子1。（2） 采用單點(diǎn)接地。多點(diǎn)接地時(shí)容易在地

24、線回路上有環(huán)流引起共模干擾。各個(gè)部件、單元均自成回路，不要共用地線，特別是數(shù)字電路和模擬電路的地線更需分開(kāi)，以防止相互間的共模干擾1。（3） 隔離。信號(hào)通過(guò)一定的隔離措施再傳遞到另一單元，以避免各單元間的相互干擾。常用的隔離方式有：隔離變壓器、光電耦合器、光電光纖信號(hào)傳輸。（4） 高壓引線選用較粗的銅導(dǎo)線，在接線處均套上均壓罩，以保證在被試品上發(fā)生局部放電是高壓導(dǎo)線無(wú)電暈放電。（5） 為了防止電源噪聲流入到測(cè)量回路來(lái)，以及被試品局放脈沖流到電源去，在電源和測(cè)量回路間接入一個(gè)低通濾波器。它不但可以濾去從電源來(lái)的高頻干擾信號(hào)，而且還可以改善電壓波形和阻止試樣中局放信號(hào)被變壓器入口對(duì)地分布電容所短路

25、。（6） 屏蔽技術(shù)。通常用金屬材料或磁性材料把所需屏蔽的區(qū)域包圍起來(lái)，使屏蔽體內(nèi)外的“場(chǎng)”相互隔離。另外，工控機(jī)采用屏蔽機(jī)箱。機(jī)箱的屏蔽材料一般采用銅板、鐵板、鋁板、涂鋅板等，厚度約為2.20.8mm。這些金屬板對(duì)電場(chǎng)、高頻磁場(chǎng)和電磁場(chǎng)的屏蔽效能都很大，可達(dá)到160dB1。（7） 平均技術(shù)。這是用軟件即數(shù)據(jù)處理的方法抑制干擾，主要是隨機(jī)性干擾。采用平均技術(shù)需確定采樣率、每次采樣樣本的容量以及樣本數(shù)，而這些采樣值的采樣周期必須是嚴(yán)格相同的。（8） 濾波技術(shù)。使用各種帶通濾波器可有效地消除和抑制連續(xù)的周期性干擾。帶寬和中心頻率的選擇視干擾信號(hào)的頻帶而定。窄帶抗干擾性好，能抑制通頻帶以外的干擾信號(hào)，

26、但也容易造成信號(hào)某些頻率成分的過(guò)分丟失；寬帶雖可測(cè)得信號(hào)的頻率成分比較豐富，但又不利于抑制干擾。除了硬件濾波外，還可利用數(shù)字濾波技術(shù)抑制干擾，主要針對(duì)連續(xù)的周期性干擾，可用于局部放電脈沖信號(hào)的監(jiān)測(cè)中。詳細(xì)介紹見(jiàn)第四章小波去噪技術(shù)。抑制干擾措施很多。有些干擾，在變電所現(xiàn)場(chǎng)要完全消除往往是不可能的。實(shí)際試驗(yàn)時(shí)只要將干擾抑制在某一水平以下，能有效測(cè)量試品內(nèi)部的局部放電就可以了。2.5 電纜長(zhǎng)度測(cè)量與局部放電定位電力電纜長(zhǎng)度測(cè)量與局部放電定位的主要方法是行波法，它切實(shí)可靠，在我國(guó)許多電纜廠已廣泛應(yīng)用。行波法基本原理：向待測(cè)電纜注入一低壓脈沖，通過(guò)接收阻抗不匹配點(diǎn)（故障點(diǎn)和電纜尾端）的反射回波來(lái)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度

27、測(cè)量和故障點(diǎn)定位。在電纜檢測(cè)端注入校正脈沖波，利用檢測(cè)儀監(jiān)視波的傳播情況，見(jiàn)圖2-12。在時(shí)間t1 注入校正脈沖，此時(shí)檢測(cè)儀出現(xiàn)一個(gè)波形，為注入脈沖，該脈沖沿電纜全長(zhǎng)傳播到遠(yuǎn)端，反射，再沿電纜傳播到檢測(cè)端。在t2 時(shí)檢測(cè)儀上出現(xiàn)第二個(gè)波形。此后脈沖波會(huì)繼續(xù)反復(fù)傳播，以等間隔在t3，t4，出現(xiàn)波形，直到逐步衰減到不能識(shí)別為止。顯然，時(shí)間間隔t2-t1（或t3-t2 等等）相當(dāng)于脈沖波傳播經(jīng)過(guò)兩倍電纜長(zhǎng)度的時(shí)間量，由此可檢測(cè)出電纜的長(zhǎng)度L。 L =V ×(t2 t1) / 2 (2-23)其中V 為電纜中行波的傳播速度，僅與電纜的絕緣介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)， v=300/rms（對(duì)于交聯(lián)聚乙烯絕緣

28、r =2.3）；t2-t1 為兩倍電纜時(shí)間。在檢測(cè)到電纜局放時(shí)，如果能對(duì)局部放電源進(jìn)行定位，那么局部放電活動(dòng)測(cè)量的實(shí)效性就會(huì)大大提高。定位有單端定位和雙端定位兩種方法，定位原理同上述的長(zhǎng)度測(cè)量。2.5.1 電纜局部放電單端定位法當(dāng)局部放電發(fā)生時(shí)，局放脈沖從放電點(diǎn)向電纜兩側(cè)傳播。其中一個(gè)入射波經(jīng)過(guò)沿電纜線的衰減和畸變后直達(dá)測(cè)量端，由檢測(cè)回路響應(yīng)后，經(jīng)檢測(cè)阻抗進(jìn)入檢測(cè)裝置放大并顯示，稱為直達(dá)脈沖，另一個(gè)反向傳播的放電脈沖先到達(dá)遠(yuǎn)端發(fā)生反射，反射波沿電纜全長(zhǎng)L 傳播到達(dá)測(cè)量端經(jīng)檢測(cè)回路顯示，稱為反射脈沖，如圖2-13 所示：如果直達(dá)脈沖和反射脈沖都能被識(shí)別，就可很容易地確定局部放電位置。設(shè)直達(dá)脈沖到

29、達(dá)檢測(cè)儀的時(shí)間為t1，反射脈沖到達(dá)檢測(cè)儀的時(shí)間為t2，則由兩個(gè)脈沖的時(shí)間差T可確定局放位置： Lend=v×T2 (2-24)其中， V 為電纜中行波的傳播速度， 僅與電纜的絕緣介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，v=300/rms（對(duì)于交聯(lián)聚乙烯絕緣r =2.3）；T =t2-t1 為直達(dá)脈沖與反射脈沖到達(dá)檢測(cè)儀的時(shí)間差。2.5.2 利用同步收發(fā)儀進(jìn)行電纜局部放電雙端定位局部放電單端定位法步驟簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于反射的脈沖太弱，或存在其他反射脈沖、噪音以及波形失真帶來(lái)的干擾，使用這種簡(jiǎn)單的單端測(cè)量方法，比較難實(shí)現(xiàn)局放點(diǎn)的定位。因此，如果第二個(gè)脈沖（反射脈沖）能夠明顯強(qiáng)于噪音信號(hào)，定位就會(huì)

30、容易得多。在測(cè)量時(shí)，為了增強(qiáng)反射脈沖，使之能夠從背景噪音中突顯出來(lái)，可以使用同步收發(fā)儀。該儀器包括一套放電觸發(fā)單元和一個(gè)脈沖發(fā)生器，其基本工作原理是利用放電觸發(fā)單元探測(cè)到一個(gè)小的脈沖后，再利用脈沖發(fā)生器注入一個(gè)很大的脈沖，這樣便可確保在電纜的測(cè)量端能夠檢測(cè)到一個(gè)“反射”的脈沖。這種定位方法非常簡(jiǎn)單，只要局部放電脈沖清晰，且使用同步收發(fā)儀時(shí)方法規(guī)范，定位結(jié)果就會(huì)清晰明確。2.6 本章小結(jié)本章主要論述了電纜絕緣檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理。介紹了檢測(cè)長(zhǎng)電纜局部放電的行波法，給出了三種常見(jiàn)的局部放電檢測(cè)回路，討論了不同類型的檢測(cè)阻抗和放大器特性。詳細(xì)說(shuō)明了串聯(lián)變頻諧振試驗(yàn)的工作原理并總結(jié)了利用串聯(lián)變頻諧

31、振電源進(jìn)行耐壓試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)。描述了校準(zhǔn)放電量的直接校準(zhǔn)方法和間接校準(zhǔn)方法。討論了局部放電測(cè)量中的干擾形式及抑制措施。最后基于行波測(cè)距原理進(jìn)行了電纜長(zhǎng)度測(cè)量及局部放電點(diǎn)定位的研究。第三章 檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)用于檢測(cè)高壓電纜內(nèi)的絕緣層的局部放電情況，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)防性實(shí)驗(yàn)，對(duì)電纜絕緣缺陷進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估。主要由交流耐壓試驗(yàn)和局放檢測(cè)兩種手段完成，即在交流耐壓實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)局部放電檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)電力電纜的絕緣狀況進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行定位。3.1 檢測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基本功能框圖如圖 3-1 所示：圖中，變頻諧振電源及其附屬設(shè)備用于向被試電纜提供試驗(yàn)電壓，電容式分壓器屬于變頻試驗(yàn)設(shè)備

32、的一個(gè)組成部分。在試驗(yàn)電壓允許的范圍內(nèi)，分壓器能夠提供100V300V的試驗(yàn)電壓輸出，用于測(cè)量或反饋控制。 基本參數(shù)如下：變頻電源，額定輸入：三相AC380V±15%，50Hz；額定輸出：?jiǎn)蜗啵?350V連續(xù)可調(diào)，50kW150kW，正弦波，不穩(wěn)定度1%；頻率要求：范圍30300Hz，調(diào)節(jié)細(xì)度0.1Hz，不穩(wěn)定度0.01Hz；滿載連續(xù)工作時(shí)間60min。勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)：額定容量15kVA；額定電壓350V/400V/450V；額定電流111A143A；局部放電10pC(額定電壓下，高壓側(cè)出口處測(cè)量)；諧振工作制下，連續(xù)運(yùn)行60min。調(diào)諧電抗器：額定電壓120kV；額定容量2400

33、kvar；品質(zhì)因數(shù)50(50Hz)； 局部放電10pC。電容式分壓器：額定電壓120kV；電容量標(biāo)稱值2500pF；分壓比標(biāo)稱值600：1；局部放電10pC。電纜試品為交聯(lián)聚乙烯電纜(XLPE)。檢測(cè)阻抗為局部放電的取樣部件。檢測(cè)裝置包含兩部分：高頻信號(hào)放大器主要對(duì)檢測(cè)阻抗上測(cè)得的信號(hào)進(jìn)行高頻帶通濾波放大，使信號(hào)能夠達(dá)到測(cè)量電路允許的電平范圍，并且不出現(xiàn)明顯的失真或時(shí)間延遲；低通有源濾波主要對(duì)檢測(cè)阻抗上測(cè)得的信號(hào)進(jìn)行低通濾波，以得到較好的工頻信號(hào)。數(shù)據(jù)采集單元將測(cè)量結(jié)果上傳至上位計(jì)算機(jī)并接受上位計(jì)算機(jī)的控制。后臺(tái)分析與評(píng)估軟件是系統(tǒng)的核心部分，完成與采集單元的通信，對(duì)采集單元傳過(guò)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行分

34、析處理，得到需要的信息，生成必要的譜圖，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定位分析。下面著重講述檢測(cè)阻抗設(shè)計(jì)、信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)采集單元的設(shè)計(jì)，后臺(tái)分析與評(píng)估軟件在第四章中專門(mén)進(jìn)行論述。3.2 檢測(cè)阻抗設(shè)計(jì)3.2.1 RC 檢測(cè)阻抗概述檢測(cè)阻抗的類型及參數(shù)除了和整個(gè)儀器的通頻帶（或頻率響應(yīng)）和檢測(cè)脈沖波形等有關(guān)外，與放大器的匹配同樣是重要的，對(duì)于電容量較大的電纜更是如此?？紤]到RCL 檢測(cè)阻抗檢測(cè)到的信號(hào)呈衰減振蕩以及與寬頻帶放大器的匹配問(wèn)題，本設(shè)計(jì)采用RC 檢測(cè)阻抗。接RC 檢測(cè)阻抗的測(cè)試回路如圖3-2 所示。當(dāng)電纜上的局部放電很快消失后，檢測(cè)阻抗上的電壓Ud 不能馬上消失，Cd 上電壓經(jīng)電阻d R 放電

35、，故d U 按指數(shù)關(guān)系衰減，即式中d 為檢測(cè)回路的衰減系數(shù)，它是檢測(cè)回路時(shí)間常數(shù)d 的倒數(shù)，即d=1dd=1CtRd式中， C t 為調(diào)諧電容，即檢測(cè)阻抗兩端上的總電容。Ct=Cd+CK.CxCK.Cx RC 型檢測(cè)阻抗上的電壓是非周期性的單向脈沖，每個(gè)脈沖與絕緣內(nèi)部局部放電脈沖一一對(duì)應(yīng)。脈沖持續(xù)時(shí)間短、分辨率高。d 愈大，分辨率愈高。3.2.2 RC 檢測(cè)阻抗參數(shù)確定及其信號(hào)分析已知 Ck2500（pF），取Cd1（nF），R2（），被屏蔽盒包起來(lái)的檢測(cè)阻抗外形如圖3-3 所示：圖3-3 檢測(cè)阻抗外形（1） 低頻（30Hz300Hz）信號(hào)分壓比分別取頻率30Hz 和300Hz，分壓比為： K

36、300 =106000， K 30 =10K300 。故，在電壓等級(jí)為110kV 情況下，頻率分別為30Hz 和300Hz 時(shí)，檢測(cè)阻抗上分壓分別為：（2）局部放電脈沖信號(hào)其中， CT=Cx1+CdCk+Cd當(dāng)電纜長(zhǎng)為300 米時(shí)，當(dāng)電纜長(zhǎng)度為8 公里時(shí)，Cx = 0.17F / km 8000m = 1.36FCv = 1.9FUdm = q( pC)×5.3×10 4 (mV)3.3 信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)從檢測(cè)阻抗上獲得的信號(hào)分兩路經(jīng)過(guò)檢測(cè)裝置，分別得到工頻和高頻脈沖信號(hào)，再傳給數(shù)據(jù)采集單元。檢測(cè)裝置包括局部放電脈沖信號(hào)提取電路和工頻信號(hào)提取電路。3.3.1 局部放電脈沖信

37、號(hào)提取采用隔離緩沖放大器和前置放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)局部放電脈沖信號(hào)的提取。串聯(lián)變頻諧振電源的頻率范圍為30300Hz，在高壓試驗(yàn)中，為避免工頻信號(hào)對(duì)局部放電脈沖信號(hào)的影響，需要將工頻及其諧波濾除，同時(shí)考慮定位和檢測(cè)靈敏度的需求，將放大器的截止頻率定為10kHz20MHz，放大倍數(shù)為30。其中隔離緩沖放大器主要實(shí)現(xiàn)電氣隔離功能，放大倍數(shù)設(shè)置為1，前置放大器放大倍數(shù)為30。試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)存在多種干擾，局部放電脈沖信號(hào)的提取受環(huán)境影響比較大，因此，在放大器的外圍加以屏蔽，減少外界環(huán)境的影響，同時(shí)選取低噪聲的放大器，避免放大器本身對(duì)局部放電信號(hào)的干擾。局部放電檢測(cè)放大器如圖3-4 所示：圖3-4 局部放電檢測(cè)放大器

38、3.3.2 工頻信號(hào)提取3.3.2.1 低通有源濾波器概述有源濾波器實(shí)際上是一種具有特定頻率響應(yīng)的放大器。一般由集成運(yùn)放與RC 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，它具有體積小、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，由于集成運(yùn)放的增益和輸入阻抗都很高，輸出阻抗很低，故有源濾波器還兼有放大與緩沖作用。低通濾波器的特點(diǎn)是使低頻信號(hào)（或直流）成分通過(guò)、抑制或衰減高頻信號(hào)，主要用于削弱高次諧波或頻率較高的干擾和噪聲信號(hào)。低通濾波器的主要技術(shù)指標(biāo)14：(1)通帶增益Avp通帶增益是指濾波器在通頻帶內(nèi)的電壓放大倍數(shù)，如圖 3-5 所示。性能良好的LPF通帶內(nèi)的幅頻特性曲線是平坦的，阻帶內(nèi)的電壓放大倍數(shù)基本為零。(2)通帶截止頻率fp其定義與放大電

39、路的上限截止頻率相同，見(jiàn)圖3-5。通帶與阻帶之間稱為過(guò)渡帶，過(guò)渡帶越窄，說(shuō)明濾波器的選擇性越好。3.3.2.2 二階低通有源濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)二階LPF 的電路圖如圖3-6 所示，幅頻特性曲線如圖3-7 所示。（1）通帶增益當(dāng) f = 0 時(shí)，各電容器可視為開(kāi)路，通帶內(nèi)的增益為Avp=1+RfR1（2）二階低通有源濾波器傳遞函數(shù)根據(jù)圖 3-6 可以寫(xiě)出聯(lián)立求解3-10、3-11 和3-12 三式，可得濾波器的傳遞函數(shù) (3)通帶截止頻率將 s 換成jw，令w0 = 2 f 0 =1 (RC)可得當(dāng)f=fp 時(shí)，上式分母的模解得截止頻率：變頻諧振電源的頻率范圍為30300Hz，本設(shè)計(jì)將截止頻率確定為

40、300Hz，通帶放大倍數(shù)為2.8，即fp =300Hz， A vp =2.8。選擇集成運(yùn)放的型號(hào)為A741，取C = 4.3 F ，代入式子3-16得R = 45.65（取標(biāo)稱值為45.3精度為1的金屬膜電阻），取 R1 =1K，由式子3-9得Rf =1.8K（直接取標(biāo)稱值為1.8K精度為1的金屬膜電阻）。檢測(cè)裝置如圖3-8所示。圖3-8 檢測(cè)裝置圖3.4 數(shù)據(jù)采集單元3.4.1 數(shù)據(jù)采集概述當(dāng)要對(duì)一個(gè)高頻信號(hào)（比如高達(dá) 100 MHz 的波形）進(jìn)行采集和處理的時(shí)候，通常會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)高速或者超高速硬件采集電路，包括放大部分、濾波部分、A/D 和D/A 轉(zhuǎn)換部分等，這種電路的要求非常高，要求邊采集

41、邊存儲(chǔ)，電路速度高，而且要考慮各種輻射干擾等，比較困難，同時(shí)目前市場(chǎng)上成品價(jià)格很難承受。并且根據(jù)采樣定理，采樣頻率F 應(yīng)等于或大于被采樣信號(hào)的最高頻率f 的2 倍，即F2f。考慮到實(shí)際恢復(fù)波形的低通濾波器不可能具有完全理想的特性，為了正確恢復(fù)信號(hào)，通常取F(2.55)f 或更高。當(dāng)采樣的信號(hào)高達(dá)100 MHz 時(shí)，就應(yīng)該達(dá)到500 MHz 的采樣率15。3.4.2 DSO 充當(dāng)數(shù)據(jù)采集單元本系統(tǒng)使用數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSO）充當(dāng)數(shù)據(jù)采集單元。除了價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)外，與一般意義上的硬件處理器相比沒(méi)有了A/D 和D/A 轉(zhuǎn)換過(guò)程，使處理的精度和速度都有了明顯的提高。DSO 的幾個(gè)指標(biāo)：（1） 通道數(shù)。本

42、系統(tǒng)需要同時(shí)顯示工頻和高頻局放脈沖信號(hào)，因此數(shù)字示波器應(yīng)不少于兩個(gè)通道。（2） 采樣頻率。定義為每秒采樣次數(shù)（S/s）。示波器的采樣速率越快，所顯示的波形的分辨率和清晰度就高，重要信息和事件丟失的概率就越小。為滿足局部放電點(diǎn)定位的要求，本系統(tǒng)要求采樣頻率不低于2GHz。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，電纜當(dāng)中電磁波的傳播速度約為真空光速的1/2-2/3 左右，基本在15cm-20cm/ns 之間，2GHz 的采樣率能夠保證測(cè)距精度在7.5cm-10cm 之間。（3） 帶寬。帶寬一般定義為正弦輸入信號(hào)幅度衰減到-3dB，即70.7%時(shí)的頻率。帶寬決定示波器對(duì)信號(hào)的基本測(cè)量能力，隨著信號(hào)頻率的增加，示波器對(duì)信號(hào)的準(zhǔn)

43、確顯示能力將下降，如果沒(méi)有足夠的帶寬，示波器將無(wú)法分辨高頻變化，幅度將出現(xiàn)失真，邊緣將會(huì)消失，細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)將被丟失。決定示波器帶寬的一個(gè)有效的經(jīng)驗(yàn)法則是“5 倍準(zhǔn)則”，即將要測(cè)量的信號(hào)最高頻率分量乘以5，這能保證在測(cè)量中獲得高于2%的精度。本系統(tǒng)要求DSO 帶寬不少于200MHz。（4） 存儲(chǔ)深度。任何一個(gè)采集系統(tǒng)的存儲(chǔ)長(zhǎng)度都是有限的，存儲(chǔ)長(zhǎng)度長(zhǎng)有利于得到更多的信號(hào)樣本，這對(duì)局部放電測(cè)量有兩方面的意義：一是記錄放電持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的放電信號(hào)，二是可以在一次采集過(guò)程中記錄多次放電波形。但加大存儲(chǔ)長(zhǎng)度并不意味著就可以提高測(cè)量精度，因?yàn)椴蓸狱c(diǎn)間的最小時(shí)間間隔是由采樣率決定的。如果假設(shè)實(shí)時(shí)采樣率為1GS/s，局

44、部放電持續(xù)時(shí)間為1s，則采集系統(tǒng)在一次采集過(guò)程中只需要采集1GS×1s=1000S，其余采集的樣點(diǎn)均為多余樣本，過(guò)多的多余樣本將影響后續(xù)信號(hào)處理工作。為解決上面的矛盾，我們考慮了兩種方案：一是選擇存儲(chǔ)深度可改變的示波器，當(dāng)分析十分穩(wěn)定的信號(hào)時(shí)，選擇存儲(chǔ)深度小的檔位，要分析一個(gè)復(fù)雜的數(shù)據(jù)流時(shí)，選擇存儲(chǔ)深度大的檔位；二是存儲(chǔ)深度固定，通過(guò)改變時(shí)基設(shè)置來(lái)改變采樣率，分析十分穩(wěn)定的信號(hào)時(shí)，時(shí)基選的大點(diǎn)，分析復(fù)雜的數(shù)據(jù)流時(shí)，時(shí)基選的小點(diǎn)，將波形拉寬。（5） 采樣方式。使用DSO 峰值檢測(cè)功能，實(shí)現(xiàn)波形的毛刺捕捉。采用峰值檢測(cè)的方法時(shí)，示波器將對(duì)信號(hào)波形的幅度連續(xù)地進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并由正負(fù)峰值檢測(cè)器將

45、信號(hào)的峰值幅度暫時(shí)存儲(chǔ)起來(lái)。當(dāng)示波器要顯示采樣點(diǎn)的時(shí)候，示波器就將正或負(fù)峰值檢測(cè)器保存的峰值進(jìn)行數(shù)字化，并將該峰值檢測(cè)器清零。這樣在示波器上就用檢測(cè)到的信號(hào)的正、負(fù)峰值代替了原來(lái)的采樣點(diǎn)數(shù)值。因此，峰值檢測(cè)的方法能夠幫助我們發(fā)現(xiàn)由于使用的采樣速率過(guò)低而丟失的信號(hào)或者由于假象而引起失真的信號(hào)。峰值檢測(cè)技術(shù)起源于存儲(chǔ)深度不能滿足捕獲毛刺的需要，正常取樣方式時(shí)，要捕獲窄的毛刺，示波器必須將收集的全部采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在示波器中，對(duì)于快速掃描，單次掃描就涉及幾千個(gè)數(shù)據(jù)位，而慢速的掃描則需要幾千兆位或更大容量的存儲(chǔ)器。峰值檢測(cè)不像正常取樣所做的那樣，給出一個(gè)詳細(xì)的完整波形顯示，而是以最高的采樣率捕捉信號(hào)，簡(jiǎn)單

46、的忽略某些采樣，只記錄發(fā)生在每個(gè)采樣間隔期間內(nèi)的最大最小的峰值，這樣就不用增加存儲(chǔ)深度還可以捕獲毛刺或偶發(fā)事件。（6） 擬合方式。數(shù)字示波器不是連續(xù)采集信號(hào)，它實(shí)際上是通過(guò)采集足夠的樣點(diǎn)，然后用內(nèi)插值法來(lái)決定連接采樣點(diǎn)間的其它點(diǎn)的值。常用的內(nèi)插值方法有：線性插值法和Sin(x)/x 內(nèi)插值法。線性插值法是直接用直線來(lái)連接兩個(gè)樣點(diǎn)，而Sin(x)/x 內(nèi)插值法是基于數(shù)學(xué)公式Sin(x)/x 來(lái)決定兩個(gè)樣點(diǎn)之間的其它點(diǎn)，這樣可以得到一條光滑的曲線，如果用Sin(x)/x 內(nèi)插值法來(lái)連接采樣點(diǎn)的，通常認(rèn)為用2.5 倍奈奎斯特速率進(jìn)行信號(hào)采集，可以較精確地重建波形。（7） 采樣時(shí)基。在數(shù)字信號(hào)采集中，存儲(chǔ)長(zhǎng)度決定采樣長(zhǎng)度與采樣間隔，采樣時(shí)間長(zhǎng)度長(zhǎng)，則采樣點(diǎn)間間隔大，反之，采樣時(shí)間長(zhǎng)度