談?wù)劸植糠烹姕y(cè)試中的干擾及抗干擾措施
一、局部放電干擾的來(lái)源
廣義的局部放電干擾是指除了與局放信號(hào)一起通過(guò)電流傳感器進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的干擾以外,還包括影響監(jiān)測(cè)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(chǎng)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(wú)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(dòng)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(dòng)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(dòng)力電源線以及變壓器繼電保護(hù)信號(hào)線路中耦合進(jìn)入的各種噪聲等。
電磁干擾一般通過(guò)空間直接耦合和線路傳導(dǎo)兩種方式進(jìn)入測(cè)量點(diǎn)。測(cè)量點(diǎn)不同,干擾耦合路徑會(huì)不同,對(duì)測(cè)量的影響也不同;測(cè)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(huì)降低檢測(cè)儀的有效靈敏度,即最小可見放電量比所用試驗(yàn)線路的理論最小值要大。這種形式的干擾會(huì)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最小值,以及使用帶有放電實(shí)際波形顯示的檢測(cè)儀,以最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(cè)量試驗(yàn)回路中可能的干擾源位置可將干擾源分為兩類:第一類與外施高壓大小無(wú)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(lái)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(cè)量;
2.來(lái)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(cè)量?jī)x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(cè)到的干擾,它是由回路外部的電磁場(chǎng)對(duì)回路的電磁耦合引起的包括電臺(tái)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(cè)信號(hào)十分微弱,僅為微伏量級(jí),就數(shù)值大小而言,很容易被外界干擾信號(hào)所淹沒,因此必須考慮抑制干擾信號(hào)的影響,采取有效的抗干擾措施。
對(duì)上述這些干擾的抑制方法如下:
1.來(lái)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(cè)儀的頻寬的所有頻率,但能讓低頻率試驗(yàn)電壓通過(guò)。
2.來(lái)自接地系統(tǒng)的干擾,可以通過(guò)單獨(dú)的連接,把試驗(yàn)電路接到適當(dāng)?shù)慕拥攸c(diǎn)來(lái)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(dòng)。
3.來(lái)自外部的干擾源,如高壓試驗(yàn)、附近的開關(guān)操作、無(wú)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(hào)源不能被消除,就要對(duì)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、金屬板或鐵絲網(wǎng)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(huì)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(guò)波形判斷與內(nèi)部放電區(qū)別開。超聲波檢測(cè)儀可用來(lái)對(duì)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(hào)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,是解決干擾最有效最根本的方法,但要求詳細(xì)分析干擾源和干擾途徑,且一般不允許改變?cè)械淖儔浩鬟\(yùn)行方式,因此在這兩方面所能采取的措施總是很有限。對(duì)于經(jīng)電流傳感器耦合進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的各種干擾,采取各種信號(hào)處理技術(shù)加以抑制。一般從以下幾方面區(qū)分局放信號(hào)和干擾信號(hào);工頻相位、頻譜、脈沖幅度和幅度分布、信號(hào)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(hào)的。它通過(guò)合適頻帶的窄帶電流傳感器和帶通濾波電路拾取信號(hào),躲過(guò)各種連續(xù)的周期型干擾,提高了測(cè)量信號(hào)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(hào)是一種寬頻帶脈沖,窄帶測(cè)量會(huì)造成信號(hào)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10~1000kHz)信號(hào)的處理方法。檢測(cè)信號(hào)中包含局放的大部分能量和大量的干擾,但信噪比較低。對(duì)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(shí)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(jí)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(hào)是很微弱的信號(hào),現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾都將對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大誤差,因此,要做到準(zhǔn)確測(cè)量很困難。為了提高測(cè)量精度,除了采取上述介紹的抗干擾措施外,在測(cè)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(wú)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(cè)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(cè)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(duì)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。
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