特高频局部放电测试抗干扰方法研究

程晓君

摘要：特高频局部放电测试中，往往会遇到各种电磁信号干扰，给测试工作带来很大影响。在外部干扰信号较强的情况下，必须采取排除干扰的措施。特高频测试常见的抗干扰方法有消除干扰源法、滤波法、屏蔽法、典型图谱识别法、信号源定位法等等。这些方法各有优缺点，适用于不同场合，需要根据现场实际情况合理选择。针对这一现状，本文深入分析研究了各种抗干扰方法的原理和特点，并结合实际工作给出了现场使用情况。         关键词：局部放电；特高频；带电测试；抗干扰

1 引言 气体封闭式组合电器（简称GIS）现已广泛应用于不同电压等级的电网系统中。其具有结构紧凑、节约占地和运行可靠等优势。随着GIS数量的增多，运行中暴露的问题逐渐显现，其中局部放电引起的故障所占比重较高。在制造、运输和装配中，产生了导体接触不良、导体上的毛刺、金属颗粒、绝缘件内部杂质或空穴等缺陷，长期运行易产生放电，影响设备可靠运行。特高频法（简称UHF）检测频段为300~3000MHz电磁波信号，具有较高的灵敏度和较强的抗干扰能力。

2 UHF局部放电测试系统构成 变压器中发生局部放电的时候会激发出具有纳秒级的脉冲陡度，时间参数主要位于1ns～100ns范围内，造成的电磁波频率主要在300MHz以上，并且这个频段范围内的电磁波非常丰富。本文中的测试设备主要检测300MHz到1500MHz内的电磁波。这个波段频率很高，基本上可以排除现场的干扰。 　　基于超高频法的变压器在线监测装置由超高频探头、传输电缆和主机组成，工作原理主要是有探头检测到信号后，传输给后台进行处理分析，对变压器内的放电源进行定位和模式识别。按照通信协议，主机接收采集到的数据，并对数据进行进一步的综合分析和管理整个系统功能上可分为2部分： 　　数据综合分析功能：包括采集到数据预处理、放电位置确定、放电特征提取和放电结果分析等。 　　数据管理功能：包括分析结果存储、修改、查询和删除等，并可以将数据（包括图像）以报表和Excel的形式输出，输出文件的路径由用户自己设置。 　　该系统最大的优点在于，可以对现场数据进行预处理，同时可以给出放电的结果分析，并且系统中包含了大量的现场局部放电数据库，这样可以把现场测到的信号与数据库进行比对，从而更好的判断出放电的情况。

3 特高频局部放电测试抗干扰方法研究

3.1 消除干扰源法         3.1.1 原理及方法         该方法从干扰源入手，要求关闭被测设备周围的手机、对讲机、无线电通讯器材、灯光、六氟化硫含量监测装置、电机等可能造成干扰的设备。         3.1.2 实际使用情况         关闭周围可能造成干扰的设备，对排除干扰的效果良好。但实际使用中，很多干扰源是没办法关闭的，例如站外工程施工队伍、站外雷达、通讯杆塔、站内架构或引流线。对这些不容易消除的干扰源，只能采取选择干扰时段规避，或其他排除干扰的措施。         3.2 硬件滤波法         3.2.1 原理及方法         现场很多干扰信号是具有特定频段的，例如空气中的电晕多为300MHz以下，手机信号主要为900MHz和1800MHz。因此，很多厂家为自己的设备专门配置了硬件滤波器。这些滤波器可滤除相应频带的特高频信号，切断干扰途径，从而实现排除干扰的目的。采用高通滤波器，还能利用高频率电磁信号在空气中衰减较快的特点，削弱外部空间高频带电磁信号的干扰作用。         3.2.2 实际使用情况         硬件滤波器的滤波效果良好，可以有效地滤除特定频带的干扰信号。但是硬件滤波器的滤波频带都是固定的，不能随意更改，而且现场使用较为麻烦，有时需要更换数次滤波器才能达到理想效果。此外，滤波器体积较小，硬件滤波器在实际使用中容易造成丢失和损坏。增加硬件滤波器会增加仪器成本，因此，一般只有高端仪器才会配备。对某些外部干扰如外部引流线、杆塔等设备上的局部放电信号，本身就和GIS内部缺陷放电信号相似频带，因此很难依靠滤波器完全消除，只能进行一定程度的削弱。         3.3 软件滤波法         3.3.1 原理及方法         该方法从数据处理方面入手，在仪器的数据处理程序中，加入滤波算法，利用软件的手段实现硬件滤波器的功能，切断干扰途径，比如设定触发阈值、调整检测频带、关闭增益等。有的厂家设置为检测频带可调，也有的厂家将检测频带定为高通、低通和全通三个模式。调高检测频带除了能滤除中、低段频带的干扰信号外，还能利用高频率电磁信号在空气中衰减较快的特点，削弱外部空间高频带电磁信号的干扰作用。         3.3.2 实际使用情况         与硬件滤波法相比，软件滤波发具有滤波模式灵活、使用方便快捷、不易损坏等优点；虽然滤波效果达不到硬件滤波器的水平，但实际效果已经非常明显，基本可以满足现场使用需要。而且软件滤波法不需要配备额外的硬件，有利于控制成本，因此在中低端检测仪器中，软件滤波法获得了大量应用。与硬件滤波法类似，对某些外部干扰如外部引流线、杆塔等设备上的局部放电信号，很难依靠滤波器完全消除，只能进行一定程度的削弱。         3.4 屏蔽法         3.4.1 原理及方法         该方法主要是采用屏蔽装置，将传感器与被测设备包裹起来，与外部干扰信号隔开，切断干扰途径。屏蔽装置中比较常见的是屏蔽带。         3.4.2 实际使用情况         使用屏蔽装置包裹被测设备和传感器时，很难做到不留缝隙。如果外部干扰型号较强的话，可以通过这些缝隙进入传感器。此外，对于不带金属屏蔽的绝缘盆子，外部干扰信号可以从测点以外的其他绝缘盆子或者出线套管处进入被测设备。若将测点周围盆子全部安装屏蔽装置，工作量过大。因此，安装屏蔽装置的方法工作量大，需要的时间长，而且实际效果并不是很好，现场应用较少。 3.5 典型图谱识别法 3.5.1 原理及方法 将现场检测到的信号图谱与典型干扰信号图谱进行对比，若检测图谱与典型图谱具有相似特征，则说明检测到的信号很可能是干扰型号。 3.5.2 实际使用情况 该方法原理简单、使用方便，可以有效识别所检测到的信号是否为干扰信号。但是该方法并不能消除或抑制干扰信号的影响，只是能进行简单的区分，如果干扰信号过强的话，就会覆盖设备内部信号，可能会导致工作人员误判。因此，现在应用时，如果发现干扰信号过强，而又怀疑设备内部有放电缺陷时，往往会结合使用其他排除干扰的手段。         3.6 信号源定位法         3.6.1 原理及方法         选择合适的定位方法，对检测到的异常信号进行定位。若定位于设备外部，则说明该信号属于外部干扰；若定位于设备内部，这说明该信号来自设备内部缺陷。         3.6.2 实际使用情况         该方法是判断异常信号为干扰信号还是内部缺陷放电信号的最可靠手段，现场应用较多。由于现场干扰源大多为不可控干扰源，即使找到放电源位置短时间内也不可能消除，因此该方法不能够有效消除或抑制干扰信号的影响，如果干扰信号过强的话，就会覆盖设备内部信号，可能会导致工作人员误判。因此，现在应用时，如果发现干扰信号过强，而又怀疑设备内部有放电缺陷时，往往会结合使用其他排除干扰的手段。

参考文献 　　[1] 杨宝全.变压器局部放电在线监测系统研究[J].科技传播.2011 　　[2] 李祖.变压器局部放电在线监测系统研究及应用[J].华北电力大学.2014