局部放电基础研究与应用.ppt

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1、 放电脉冲信号及其频率特性放电脉冲信号及其频率特性 不同类型放电的各种特征不同类型放电的各种特征 绕组类设备放电信号的传播规律绕组类设备放电信号的传播规律 绕组类设备局部放电的量化和放电点定位绕组类设备局部放电的量化和放电点定位 现场强电磁干扰的抑制技术现场强电磁干扰的抑制技术 放电模式识别和诊断放电模式识别和诊断 1 放电故障诊断的基础性研究放电故障诊断的基础性研究 发电机、变压器发电机、变压器2023/3/22023/3/2放电持续时间放电持续时间 纳秒至微秒数量级纳秒至微秒数量级 1 三电容模型三电容模型2023/3/22023/3/2l 视在放电量视在放电量 q =Cx Uxm Uxm

2、：Cx 两端电压两端电压 变化幅值变化幅值 国家标准规定国家标准规定 低值方波电压低值方波电压u0 (幅值幅值U0)经小电容经小电容C0 (其值足够小其值足够小)接至接至Cx两端两端 对视在放电量进行校订对视在放电量进行校订 1 视在放电量及校订视在放电量及校订2023/3/22023/3/2 绕组中某部位发生放电绕组中某部位发生放电 该部位可看作电容试品该部位可看作电容试品 检测装置只能在绕组两端检测检测装置只能在绕组两端检测 检测的是经绕组向外传播的放电信号检测的是经绕组向外传播的放电信号 方波校订电压也无法直接接至放电部位方波校订电压也无法直接接至放电部位 1 发电机、变压器放电故障诊断

3、的特殊性发电机、变压器放电故障诊断的特殊性2023/3/22023/3/2 局部放电发生、发展局部放电发生、发展 取决于电极结构、介质种类及缺陷形式等取决于电极结构、介质种类及缺陷形式等 局部放电脉冲电流会受这些因素影响局部放电脉冲电流会受这些因素影响 放电脉冲波形特性放电脉冲波形特性 探讨绕组类设备放电脉冲传播规律的前提探讨绕组类设备放电脉冲传播规律的前提 选择放电检测装置频率特性要求的依据选择放电检测装置频率特性要求的依据 2 局部放电脉冲及其特征局部放电脉冲及其特征 2023/3/22023/3/2 2.1 放电脉冲电流测试系统放电脉冲电流测试系统(1)回路回路2023/3/22023/

4、3/2 2.1 测试系统测试系统(2)误差来源误差来源2023/3/22023/3/2 2.1 测试系统测试系统 (3)检测电阻检测电阻2023/3/22023/3/2 2.1 测试系统测试系统(4)测量装置测量装置2023/3/22023/3/2 2.1 测试系统测试系统(5)测量误差测量误差2023/3/22023/3/2 2.1 测试系统测试系统(6)干扰防护干扰防护2023/3/22023/3/2 2.1 试验模型试验模型(1)三大类三大类2023/3/22023/3/2 2.1 试验模型试验模型(2)空气放电模型空气放电模型2023/3/22023/3/2 2.1 试验模型试验模型(

5、3)电机线棒模型电机线棒模型2023/3/22023/3/2 2.1 试验模型试验模型(4)空气放电模型空气放电模型2023/3/22023/3/2 2.1 试验模型试验模型(5)油中放电模型油中放电模型 油中放电试验模型油中放电试验模型 n 有机玻璃盒有机玻璃盒 布置电极布置电极 绝缘材料绝缘材料每种各每种各 5个个n 油纸绝缘放电油纸绝缘放电 n 胶纸筒表面放电胶纸筒表面放电n 浸油纸板气泡放电浸油纸板气泡放电2023/3/22023/3/2 2.1.1 空气中放电脉冲电流实测波形空气中放电脉冲电流实测波形(1)2023/3/22023/3/2 2.1.1 空气放电脉冲波形空气放电脉冲波形

6、(2)2023/3/22023/3/2 2.1.1 空气放电脉冲波形空气放电脉冲波形(3)2023/3/22023/3/2 2.1.1 空气中表面放电脉冲电流实测波形空气中表面放电脉冲电流实测波形(1)2023/3/22023/3/2 2.1.1 空气中表面放电脉冲波形空气中表面放电脉冲波形(2)2023/3/22023/3/2 2.1.1 空气中表面放电脉冲波形空气中表面放电脉冲波形(3)2023/3/22023/3/2 2.1.1 空气中表面放电脉冲波形空气中表面放电脉冲波形(4)2023/3/22023/3/2 2.1.1 空气中表面放电脉冲波形空气中表面放电脉冲波形(5)2023/3/

7、22023/3/2 2.1.1 空气中悬浮放电脉冲电流实测波形空气中悬浮放电脉冲电流实测波形(1)2023/3/22023/3/2 2.1.1 空气中悬浮放电脉冲波形空气中悬浮放电脉冲波形(2)2023/3/22023/3/2 2.1.1 电机线棒气隙放电脉冲电流实测波形电机线棒气隙放电脉冲电流实测波形(1)2023/3/22023/3/2 2.1.1 电机线棒气隙放电脉冲波形电机线棒气隙放电脉冲波形(2)2023/3/22023/3/2 2.1.2 油纸绝缘放电脉冲电流实测波形油纸绝缘放电脉冲电流实测波形(1)2023/3/22023/3/2 2.1.2 油纸绝缘放电脉冲波形油纸绝缘放电脉冲

8、波形(2)2023/3/22023/3/2 2.1.2 油纸绝缘放电脉冲波形油纸绝缘放电脉冲波形(3)2023/3/22023/3/2 2.1.2 油中胶纸管表面放电脉冲波形油中胶纸管表面放电脉冲波形2023/3/22023/3/2 2.1.2 油中气泡放电脉冲电流实测波形油中气泡放电脉冲电流实测波形2023/3/22023/3/2 2.1.3 放电脉冲电流波形分类放电脉冲电流波形分类(1)2023/3/22023/3/2 2.1.3 放电脉冲电流波形分类放电脉冲电流波形分类(2)2023/3/22023/3/2 局部放电信号检测方法局部放电信号检测方法 高频高频:小于小于1 MHz 甚高频甚

9、高频:30 300 MHz 特高频特高频:300 MHz 3 GHz 高频法简单，可校订视在放电量高频法简单，可校订视在放电量 不易避开干扰不易避开干扰 高频和甚高频法会受架空线电晕影响高频和甚高频法会受架空线电晕影响 特高频特高频(UHF)段段 空气电晕放电与油中局放信号存在差异空气电晕放电与油中局放信号存在差异 检测油纸变压器局放信号的检测油纸变压器局放信号的UHF分量分量 可避免空气电晕影响可避免空气电晕影响 2.2 局部放电特高频信号局部放电特高频信号(1)2023/3/22023/3/2l电气设备内绝缘系统发生局部放电电气设备内绝缘系统发生局部放电 由放电点向无限大空间辐射电磁波由放

10、电点向无限大空间辐射电磁波 采用双臂阿基米德螺线天线检测放电信号采用双臂阿基米德螺线天线检测放电信号 超宽频带信号传感器超宽频带信号传感器(上限频率上限频率1500MHz)天线输出信号天线输出信号 TDS 684C数字示波器记录数字示波器记录 带宽带宽1GHz，最高采样率最高采样率5GS/s 对信号进行功率谱密度分析对信号进行功率谱密度分析 2.2 局部放电特高频信号局部放电特高频信号(2)2023/3/22023/3/2l 电晕：能量主要分布在电晕：能量主要分布在0 200 MHz 在在150MHz 附近有一窄而陡的能量尖峰附近有一窄而陡的能量尖峰 沿面放电：能量主要分布在沿面放电：能量主要

11、分布在0 200MHz 在在 50MHz 附近有一窄而陡的能量尖峰附近有一窄而陡的能量尖峰 2.2.1 空气中放电信号的功率谱空气中放电信号的功率谱 空气中空气中尖尖 板电晕板电晕沿面放电信号沿面放电信号功率谱功率谱2023/3/22023/3/2l 电晕：能量主要分布在电晕：能量主要分布在 50 1000 MHz 在在 300 MHz 附近出现最高能量峰值附近出现最高能量峰值 沿面放电：能量主要分布在沿面放电：能量主要分布在 500 800MHz 在在 600 MHz 附近出现最高能量峰值附近出现最高能量峰值 2.2.2 油中放电信号的功率谱油中放电信号的功率谱(1)油中油中尖尖 板电晕板电

12、晕沿面放电信号沿面放电信号功率谱功率谱2023/3/22023/3/2l 气隙：能量主要分布在气隙：能量主要分布在 500 1000 MHz 4 5个能量高峰，在个能量高峰，在 870 MHz 附近最高附近最高 悬浮放电：能量主要分布在悬浮放电：能量主要分布在 400 1100MHz 约约10个能量高峰，在个能量高峰，在 780 MHz 附近最高附近最高 2.2.2 油中放电信号的功率谱油中放电信号的功率谱(2)油中油中气隙放电气隙放电悬浮导体放电悬浮导体放电 信号功率谱信号功率谱2023/3/22023/3/2 油中放电信号能量主要分布在油中放电信号能量主要分布在300 1100MHz 有多

13、个较宽、不很陡峭的能量尖峰有多个较宽、不很陡峭的能量尖峰 空气中放电信号能量主要分布在空气中放电信号能量主要分布在0 200MHz 绝大部分能量在几个极窄、陡的主尖峰中绝大部分能量在几个极窄、陡的主尖峰中 用用UHF法检测变压器局部放电法检测变压器局部放电 测量频段大于测量频段大于300MHz为宜为宜 避免空气中电晕放电脉冲型干扰避免空气中电晕放电脉冲型干扰 2.2.3 频谱特性的差异频谱特性的差异2023/3/22023/3/2 放电信号由放电点经绕组向两端传播放电信号由放电点经绕组向两端传播 衰减、变形、时移衰减、变形、时移 检测系统检测系统 绕组两端绕组两端 所得放电信息受到影响所得放电

14、信息受到影响 影响与脉冲特性、脉冲传播途径有关影响与脉冲特性、脉冲传播途径有关 脉冲检测信号的变化脉冲检测信号的变化 放电源到测量端的路径信息放电源到测量端的路径信息 放电源的位置信息放电源的位置信息 3 放电脉冲信号沿设备绕组的传播放电脉冲信号沿设备绕组的传播 2023/3/22023/3/2l以变压器为例以变压器为例 建立了局部放电脉冲在绕组中传播过程的建立了局部放电脉冲在绕组中传播过程的 LCK电路网络仿真模型电路网络仿真模型 变压器绕组按绕制方式划分成集中单元变压器绕组按绕制方式划分成集中单元 每个集中单元由每个集中单元由 电感性电感性(L)支路支路 纵向纵向 电容性电容性(K)支路支

15、路 并联并联 3.1 绕组中快速暂态过程数学模型绕组中快速暂态过程数学模型(1)2023/3/22023/3/2 3.1 绕组中快速暂态过程数学模型绕组中快速暂态过程数学模型(2)l L支路：匝导线电阻支路：匝导线电阻/电感电感 匝间互感匝间互感 K支路：匝间电容支路：匝间电容/漏导漏导 饼间电容饼间电容/漏导漏导 单元的横向对地电容单元的横向对地电容 C支路：支路：线匝对铁心线匝对铁心/外壳电容外壳电容 各单元间存在互感各单元间存在互感 2023/3/22023/3/2 3.1 绕组中快速暂态过程数学模型绕组中快速暂态过程数学模型(3)l 发生局部放电的绕组处看作电容性试品发生局部放电的绕组

16、处看作电容性试品 用三电容模型等效用三电容模型等效 用陡脉冲电流源模拟放电的外在反映用陡脉冲电流源模拟放电的外在反映2023/3/22023/3/2 3.1 绕组模型验证绕组模型验证(1)变压器绕组实物模型变压器绕组实物模型 仿真分析和实际测试仿真分析和实际测试 在绕组的在绕组的5个不同位置个不同位置 第第2、4、8、12、14个线饼个线饼 注入脉冲激励信号注入脉冲激励信号 比较测量端的仿真响应和实测信号比较测量端的仿真响应和实测信号 实测和仿真响应波形比较接近实测和仿真响应波形比较接近 实测起始部位存在一些较高频率的振荡实测起始部位存在一些较高频率的振荡2023/3/22023/3/2 3.

17、1 绕组模型验证绕组模型验证(2)用相关分析方法用相关分析方法 定量比较定量比较 同一位置注入同一位置注入 实测和仿真响应实测和仿真响应 具有最好的相关性具有最好的相关性 仿真模型能较好仿真模型能较好 反映脉冲沿变压器反映脉冲沿变压器 绕组的传播特性绕组的传播特性2023/3/22023/3/2 3.2 绕组中放电点电气定位方法绕组中放电点电气定位方法(1)局部放电脉冲在变压器绕组中传播局部放电脉冲在变压器绕组中传播 传播过程中的变化与脉冲传播途径有关传播过程中的变化与脉冲传播途径有关 绕组两端脉冲信号的变化绕组两端脉冲信号的变化 包含了由放电源到测量端的路径信息包含了由放电源到测量端的路径信

18、息 反映了局部放电源的位置信息反映了局部放电源的位置信息2023/3/22023/3/2 3.2 绕组中放电点电气定位方法绕组中放电点电气定位方法(2)研究了三台电力变压器研究了三台电力变压器 SFPSZ7 150000/220(高、中、低压三绕组高、中、低压三绕组)DEP 240000/500(高、低压双绕组高、低压双绕组)OSFPSZ 240000/400TH(高、低压双绕组高、低压双绕组)仿真研究仿真研究220kV和和500kV变压器变压器 归纳放电点的电气定位方法归纳放电点的电气定位方法 用用400kV变压器的实验结果验证变压器的实验结果验证2023/3/22023/3/2 3.2 绕

19、组中放电点电气定位方法绕组中放电点电气定位方法(3)绕组传播特性试验回路绕组传播特性试验回路2023/3/22023/3/2 3.2 电气定位电气定位/220kV变压器变压器l SFPSZ7 150000/220 高压绕组中部出线，纠结高压绕组中部出线，纠结 连续式连续式 每半部分每半部分48饼，饼，1 22饼为纠结式饼为纠结式 23 48饼为连续式饼为连续式 中压绕组中压绕组94饼，纠结饼，纠结 连续式连续式 1 12和和93、94饼为纠结式饼为纠结式 13 92饼为连续式饼为连续式 低压绕组低压绕组55匝，螺旋式匝，螺旋式2023/3/22023/3/2 3.2 电气定位电气定位/500k

20、V变压器变压器l DEP 240000/500 高压绕组中部出线，连续高压绕组中部出线，连续 纠结式纠结式 每半部分每半部分54饼饼 1 6、15 18饼为连续式饼为连续式 其余为纠结式其余为纠结式 低压绕组中部出线低压绕组中部出线 每半部分每半部分48饼，连续式饼，连续式2023/3/22023/3/2 3.2 电气定位电气定位/400kV变压器变压器l OSFPSZ 240000/400TH 绕高压绕组中部出线，插入电容绕高压绕组中部出线，插入电容 连续式连续式 每半部分每半部分56饼饼 1 20、53 56饼为插入电容式饼为插入电容式 21 52饼为连续式饼为连续式 高低压绕组与高压绕组

21、自耦连接高低压绕组与高压绕组自耦连接 共共34饼，连续式饼，连续式2023/3/22023/3/2 3.2 电气定位电气定位/仿真研究仿真研究(1)l 220kV变压器仿真模型变压器仿真模型 不同节点注入脉冲信号不同节点注入脉冲信号 在高压绕组的在高压绕组的A端和端和X端测量脉冲响应端测量脉冲响应 高压绕组分上、下两段高压绕组分上、下两段 分别有分别有24个单元、个单元、25个节点个节点 第第5和第和第20节点注入脉冲信号时的响应节点注入脉冲信号时的响应2023/3/22023/3/2 3.2 电气定位电气定位/仿真研究仿真研究(2)第第5节点节点注入注入A端响应端响应 X端响应端响应2023

22、/3/22023/3/2 3.2 电气定位电气定位/仿真研究仿真研究(3)第第20节点节点注入注入A端响应端响应 X端响应端响应2023/3/22023/3/2 3.2 电气定位电气定位/仿真研究仿真研究(4)放电发生位置放电发生位置 距绕组首端约距绕组首端约17%(第第5节点节点)83%(第第20节点节点)放电位置与放电测量点之间的距离放电位置与放电测量点之间的距离 影响脉冲时域波形幅值影响脉冲时域波形幅值 影响脉冲幅频特性幅值影响脉冲幅频特性幅值 其他节点注入时其他节点注入时 同样规律同样规律 500kV变压器变压器 同样规律同样规律2023/3/22023/3/2 3.2 电气定位电气定

23、位特征量特征量 根据仿真研究根据仿真研究 可用于定位放电点的特征量可用于定位放电点的特征量 0.9 1 MHz 范围内频响信号平均值范围内频响信号平均值 1 MHz 范围内信号能量范围内信号能量 提出电气定位方法提出电气定位方法 幅比折线法幅比折线法(利用响应幅频特性分量利用响应幅频特性分量)能比直线法能比直线法(利用局部放电信号能量利用局部放电信号能量)2023/3/22023/3/2 3.2 幅比折线法幅比折线法(1)各频谱特性图的共同特点各频谱特性图的共同特点 相对其它频率位置相对其它频率位置 1 MHz 附近的幅频特性较平坦附近的幅频特性较平坦 由绕组等效电路中的电容特性引起由绕组等效

24、电路中的电容特性引起 电容性频段电容性频段 幅频特性幅值与脉冲传播距离有密切联系幅频特性幅值与脉冲传播距离有密切联系 可为局部放电电气定位提供良好依据可为局部放电电气定位提供良好依据2023/3/22023/3/2 3.2 幅比折线法幅比折线法(2)以响应幅频特性以响应幅频特性|I(f)|在在 0.9 1 MHz 频段内频段内 平均值平均值 H 作为电气定位所依据的特征量作为电气定位所依据的特征量 H 绝对值受多种因素影响绝对值受多种因素影响 根据某节点注入脉冲时绕组首、末端响应根据某节点注入脉冲时绕组首、末端响应 分别计算分别计算HA和和HX 以比值以比值HA/HX|0.91MHz作为定位特

25、征量作为定位特征量2023/3/22023/3/2 3.2 幅比折线法幅比折线法(3)比值比值HA/HX与放电位置有较好对应关系与放电位置有较好对应关系 用折线拟合用折线拟合HA/HX与放电点位置与放电点位置 x 的关系的关系 A、B 首、末端注入脉冲时的比值首、末端注入脉冲时的比值 在在 HA/HX x 图中绘制连接图中绘制连接 (0,A)(50%,(3A+5B)/8)(100%,B)三点的折线三点的折线 可利用此幅比折线定位放电点可利用此幅比折线定位放电点2023/3/22023/3/2 3.2 幅比折线法幅比折线法(4)变压器高压绕组不同节点注入放电脉冲变压器高压绕组不同节点注入放电脉冲

26、 随着放电位置由首端向末端移动随着放电位置由首端向末端移动 HA/HX呈现单调下降趋势呈现单调下降趋势 幅比折线法的定位误差约为幅比折线法的定位误差约为15%500kV仿真仿真400kV实测实测2023/3/22023/3/2 3.2 能比折线法能比折线法(1)以响应量不同频段放电信号的能量以响应量不同频段放电信号的能量 仿真研究表明仿真研究表明 响应信号响应信号 1 MHz 以内的能量以内的能量 与脉冲传播距离有密切关系与脉冲传播距离有密切关系 可为局部放电电气定位提供良好依据可为局部放电电气定位提供良好依据 2023/3/22023/3/2 3.2 能比折线法能比折线法(2)以响应幅频特性

27、以响应幅频特性|I(f)|在在 1 MHz 以下的能量以下的能量 作为电气定位所依据的特征量作为电气定位所依据的特征量 E 绝对值受多种因素影响绝对值受多种因素影响 根据某节点注入脉冲时绕组首、末端响应根据某节点注入脉冲时绕组首、末端响应 分别计算分别计算 EA 和和 EX 以比值以比值 EA/EX|1 MHz 作为定位特征量作为定位特征量2023/3/22023/3/2 3.2 能比折线法能比折线法(3)比值比值EA/EX与放电位置基本呈线性关系与放电位置基本呈线性关系 用直线拟合用直线拟合EA/EX与放电点位置与放电点位置 x 的关系的关系 A、B 首、末端注入脉冲时的比值首、末端注入脉冲

28、时的比值 在在 EA/EX x 图中绘制连接图中绘制连接 (0,A)(100%,B)两点的直线两点的直线 可利用此能比直线定位放电点可利用此能比直线定位放电点2023/3/22023/3/2 3.2 能比折线法能比折线法(4)变压器高压绕组不同节点注入放电脉冲变压器高压绕组不同节点注入放电脉冲 随着放电位置由首端向末端移动随着放电位置由首端向末端移动 EA/EX呈现下降趋势呈现下降趋势 能比直线法的定位误差约为能比直线法的定位误差约为 8%220kV仿真仿真400kV实测实测2023/3/22023/3/2 3.3 绕组类结构视在放电量校订方法绕组类结构视在放电量校订方法(1)视在放电量校订视

29、在放电量校订 国家标准国家标准 GB/T 7354-2003 局部放电测量局部放电测量 IEC 60270:2000 Partial discharge measurements 规定了方法规定了方法 传统法传统法 能很好地适用于集中型电容试品能很好地适用于集中型电容试品2023/3/22023/3/2 3.3 视在放电量校订方法视在放电量校订方法(2)按传统方法校订按传统方法校订 仅当绕组首端放电时才正确反映视在放电量仅当绕组首端放电时才正确反映视在放电量 绕组其他部位发生的放电绕组其他部位发生的放电 得到的是得到的是“视在的视在的”视在放电量视在放电量 绕组类设备绕组类设备 脉冲传播脉冲传

30、播 复杂性复杂性2023/3/22023/3/2 3.3 传统法：传统法：220kV变压器仿真分析变压器仿真分析(1)l绕组绕组A端与地之间端与地之间 注入注入 24 nC 校订脉冲校订脉冲 校订系数校订系数 在绕组的不同节点在绕组的不同节点 注入注入 24 nC 放电脉冲放电脉冲 在在 A端、端、X端端 测点检测响应测点检测响应 传统法校订传统法校订 A端、端、X端端 测得的视在放电量测得的视在放电量2023/3/22023/3/2 3.3 传统法：传统法：220kV变压器仿真分析变压器仿真分析(2)A端测点端测点 X端测点端测点 视在放电量与注入电荷差别较大视在放电量与注入电荷差别较大20

31、23/3/22023/3/2 3.3 传统法：传统法：500kV变压器仿真分析变压器仿真分析 A端测点端测点 X端测点端测点 视在放电量与注入电荷差别较大视在放电量与注入电荷差别较大2023/3/22023/3/2 3.3 几何平均法几何平均法 校正视在放电量校正视在放电量 qA、qX A端、端、X端测点响应信号的校订结果端测点响应信号的校订结果 视在放电量视在放电量 220kV变压器变压器 500kV变压器变压器 2023/3/22023/3/2 3.3 实验验证：实验验证：400kV变压器变压器 不同部位放电时不同部位放电时 视在放电量视在放电量 未校正：未校正：A 端测点最小只有端测点最

32、小只有 注入电荷的注入电荷的0.3倍倍 a 端测点最大达端测点最大达 注入电荷的注入电荷的15倍倍 经校正后经校正后 最大为最大为 注入电荷的注入电荷的2倍倍 差别大为缩小差别大为缩小 2023/3/22023/3/2 窄带干扰窄带干扰 脉冲干扰脉冲干扰 4 干扰信号特性及抑制方法干扰信号特性及抑制方法(1)设备运行现场电磁干扰强烈设备运行现场电磁干扰强烈 影响局部放电检测灵敏度影响局部放电检测灵敏度 影响诊断可靠性影响诊断可靠性 依据频带分类依据频带分类2023/3/22023/3/2 干扰依据频带分类干扰依据频带分类 窄带干扰窄带干扰 如载波通讯、发射机、开关电源等如载波通讯、发射机、开关

33、电源等 脉冲干扰脉冲干扰 如功率电子器件、导体电晕、如功率电子器件、导体电晕、电机电刷火花等电机电刷火花等 相应的干扰抑制方法相应的干扰抑制方法 4 干扰信号特性及抑制方法干扰信号特性及抑制方法(2)2023/3/22023/3/2 可以使用可以使用 模拟滤波器模拟滤波器 自适应数字滤波法自适应数字滤波法 小波变换分析法小波变换分析法 频域抑制法频域抑制法 4.1 窄带干扰抑制窄带干扰抑制 (1)2023/3/22023/3/2=基础：自适应处理器基础：自适应处理器 FIR数字滤波器数字滤波器 自适应算法自适应算法 随机梯度法随机梯度法 系统根据实际情况系统根据实际情况 改变滤波器改变滤波器

34、抑制干扰抑制干扰 4.1 自适应数字滤波自适应数字滤波(1)2023/3/22023/3/2=滤波效果影响因素滤波效果影响因素 滤波器阶数滤波器阶数 p 延迟延迟 收敛因子收敛因子 4.1 自适应数字滤波自适应数字滤波(2)2023/3/22023/3/2 具有具有多分辨率多分辨率(多尺度多尺度)特点特点 在时频两域表现信号的局部特征在时频两域表现信号的局部特征 可看作带通滤波器可看作带通滤波器 在不同尺度在不同尺度 a 下对信号滤波下对信号滤波 基本频率特性基本频率特性 ()中心频率随中心频率随 a 的缩小而增高的缩小而增高 带宽与中心频率之比恒定带宽与中心频率之比恒定 可用来抑制窄带干扰可

35、用来抑制窄带干扰 4.1 小波变换小波变换(1)2023/3/22023/3/2 200 MW发电机局部放电发电机局部放电 在线检测信号在线检测信号 小波变换处理小波变换处理 原始信号原始信号 x(t)输出信号输出信号 d(t)窄带干扰窄带干扰 120kHz 150 kHz 被完全抑制被完全抑制 4.1 小波变换小波变换(2)2023/3/22023/3/2 局部放电脉冲频谱宽局部放电脉冲频谱宽 幅频特性为水平线幅频特性为水平线 窄带干扰窄带干扰 幅频特性为垂直线幅频特性为垂直线 4.1 频域抑制窄带干换频域抑制窄带干换(1)抑制方法抑制方法 谱线删除谱线删除 频域开窗频域开窗 多通带滤波法多

36、通带滤波法2023/3/22023/3/2 4.1 频域抑制窄带干换频域抑制窄带干换(2)=谱线删除谱线删除 干扰源较少时干扰源较少时 频域开窗频域开窗 干扰源稍多干扰源稍多 且较密集且较密集 多通带滤波多通带滤波 干扰源多且密集干扰源多且密集 然后进行然后进行IFFTIFFT 时域图形中时域图形中 窄带干扰抑制窄带干扰抑制 2023/3/22023/3/2 可以使用可以使用 时域平均法时域平均法 小波变换分析法小波变换分析法 时域平均法时域平均法 白噪围绕时间轴波动白噪围绕时间轴波动 遵从标准差为遵从标准差为 的正态分布的正态分布 局部放电脉冲的发生相位基本不变局部放电脉冲的发生相位基本不变

37、 4.2 白噪声抑制白噪声抑制 时域平均法时域平均法(1)2023/3/22023/3/2 检测数据按工频周期的整数倍划分检测数据按工频周期的整数倍划分 对对n个样本进行平均个样本进行平均 有用信号幅度基本不变有用信号幅度基本不变 4.2 时域平均法时域平均法(2)白噪标准差降为白噪标准差降为 干扰降为原来的干扰降为原来的2023/3/22023/3/2 在时、频两域突出信号的局部特征在时、频两域突出信号的局部特征 函数的局部特征函数的局部特征 用用 Lipschitz 指数指数 表征表征 斜坡、阶跃、斜坡、阶跃、函数的函数的 分别为分别为 1、0、1 小波变换随尺度小波变换随尺度j的变化与指

38、数的变化与指数 有关有关 在极值上反映得最为明显在极值上反映得最为明显 4.2 小波变换分析法小波变换分析法(1)2023/3/22023/3/2 对小波变换的极大值对小波变换的极大值 0 随随 j 增大而增大增大而增大 0 随随 j 增大而减小增大而减小 =0 不随不随 j 改变改变 白噪的白噪的 =0.5 (0)其小波变换极大值随尺度增加而减小其小波变换极大值随尺度增加而减小 大尺度下的极大点主要属于有用信号大尺度下的极大点主要属于有用信号 4.2 小波变换分析法小波变换分析法(2)2023/3/22023/3/2=消除白噪的做法消除白噪的做法 大尺度下的极值点为基础大尺度下的极值点为基础

39、 根据高一级极值点位置根据高一级极值点位置 寻找本级对应的极值点寻找本级对应的极值点 去除本级其他极值点去除本级其他极值点 逐级搜索，直至逐级搜索，直至 j=1 为止为止 以选择出来的极值点重建信号以选择出来的极值点重建信号 4.2 小波变换分析法小波变换分析法(3)2023/3/22023/3/2 平衡法或脉冲鉴别法平衡法或脉冲鉴别法 现场实际情况的复杂性现场实际情况的复杂性 目前无法有效使用目前无法有效使用 UHF 检测法与检测法与 HF 检测法结合检测法结合 检测变压器局部放电时检测变压器局部放电时 抑制脉冲干扰抑制脉冲干扰 4.3 脉冲干扰抑制脉冲干扰抑制 (1)2023/3/2202

40、3/3/2 高频高频(HF)检测法检测法 易受电晕、功率电子器件等脉冲型干扰影响易受电晕、功率电子器件等脉冲型干扰影响 可进行视在放电量的校订可进行视在放电量的校订 特高频特高频(UHF)检测法检测法 可避开电晕、功率电子器件等脉冲型干扰可避开电晕、功率电子器件等脉冲型干扰 无法进行视在放电量的校订无法进行视在放电量的校订 UHF法与法与HF法结合法结合 取长补短取长补短 4.3 脉冲干扰抑制脉冲干扰抑制 (2)2023/3/22023/3/2UHF 与与 HF 信号脉冲之间的对应性较好信号脉冲之间的对应性较好 4.3 UHF 法与法与 HF 法结合法结合 (1)油油中中沿沿面面放放电电=实验

41、室模型试验：实验室模型试验：UHF 法法/HF 法法 同时检测同时检测2023/3/22023/3/2HF 法能测得信号，法能测得信号，UHF 法得不到信号法得不到信号 4.3 UHF 法与法与 HF 法结合法结合 (2)空空气气中中电电晕晕放放电电=实验室模型试验：实验室模型试验：UHF 法法/HF 法法 同时检测同时检测2023/3/22023/3/2 4.3 UHF 法与法与 HF 法结合法结合 (3)=UHF 法法 与与 HF 法法 结合结合 UHF 测量结果中的脉冲信号测量结果中的脉冲信号 确定确定HF测量结果中的测量结果中的 对应脉冲对应脉冲 放电信号放电信号 抑制了抑制了HF法结

42、果中的脉冲干扰等法结果中的脉冲干扰等 主要是空气电晕主要是空气电晕2023/3/22023/3/2UHF背景噪声小背景噪声小 内部局放脉冲内部局放脉冲 时间窗时间窗 4.3 UHF 法与法与 HF 法结合法结合 (4)B相相 变变压压器器实实测测数数据据=一组一组(三个单相三个单相)240 MVA/500 kV 变压器变压器2023/3/22023/3/2时间窗时间窗 保留保留 HF 结果中对应信号结果中对应信号 内部局放脉冲内部局放脉冲 4.3 UHF 法与法与 HF 法结合法结合 (5)B相相 变变压压器器实实测测数数据据2023/3/22023/3/2谢谢 谢谢2023/3/22023/3/2