JJF 1856-2020 局部放电测试仪校准规范 第1部分：超声波法局部放电测试仪-（高清版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 8 5 62 0 2 0局部放电测试仪校准规范第1部分:超声波法局部放电测试仪C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rP a r t i a lD i s c h a r g eT e s t e r sP a r t 1:U l t r a s o n i cP a r t i a lD i s c h a r g eT e s t e r s 2 0 2 0-0 9-1 1发布2 0 2 1-0 3-1 1实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布局部放电测试仪校准规范第1部分:超声波法局部放电测试仪C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rP a r t i a lD i s c h a r g eT e s t e r sP a r t 1:U l t r a s o n i cP a r t i a lD i s c h a r g eT e s t e r sJ J F1 8 5 62 0 2 0 归 口 单 位:全国电磁计量技术委员会高压计量分技术委员会 主要起草单位:国网浙江省电力有限公司电力科学研究院中国电力科学研究院有限公司 参加起草单位:国网湖南省电力有限公司电力科学研究院浙江省计量科学研究院上海松宝科技发展有限公司 本规范委托全国电磁计量技术委员会高压计量分技术委员会负责解释J J F1 8 5 62 0 2 0本规范主要起草人:龚金龙(国网浙江省电力有限公司电力科学研究院)周 玮(中国电力科学研究院有限公司)王一帆(国网浙江省电力有限公司电力科学研究院)参加起草人:叶会生(国网湖南省电力有限公司电力科学研究院)吴白丁(浙江省计量科学研究院)李 刚(上海松宝科技发展有限公司)宋琦华(国网浙江省电力有限公司电力科学研究院)J J F1 8 5 62 0 2 0目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语和定义(1)3.1 超声波法局部放电测试仪(1)3.2 接触式传感器(1)3.3 中心频率(1)3.4 上限截止频率(1)3.5 下限截止频率(1)3.6 分贝幅度(1)3.7 脉冲宽度(2)4 概述(2)5 计量特性(2)5.1 截止频率误差f(2)5.2 电压幅值误差A(2)5.3 短期稳定性Ss(2)6 校准条件(2)6.1 环境条件(2)6.2 测量标准及辅助设备(3)7 校准项目和校准方法(3)7.1 校准项目(3)7.2 校准前准备(4)7.3 校准方法(4)8 校准结果表达(6)8.1 校准证书(6)8.2 数据有效位数(6)9 复校时间间隔(6)附录A 电压幅值误差测量不确定度评定示例(7)附录B 校准原始记录格式(1 1)附录C 校准证书内页格式(第2页)(1 3)附录D 校准证书校准结果页格式(第3页)(1 4)J J F1 8 5 62 0 2 0引 言 J J F1 0 0 12 0 1 1 通用计量术语及定义、J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示、J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则共同构成支撑本规范的基础性系列标准。本规范参考了G B/T7 3 5 42 0 1 8 高电压试验技术 局部放电测量和D L/T1 4 1 62 0 1 5 超声波法局部放电测试仪通用技术条件。本规范为首次发布。J J F1 8 5 62 0 2 0局部放电测试仪校准规范第1部分:超声波法局部放电测试仪1 范围本规范适用于测量频率在2 0k H z 5 0 0k H z范围内接触式超声波法局部放电测试仪的校准。2 引用文件本规范引用了下列文件:G B/T7 3 5 42 0 1 8 高电压试验技术 局部放电测量D L/T1 4 1 62 0 1 5 超声波法局部放电测试仪通用技术条件凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 术语和定义下列术语和定义适用于本规范。3.1 超声波法局部放电测试仪 u l t r a s o n i cp a r t i a l d i s c h a r g e t e s t e r将超声波信号通过超声传感器转换为电信号传输给测量主机,对电气设备内的局部放电水平进行测量的装置。D L/T1 4 1 62 0 1 5,3.13.2 接触式传感器 c o n t a c t s e n s o r一种安装或放置在电气设备壳体上,通过接触的方式接收超声波信号的传感器。D L/T1 4 1 62 0 1 5,3.23.3 中心频率 c e n t e r f r e q u e n c y测试仪传感器达到谐振状态的频率,此时测试仪频率响应最大。3.4 上限截止频率 u p p e r l i m i t f r e q u e n c y以中心频率为参考,信号频率上升,使传输阻抗Z(f)由通带峰值下降6d B时的频率值。一般用符号f1表示。G B/T7 3 5 42 0 1 8,3.9.2,有修改3.5 下限截止频率 l o w e r l i m i t f r e q u e n c y以中心频率为参考,信号频率下降,使传输阻抗Z(f)由通带峰值下降6d B时的频率值。一般用符号f2表示。G B/T7 3 5 42 0 1 8,3.9.2,有修改3.6 分贝幅度 d e c i b e l a m p l i t u d e以1V或1mV为参考的超声信号峰值幅度的对数测量值。单位为d B。1J J F1 8 5 62 0 2 0信号峰值幅度=2 0 l g(A0/A1)。A0 测量的声信号的峰值电压;A1 测试仪输出信号的参考幅值,一般为1V或1mV。G B1 2 6 0 4.42 0 0 5,2.1 6,有修改3.7 脉冲宽度 p u l s ew i d t h指脉冲信号前、后沿分别等于0.5Um(峰值)时相应的时间间隔。4 概述超声波法局部放电检测是将超声波信号通过设置在电气设备合适位置的超声波传感器转换为电信号,实现电气设备内部局部放电水平的测量和放电源位置的确定。超声波法局部放电测试仪(以下简称测试仪)一般由传感器、信号调理电路、微处理器、通信单元、显示单元、存储单元等部分构成,其工作原理如图1所示。图1 测试仪工作原理图5 计量特性5.1 截止频率误差f上、下限截止频率的相对误差一般不超过2 0%。5.2 电压幅值误差A测试仪电压幅值误差一般不超过2 0%。5.3 短期稳定性Ss在输入信号强度不变的情况下,测试仪连续工作4h后,幅值变化量一般不超过其允许误差的1/5。注:以上条款不作为合格性判断依据,仅供参考。6 校准条件6.1 环境条件测试仪应在表1规定的环境条件下进行校准。2J J F1 8 5 62 0 2 0表1 校准环境条件序号影响量参比值允许偏差1环境温度2 052相对湿度5 5%2 5%3电源电压2 2 0V1 0%4电源频率5 0H z1%5其他因素无强磁场和振动 6.2 测量标准及辅助设备测量标准及辅助设备要求见表2。表2 测量标准及辅助设备序号设备名称性能指标1信号发生器具备正弦波信号和脉冲信号输出功能;正弦波频率范围不小于1 0k H z 5 0 0k H z,最大允许误差不超过5%;幅值不小于5V;总谐波失真小于1%;脉冲信号宽度小于1s,上升时间小于1.5s,信号重复频率不小于5H z;幅度不小于5V,最大允许误差不超过5%2功率放大器在2 0k H z 5 0 0k H z频率响应不超过0.1d B,增益偏差不超过0.3d B3发射换能器宽频带发射换能器或谐振频率高于5 0 0k H z超声换能器4钢质试块直径4 0 0mm,高度1 8 0mm圆柱体,试块两个端面应平整且平行度不应超过0.1 2mm,粗糙度不超过1m5参考传感器在2 0k H z 5 0 0k H z范围内频率响应变化不超过2 0d B6数字示波器模拟带宽1 0 0MH z,幅值测量最大允许误差不超过5%7绝缘电阻表测量电压5 0 0V,准确度等级不低于1 0级8耐电压测试仪输出电压20 0 0V,准确度等级不低于5级7 校准项目和校准方法7.1 校准项目测试仪的校准项目如表3所示。表3 校准项目序号校准项目计量特性条款号校准方法对应条款号1截止频率误差5.17.3.12电压幅值误差5.27.3.23短期稳定性5.37.3.33J J F1 8 5 62 0 2 07.2 校准前准备7.2.1 外观及工作正常性检查测试仪的外观应满足以下要求:a)表面无划伤、裂纹和变形现象;b)各按键及开关操作灵活,无卡涩现象;c)显示器显示清晰,无缺陷;d)铭牌标志清晰完整,铭牌内容包括制造厂名、出厂日期、产品编号、产品名称;e)应有明显的专用接地端钮(对手持式巡检仪无此项要求)。7.2.2 安全性能检查采用交流电源供电的测试仪,安全性能要求如下:a)电源输入端对机壳的绝缘电阻大于2 0M;b)电源输入端与外壳之间施加20 0 0V工频电压,历时1m i n,无击穿或其他放电弧现象。7.2.3 耦合剂准备为使超声波传感器、换能器、试块各接触面获得良好的声传播,校准前需准备耦合剂,一般为水溶性胶、油脂、石蜡、粘结剂等。7.3 校准方法7.3.1 截止频率误差校准按图2接线,发射换能器置于试块一侧的中心位置,被校测试仪传感器置于试块另一侧与发射换能器同轴的位置,各接触面之间填充耦合剂。当发射换能器面积完全覆盖被校测试仪传感器时,图中试块可以去除。置信号发生器于正弦波输出挡,适当设置功率放大器增益,在被校测试仪标称频率范围内,调节信号发生器输出频率,找出测试仪幅值显示最大点,记录此时测试仪幅值读数和对应的信号频率(即中心频率)。以此频率为参考,维持信号发生器输出幅值不变,升高频率,找出测试仪显示值降幅达到6d B时的频率点,此点即为实测的上限截止频率;再降低频率,以相同的方法找出下限截止频率,按式(1)计算被校测试仪上、下限截止频率相对误差。图2 上、下限截止频率校准接线图1发射换能器;2被校测试仪传感器;3功率放大器4J J F1 8 5 62 0 2 0f=fB-ff1 0 0%(1)式中:f 测试仪上、下限截止频率的相对误差;fB 测试仪上、下限截止频率标称值;f 测试仪上、下限截止频率实测值。7.3.2 电压幅值误差电压幅值误差校准按图3接线,发射换能器置于试块一侧的中心位置,被校测试仪传感器与参考传感器置于试块另一侧,两者的中心与轴线处于中心对称位置,并尽可能接近轴线,各接触面之间填充耦合剂。置信号发生器于脉冲输出挡,适当设置功率放大器增益,零起缓慢调节幅值,使被校测试仪显示值刚好达到其量程范围的上限值。而后依次降低输入信号幅值,使由参考传感器和示波器组成的标准测量系统测得的峰值以6d B值衰减,记录被校测试仪显示值Ax,按式(2)计算其幅值显示衰减值,按式(3)计算其电压幅值相对误差。Ax=Ax(n)-Ax(n+1)(2)式中:Ax 测试仪在前后两次相邻校准点幅值显示衰减值;Ax(n),Ax(n+1)测试仪在前后两次相邻校准点的显示值。A=Ax-661 0 0%(3)式中:A 测试仪电压幅值相对误差。图3 电压幅值相对误差校准接线图1发射换能器;2被校测试仪传感器;3功率放大器;4参考传感器7.3.3 短期稳定性按图3接线。置信号发生器于脉冲输出挡,适当设置功率放大器增益,输出信号使被校测试仪显示值为2 0d B。被校测试仪开机连续工作4h,再次记录测试仪显示值,比较前后记录值得到其短期稳定性。Ss=A4 h-2 02 01 0 0%(4)5J J F1 8 5 62 0 2 0式中:Ss 测试仪短期稳定性;A4 h 测试仪连续工作4h后的显示值。8 校准结果表达8.1 校准证书测试仪经校准后出具校准证书,校准证书由封面和校准数据页组成。校准证书应至少包括以下信息:a)标题,如“校准证书”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书或报告的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的接收日期;g)对校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;h)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;i)校准环境的描述;j)校准结果及其测量不确定度的说明;k)校准证书和校准报告签发人的签名、职务或等效标识;l)校准结果仅对被校对象有效的声明;m)未经实验室书面批准,不得部分复制证书或报告的声明。校准结果测量不确定度评定参照附录A,校准原始记录格式见附录B,校准证书内页格式见附录C,校准结果页格式见附录D。8.2 数据有效位数证书中校准结果的末位应与扩展不确定度的末位对齐。9 复校时间间隔建议复校时间间隔为1年。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的,因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。6J J F1 8 5 62 0 2 0附录A电压幅值误差测量不确定度评定示例本附录给出了电压幅值误差校准不确定度的评定示例。A.1 校准情况说明A.1.1 计量标准主要计量标准器相应技术性能如表A.1所示。表A.1 校准主要标准器信息序号标准设备名称主要技术指标1函数信号发生器正弦波输出技术特性:频率范围1H z 6 0MH z,频率误差为(设置值1 0-6+1 5p H z);总谐波失真小于1%;幅值可调,最大峰峰值为1 0V。脉冲方波技术特性:最小脉宽小于1s,上升时间小于1s;重复频率可调;幅值可调,最大峰峰值为1 0V,最大允许误差为1%2功率放大器在06 0 0k H z频率响应不超过0.1d B,最大放大增益9 0倍3发射换能器谐振频率为1MH z4参考传感器在2 0k H z 2 0 0k H z范围内频率响应变化未超过2 0d B5示波器模拟带宽为5 0 0MH z,幅值测量误差不超过1%A.1.2 被校对象被校对象信息如表A.2所示。表A.2 被校对象信息序号被校设备名称主要技术指标1超声波法局部放电测试仪频率范围:(2 02 0 0)k H z;测量范围:(06 0)d B mV;分辨力:1d B mV;中心频率:4 0k H zA.1.3 校准方法对被校测试仪在环境温度为(2 05),相对湿度为(3 08 0)%的条件下放置2 4h后依据本规范7.3.2进行校准。置校验系统函数信号发生器于脉冲输出挡,脉宽小于1s,频率大于5H z。零起缓慢调节幅值,使被校测试仪显示值刚好达到其量程范围的上限值6 0d B mV,记录此时参考传感器和示波器组成的标准测量系统测得的峰值为A。而后降低函数信号发生器输出信号幅值,使标准测量系统测得的峰值降至A/2(即衰减6d B),记录被校测试仪显示值。A.2 测量模型测试仪电压幅值绝对误差A:A=Ax-AN(A.1)7J J F1 8 5 62 0 2 0式中:A 测试仪电压幅值绝对误差,d B mV;Ax 被校测试仪在前后两次相邻校准点电压幅值显示衰减值,d B mV;AN 标准测量系统在前后两次相邻校准点电压峰值衰减设定值,d B mV。Ax=Ax(n)-Ax(n+1)(A.2)式中:Ax(n),Ax(n+1)测试仪在前后两次相邻校准点的显示值。A.3 不确定度传播律由于各分量彼此不相关,故合成标准不确定度为uc(A)=c12u2(Ax)+c22u2(AN)(A.3)式中,灵敏系数c1=(A)/(Ax)=1,c2=(A)/(AN)=-1。A.4 不确定度来源A.4.1 由参考传感器和示波器组成的标准测量系统幅值测量误差引入的不确定度分量u1(AN),B类评定。A.4.2 被校测试仪测量分辨力引入的不确定度分量u2(Ax),B类评定。A.4.3 由被校测试仪电压幅值误差测量重复性引入的不确定度分量u3(Ax),A类评定。A.5 输入量的标准不确定度A.5.1 由参考传感器和示波器组成的标准测量系统幅值测量误差引入的不确定度分量u1(AN)。由参考传感器和示波器组成的标准测量系统幅值测量最大允许误差为1%,换算成d B值为0.2d B mV,服从均匀分布,包含因子k=3,则:u1(AN)=0.2d B mV/3=0.1 2d B mVA.5.2 被校测试仪测量分辨力引入的不确定度分量u2(Ax)。被校测试仪分辨力为1d B mV,在0.5d B mV区间服从均匀分布,包含因子k=3,则:u2(Ax)=0.5d B mV/3=0.2 9d B mV。A.5.3 由被校测试仪电压幅值显示衰减值测量重复性引入的不确定度分量u3(Ax)。当被校测试仪显示值刚好达到其量程范围的上限值6 0d B mV,记录此时参考传感器和示波器组成的标准测量系统测得的峰值为A。而后降低函数信号发生器输出信号幅值,使标准测量系统测得的峰值降至A/2(即衰减6d B),记录被校测试仪显示值,计算其前后电压幅值显示衰减值。重复上述步骤1 0次,测量数据如表A.3所示。8J J F1 8 5 62 0 2 0表A.3 重复性测量数据测量次数k显示值/d B mVAx(0)Ax(1)幅值显示衰减值Ak/d B mVAx(0)-Ax(1)16 05 4626 05 4636 05 4646 05 4656 05 3766 05 4676 05 4686 05 4696 05 461 06 05 461 0次测量结果衰减值的算术平均值:A=1nnk=1Ak=11 0(6+6+6+6+7+6+6+6+6+6)d B mV=6.1d B mV其实验标准差s(Ak)=1n-1nk=1(Ak-A)2=0.3 2d B mV实际校准时以单次测量结果为最终测量结果,故u3(Ax)=s(Ak)=0.3 2d B mVA.6 标准不确定度分量表标准不确定度分量表如表A.4所示。表A.4 标准不确定度分量表不确定度来源评定方法分布标准不确定度符号标准不确定度分量值/d B mV标准测量系统幅值测量误差B类均匀u1(AN)0.1 2被校测试仪测量分辨力B类均匀u2(Ax)0.2 9被校测试仪电压幅值显示衰减值测量重复性A类正态u3(Ax)0.3 29J J F1 8 5 62 0 2 0A.7 合成标准不确定度及扩展不确定度A.7.1 合成标准不确定度经过分析不确定度的来源,其各分量互为独立量。又由于被校测试仪电压幅值误差测量重复性引起的标准不确定度分量包含了被校测试仪测量分辨力引起的标准不确定度,为避免重复计算,只计算最大影响量u3(Ax),舍弃u2(Ax),则合成标准不确定度为:uc=c21u1(AN)2+c22u3(Ax)20.3 4d B mVA.7.2 扩展不确定度取包含因子k=2,则U=kuc=20.3 4d B mV1d B mVA.8 测量结果表述当被校测试仪显示值刚好达到其量程范围的上限值6 0d B mV,记录此时参考传感器和示波器组成的标准测量系统测得的峰值为A。而后降低函数信号发生器输出信号幅值,使标准测量系统测得的峰值降至A/2(即衰减6d B)时,以绝对值表示的电压幅值误差测量结果不确定度为:U=1d B mV,k=2换算至相对扩展不确定度为:Ur e l=1.71 0-2,k=201J J F1 8 5 62 0 2 0附录B校准原始记录格式超声波法局部放电测试仪校准原始记录1 校准基本信息送检单位证书编号器具名称型号规格出厂编号出厂日期制 造 厂技术指标校准日期审 核 员校 准 员环境温度环境湿度%RH 校准地点2 校准依据1)2)3 校准时使用的计量标准器具型号及名称制造厂商技术指标器具编号证书有效期限上级溯源机构溯源证书编号4 外观检查5 绝缘检查11J J F1 8 5 62 0 2 0检查项目施加电压试验结果/现象绝缘电阻测量介电强度试验6 截止频率误差f校准频带标称值/k H z实测值/k H z误差f不确定度/k=2下限截止频率上限截止频率7 电压幅值误差A校准序号单位:d B mV d BV脉冲信号输出脉宽脉冲信号输出频率脉冲幅值放大增益被校显示值Ax(n)被校衰减值Ax(n)-Ax(n+1)电压幅值误差A扩展不确定度(k=2)123458 短期稳定性Ss校准施加信号时间被校测试仪显示值2 0d B短时稳定性Ss/%9 备注及说明21J J F1 8 5 62 0 2 0附录C校准证书内页格式(第2页)证书编号-校准结果不确定度的评估和表述均符合J J F1 0 5 9.1的要求。校准环境条件及地点:温 度 地 点相对湿度%其 他校准所依据的技术文件(代号、名称):校准所使用的主要测量标准:名 称测量范围不确定度/准确度等级证书编号证书有效期至(YYYY-MM-D D)第页 共页J J F1 8 5 62 0 2 0J J F1 8 5 62 0 2 0附录D校准证书校准结果页格式(第3页)证书编号校 准 结 果一、上、下限截止频率示值误差f频带标称值/k H z实测值/k H z示值误差f不确定度(k=2)中心频率下限截止频率上限截止频率二、电压幅值误差A标准幅值被校显示值衰减值电压幅值误差A不确定度(k=2)三、短期稳定性Ss被校测试仪短期稳定性Ss=%。说明:根据客户要求和校准文件的规定,通常情况下 个月校准一次。声明:1.仅对加盖“校准专用章”的完整证书负责。2.本证书的校准结果仅对本次所校准的计量器具有效。校 准 员:核 验 员:第页 共页