局部放電測試儀中的干擾及抗干擾措施

一、局放干擾的來源

廣義的局放干擾是指除了與局放信號一起通過電流傳感器進(jìn)入監(jiān)測系統(tǒng)的干擾以外，還包括影響監(jiān)測系統(tǒng)本身的干擾，諸如接地、屏蔽、以及電路處理不當(dāng)所造成的干擾等。現(xiàn)場局放干擾特指前者，它可分為連續(xù)的周期型干擾、脈沖型干擾和白噪聲。周期型干擾包括系統(tǒng)高次諧波、載波通訊以及無線電通訊等。脈沖型干擾分為周期脈沖型干擾和隨機(jī)脈沖型干擾。周期脈沖型干擾主要由電力電子器件動作產(chǎn)生的高頻涌流引起。隨機(jī)脈沖型干擾包括高壓線路上的電暈放電、其他電氣設(shè)備產(chǎn)生的局部放電、分接開關(guān)動作產(chǎn)生的放電、電機(jī)工作產(chǎn)生的電弧放電、接觸不良產(chǎn)生的懸浮電位放電等。白噪聲包括線圈熱噪聲、地網(wǎng)的噪聲和動力電源線以及變壓器繼電保護(hù)信號線路中耦合進(jìn)入的各種噪聲等。

電磁干擾一般通過空間直接耦合和線路傳導(dǎo)兩種方式進(jìn)入測量點(diǎn)。測量點(diǎn)不同，干擾耦合路徑會不同，對測量的影響也不同；測量點(diǎn)不同，干擾種類、強(qiáng)度也不相同。

二、局放干擾的分類

由種種原因引起的干擾將嚴(yán)重地影響局部放電試驗(yàn)。假使這些干擾是連續(xù)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，即小可見放電量比所用試驗(yàn)線路的理論小值要大。這種形式的干擾會隨電壓而增大，因而靈敏度是按比例下降的。在其他的一些情況中，隨電壓的升高而在試驗(yàn)線路中出現(xiàn)的放電，可以認(rèn)為是發(fā)生在試驗(yàn)樣品的內(nèi)部。因此，重要的是將干擾降低到小值，以及使用帶有放電實(shí)際波形顯示的檢測儀，以大的可能從試樣的干擾放電中鑒別出假的干擾放電響應(yīng)。根據(jù)測量試驗(yàn)回路中可能的干擾源位置可將干擾源分為兩類：類與外施高壓大小無關(guān)的干擾，第二類是僅在高壓加于回路時(shí)才產(chǎn)生的干擾。

干擾的主要形式如下：

(1)來自電源的干擾，只要控制部分、調(diào)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(tǒng)的干擾，通常指接地連接不好或多重接地時(shí)，不同接地點(diǎn)的電位差在測量儀器上造成的干擾偏轉(zhuǎn)；

(3)從別的高壓試驗(yàn)或者電磁輻射檢測到的干擾，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干擾，鄰近的高壓設(shè)備，日光燈、電焊、電弧或火花放電的干擾；

(4)試驗(yàn)線路的放電；

(5)由于試驗(yàn)線路或樣品內(nèi)的接觸不良引起的接觸噪聲。

三、常用的抑制干擾方法

局部放電產(chǎn)生的檢測信號十分微弱，僅為微伏量級，就數(shù)值大小而言，很容易被外界干擾信號所淹沒，因此必須考慮抑制干擾信號的影響，采取有效的抗干擾措施。

對上述這些干擾的抑制方法如下：

(1)來自電源的干擾可以在電源中用濾波器加以抑制。這種濾波器應(yīng)能抑制處于檢測儀的頻寬的所有頻率，但能讓低頻率試驗(yàn)電壓通過。

(2)來自接地系統(tǒng)的干擾，可以通過單獨(dú)的連接，把試驗(yàn)電路接到適當(dāng)?shù)慕拥攸c(diǎn)來消除。所有附近的接地金屬均應(yīng)接地良好，不能產(chǎn)生電位的浮動。

(3)來自外部的干擾源，如高壓試驗(yàn)、附近的開關(guān)操作、無線電發(fā)射等引起的靜電或磁感應(yīng)及電磁輻射，均能被放電試驗(yàn)線路耦合引入，并誤認(rèn)為是放電脈沖。如果這些干擾信號源不能被消除，就要對試驗(yàn)線路進(jìn)行處理，使其表面光潔度好，曲率半徑大，并加以屏蔽。需要有一個(gè)設(shè)計(jì)良好的薄金屬皮、金屬板或鐵絲鋼的屏蔽。有時(shí)樣品的金屬外殼要用作屏蔽。有條件的可修建屏蔽試驗(yàn)室。

(4)試驗(yàn)電壓會引起的外部放電。假使試區(qū)內(nèi)接地不良或懸浮的部分被試驗(yàn)電壓充電，就能發(fā)生放電，這可通過波形判斷與內(nèi)部放電區(qū)別開。超聲波檢測儀可用來對這種放電定位。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)保證所有試品及儀器接地可靠，設(shè)備接地點(diǎn)不能有生銹或漆膜，接地連接應(yīng)用螺釘壓緊。

干擾的抑制總是從干擾源、干擾途徑、信號后處理三方面考慮。找出干擾源直接消除或切斷相應(yīng)的干擾路徑，是解決干擾有效根本的方法，但要求詳細(xì)分析干擾源和干擾途徑，且一般不允許改變原有的變壓器運(yùn)行方式，因此在這兩方面所能采取的措施總是很有限。對于經(jīng)電流傳感器耦合進(jìn)入監(jiān)測系統(tǒng)的各種干擾，采取各種信號處理技術(shù)加以抑制。一般從以下幾方面區(qū)分局放信號和干擾信號；工頻相位、頻譜、脈沖幅度和幅度分布、信號極性、重復(fù)率和物理位置等。在抗干擾技術(shù)中有兩種不同的思路：一種是基于窄帶(頻帶一般為10kHz至數(shù)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(xù)的周期型干擾，提高了測量信號的信噪比。這種方法只適合某一具體的變電站，使用上不方便。此外，由于局部放電信號是一種寬頻帶脈沖，窄帶測量會造成信號波形的失真，不利于后面的數(shù)字處理。另一種是基于寬頻(頻帶一般為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干擾，但信噪比較低。對于這些干擾的處理步驟一般是：a.抑制連續(xù)周期型干擾；b.抑制周期型脈沖干擾；c.抑制隨機(jī)型脈沖干擾。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及模式識別方法在局放中的應(yīng)用，這種處理方法往往能取得較好的效果。在后級處理中，很多處理方法是一致的。可歸納為頻域處理和時(shí)域處理方法。頻域方法是利用周期型干擾在頻域上離散的特點(diǎn)處理之；而時(shí)域處理方法是根據(jù)脈沖型干擾在時(shí)域上離散的特點(diǎn)處理。有硬件和軟件兩種實(shí)現(xiàn)方式。

由于局部放電脈沖信號是很微弱的信號，現(xiàn)場的電磁干擾都將對測量結(jié)果產(chǎn)生較大誤差，因此，要做到準(zhǔn)確測量很困難。為了提高測量精度，除了采取上述介紹的抗干擾措施外，在測量中還應(yīng)可采取如下措施：

（1）試驗(yàn)中所使用的設(shè)備應(yīng)盡量采用無暈設(shè)備，特別是試驗(yàn)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(yàn)時(shí)間應(yīng)盡量選擇在干擾較小的時(shí)段，如夜間等。

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

（5）必須對測量設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。