谈谈局部放电测试中的干扰及抗干扰措施


一、局部放电干扰的来源

    广义的局部放电干扰是指除了与局放信号一起通过电流传感器进入监测系统的干扰以外，还包括影响监测系统本身的干扰，诸如接地、屏蔽、以及电路处理不当所造成的干扰等。现场局放干扰特指前者，它可分为连续的周期型干扰、脉冲型干扰和白噪声。周期型干扰包括系统高次谐波、载波通讯以及无线电通讯等。脉冲型干扰分为周期脉冲型干扰和随机脉冲型干扰。周期脉冲型干扰主要由电力电子器件动作产生的高频涌流引起。随机脉冲型干扰包括高压线路上的电晕放电、其他电气设备产生的局部放电、分接开关动作产生的放电、电机工作产生的电弧放电、接触不良产生的悬浮电位放电等。白噪声包括线圈热噪声、地网的噪声和动力电源线以及变压器继电保护信号线路中耦合进入的各种噪声等。

    电磁干扰一般通过空间直接耦合和线路传导两种方式进入测量点。测量点不同，干扰耦合路径会不同，对测量的影响也不同；测量点不同，干扰种类、强度也不相同。

二、局放干扰的分类

    由种种原因引起的干扰将严重地影响局部放电试验。假使这些干扰是连续的而且其幅值是基本相同的(背景噪声)，它们将会降低检测仪的有效灵敏度，即最小可见放电量比所用试验线路的理论最小值要大。这种形式的干扰会随电压而增大，因而灵敏度是按比例下降的。在其他的一些情况中，随电压的升高而在试验线路中出现的放电，可以认为是发生在试验样品的内部。因此，重要的是将干扰降低到最小值，以及使用带有放电实际波形显示的检测仪，以最大的可能从试样的干扰放电中鉴别出假的干扰放电响应。根据测量试验回路中可能的干扰源位置可将干扰源分为两类：第一类与外施高压大小无关的干扰，第二类是仅在高压加于回路时才产生的干扰。

    干扰的主要形式如下：

    1.来自电源的干扰，只要控制部分、调压器与变压器等是接通的(不必升压)即可能影响测量；

    2.来自接地系统的干扰，通常指接地连接不好或多重接地时，不同接地点的电位差在测量仪器上造成的干扰偏转；

    3.从别的高压试验或者电磁辐射检测到的干扰，它是由回路外部的电磁场对回路的电磁耦合引起的包括电台的射频干扰，邻近的高压设备，日光灯、电焊、电弧或火花放电的干扰；

    4.试验线路的放电；

    5.由于试验线路或样品内的接触不良引起的接触噪声。

    三、常用的抑制干扰方法

    局部放电产生的检测信号十分微弱，仅为微伏量级，就数值大小而言，很容易被外界干扰信号所淹没，因此必须考虑抑制干扰信号的影响，采取有效的抗干扰措施。

    对上述这些干扰的抑制方法如下：

    1.来自电源的干扰可以在电源中用滤波器加以抑制。这种滤波器应能抑制处于检测仪的频宽的所有频率，但能让低频率试验电压通过。

    2.来自接地系统的干扰，可以通过单独的连接，把试验电路接到适当的接地点来消除。所有附近的接地金属均应接地良好，不能产生电位的浮动。

    3.来自外部的干扰源，如高压试验、附近的开关操作、无线电发射等引起的静电或磁感应及电磁辐射，均能被放电试验线路耦合引入，并误认为是放电脉冲。如果这些干扰信号源不能被消除，就要对试验线路进行处理，使其表面光洁度好，曲率半径大，并加以屏蔽。需要有一个设计良好的薄金属皮、金属板或铁丝网的屏蔽。有时样品的金属外壳要用作屏蔽。有条件的可修建屏蔽试验室。

    4.试验电压会引起的外部放电。假使试区内接地不良或悬浮的部分被试验电压充电，就能发生放电，这可通过波形判断与内部放电区别开。超声波检测仪可用来对这种放电定位。试验时应保证所有试品及仪器接地可靠，设备接地点不能有生锈或漆膜，接地连接应用螺钉压紧。

    干扰的抑制总是从干扰源、干扰途径、信号后处理三方面考虑。找出干扰源直接消除或切断相应的干扰路径，是解决干扰最有效最根本的方法，但要求详细分析干扰源和干扰途径，且一般不允许改变原有的变压器运行方式，因此在这两方面所能采取的措施总是很有限。对于经电流传感器耦合进入监测系统的各种干扰，采取各种信号处理技术加以抑制。一般从以下几方面区分局放信号和干扰信号；工频相位、频谱、脉冲幅度和幅度分布、信号极性、重复率和物理位置等。在抗干扰技术中有两种不同的思路：一种是基于窄带(频带一般为10kHz至数10kHz)信号的。它通过合适频带的窄带电流传感器和带通滤波电路拾取信号，躲过各种连续的周期型干扰，提高了测量信号的信噪比。这种方法只适合某一具体的变电站，使用上不方便。此外，由于局部放电信号是一种宽频带脉冲，窄带测量会造成信号波形的失真，不利于后面的数字处理。另一种是基于宽频(频带一般为10～1000kHz)信号的处理方法。检测信号中包含局放的大部分能量和大量的干扰，但信噪比较低。对于这些干扰的处理步骤一般是：a.抑制连续周期型干扰；b.抑制周期型脉冲干扰；c.抑制随机型脉冲干扰。随着数字技术的发展及模式识别方法在局放中的应用，这种处理方法往往能取得较好的效果。在后级处理中，很多处理方法是一致的。可归纳为频域处理和时域处理方法。频域方法是利用周期型干扰在频域上离散的特点处理之；而时域处理方法是根据脉冲型干扰在时域上离散的特点处理。有硬件和软件两种实现方式。

    由于局部放电脉冲信号是很微弱的信号，现场的电磁干扰都将对测量结果产生较大误差，因此，要做到准确测量很困难。为了提高测量精度，除了采取上述介绍的抗干扰措施外，在测量中还应可采取如下措施：

    1.试验中所使用的设备应尽量采用无晕设备，特别是试验变压器和耦合电容Ck。

    2.滤波器的性能要好，要做到电源与测量回路的高频隔离。

    3.试验时间应尽量选择在干扰较小的时段，如夜间等。

    4.测量回路的参数配合要适当，耦合电容要尽量小于试品电容Cx，使得在局部放电时Cx与Ck间能很快地转换电荷。

    5.必须对测量设备进行校准。