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局部放電測試儀中的幹擾及抗幹擾措施

壹、局放幹擾的來源

廣義的局放幹擾是指除了與局放信號壹起通過電流傳感器進入監測系統的幹擾以外,還包括影響監測系統本身的幹擾,諸如接地、屏蔽、以及電路處理不當所造成的幹擾等。現場局放幹擾特指前者,它可分為連續的周期型幹擾、脈沖型幹擾和白噪聲。周期型幹擾包括系統高次諧波、載波通訊以及無線電通訊等。脈沖型幹擾分為周期脈沖型幹擾和隨機脈沖型幹擾。周期脈沖型幹擾主要由電力電子器件動作產生的高頻湧流引起。隨機脈沖型幹擾包括高壓線路上的電暈放電、其他電氣設備產生的局部放電、分接開關動作產生的放電、電機工作產生的電弧放電、接觸不良產生的懸浮電位放電等。白噪聲包括線圈熱噪聲、地網的噪聲和動力電源線以及變壓器繼電保護信號線路中耦合進入的各種噪聲等。

電磁幹擾壹般通過空間直接耦合和線路傳導兩種方式進入測量點。測量點不同,幹擾耦合路徑會不同,對測量的影響也不同;測量點不同,幹擾種類、強度也不相同。

二、局放幹擾的分類

由種種原因引起的幹擾將嚴重地影響局部放電試驗。假使這些幹擾是連續的而且其幅值是基本相同的(背景噪聲),它們將會降低檢測儀的有效靈敏度,即最小可見放電量比所用試驗線路的理論最小值要大。這種形式的幹擾會隨電壓而增大,因而靈敏度是按比例下降的。在其他的壹些情況中,隨電壓的升高而在試驗線路中出現的放電,可以認為是發生在試驗樣品的內部。因此,重要的是將幹擾降低到最小值,以及使用帶有放電實際波形顯示的檢測儀,以最大的可能從試樣的幹擾放電中鑒別出假的幹擾放電響應。根據測量試驗回路中可能的幹擾源位置可將幹擾源分為兩類:第壹類與外施高壓大小無關的幹擾,第二類是僅在高壓加於回路時才產生的幹擾。

幹擾的主要形式如下:

(1)來自電源的幹擾,只要控制部分、調壓器與變壓器等是接通的(不必升壓)即可能影響測量;

(2)來自接地系統的幹擾,通常指接地連接不好或多重接地時,不同接地點的電位差在測量儀器上造成的幹擾偏轉;

(3)從別的高壓試驗或者電磁輻射檢測到的幹擾,它是由回路外部的電磁場對回路的電磁耦合引起的包括電臺的射頻幹擾,鄰近的高壓設備,日光燈、電焊、電弧或火花放電的幹擾;

(4)試驗線路的放電;

(5)由於試驗線路或樣品內的接觸不良引起的接觸噪聲。

三、常用的抑制幹擾方法

局部放電產生的檢測信號十分微弱,僅為微伏量級,就數值大小而言,很容易被外界幹擾信號所淹沒,因此必須考慮抑制幹擾信號的影響,采取有效的抗幹擾措施。

對上述這些幹擾的抑制方法如下:

(1)來自電源的幹擾可以在電源中用濾波器加以抑制。這種濾波器應能抑制處於檢測儀的頻寬的所有頻率,但能讓低頻率試驗電壓通過。

(2)來自接地系統的幹擾,可以通過單獨的連接,把試驗電路接到適當的接地點來消除。所有附近的接地金屬均應接地良好,不能產生電位的浮動。

(3)來自外部的幹擾源,如高壓試驗、附近的開關操作、無線電發射等引起的靜電或磁感應及電磁輻射,均能被放電試驗線路耦合引入,並誤認為是放電脈沖。如果這些幹擾信號源不能被消除,就要對試驗線路進行處理,使其表面光潔度好,曲率半徑大,並加以屏蔽。需要有壹個設計良好的薄金屬皮、金屬板或鐵絲鋼的屏蔽。有時樣品的金屬外殼要用作屏蔽。有條件的可修建屏蔽試驗室。

(4)試驗電壓會引起的外部放電。假使試區內接地不良或懸浮的部分被試驗電壓充電,就能發生放電,這可通過波形判斷與內部放電區別開。超聲波檢測儀可用來對這種放電定位。試驗時應保證所有試品及儀器接地可靠,設備接地點不能有生銹或漆膜,接地連接應用螺釘壓緊。

幹擾的抑制總是從幹擾源、幹擾途徑、信號後處理三方面考慮。找出幹擾源直接消除或切斷相應的幹擾路徑,是解決幹擾最有效最根本的方法,但要求詳細分析幹擾源和幹擾途徑,且壹般不允許改變原有的變壓器運行方式,因此在這兩方面所能采取的措施總是很有限。對於經電流傳感器耦合進入監測系統的各種幹擾,采取各種信號處理技術加以抑制。壹般從以下幾方面區分局放信號和幹擾信號;工頻相位、頻譜、脈沖幅度和幅度分布、信號極性、重復率和物理位置等。在抗幹擾技術中有兩種不同的思路:壹種是基於窄帶(頻帶壹般為10kHz至數10kHz)信號的。它通過合適頻帶的窄帶電流傳感器和帶通濾波電路拾取信號,躲過各種連續的周期型幹擾,提高了測量信號的信噪比。這種方法只適合某壹具體的變電站,使用上不方便。此外,由於局部放電信號是壹種寬頻帶脈沖,窄帶測量會造成信號波形的失真,不利於後面的數字處理。另壹種是基於寬頻(頻帶壹般為10至1000kHz)信號的處理方法。檢測信號中包含局放的大部分能量和大量的幹擾,但信噪比較低。對於這些幹擾的處理步驟壹般是:a.抑制連續周期型幹擾;b.抑制周期型脈沖幹擾;c.抑制隨機型脈沖幹擾。隨著數字技術的發展及模式識別方法在局放中的應用,這種處理方法往往能取得較好的效果。在後級處理中,很多處理方法是壹致的。可歸納為頻域處理和時域處理方法。頻域方法是利用周期型幹擾在頻域上離散的特點處理之;而時域處理方法是根據脈沖型幹擾在時域上離散的特點處理。有硬件和軟件兩種實現方式。

由於局部放電脈沖信號是很微弱的信號,現場的電磁幹擾都將對測量結果產生較大誤差,因此,要做到準確測量很困難。為了提高測量精度,除了采取上述介紹的抗幹擾措施外,在測量中還應可采取如下措施:

(1)試驗中所使用的設備應盡量采用無暈設備,特別是試驗變壓器和耦合電容Ck。

(2)濾波器的性能要好,要做到電源與測量回路的高頻隔離。

(3)試驗時間應盡量選擇在幹擾較小的時段,如夜間等。

(4)測量回路的參數配合要適當, 耦合電容要盡量小於試品電容Cx,使得在局部放電時Cx與Ck間能很快地轉換電荷。

(5)必須對測量設備進行校準。


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