高壓電纜局部放電檢測中干擾抑制技術研究

李博

遼寧省檢驗檢測認證中心（遼寧省產品質量監督檢驗院） 遼寧沈陽 110000

局部放電檢測是變電設備絕緣故障分析和診斷的主要手段，其檢測結果的準確性和有效性是電力設備安全可靠運行的重要保證。目前，局部放電量值有效性方面主要存在以下問題:一是局部放電檢測多采用特高頻法，而國際上尚無特高頻頻段的標準脈沖場強發生裝置；二是特高頻局部放電檢測裝置缺少有效的時域測量方法，傳統的頻域穩態測量方法和標準單極探針等測量方法誤差大、頻率范圍窄，難以反映完整信息；三是局部放電檢測裝置常處于強電磁環境下，會干擾局部放電的測量信號，影響檢測結果，容易發生誤報、漏報。其中，缺少特高頻頻段的標準脈沖場強發生裝置是局部放電傳感器量值溯源的主要技術瓶頸和亞需解決的難題。

1 電纜局部放電帶電檢測技術

電纜帶電檢測常用方法為IEC60270 推薦的脈沖電流法。局部放電故障產生的暫態脈沖電流會沿著電纜線芯傳播，其頻帶遠遠大于工頻運行電流，可通過耦合法在電纜末端線芯或接地線上檢測得到。為了方便技術人員實時實地開展檢測工作，電纜帶電檢測傳感器多使用可開合的高頻電流互感器，互感器從接地線采集到的局放信號經由信號處理單元進行濾波、放大，傳至分析終端，可對局部放電具體情況進行有效識別、記錄，生成多種直觀分析譜圖。光學法只能定位小范圍內的放電位置，特高頻具有信號具有干擾小、反應靈敏的優點，陣列傳感器可多點定位，為保證定位結果的準確性，并考慮到技術成本和可操作性，實際進行局部放電定位檢測時經常采用多種方法協同合作，例如超高頻與超聲波法的配合，超高頻與光學法的配合，這類定位法統稱為聯合定位法，采用此法時要考慮到變壓器局部放電的復雜性，將兩種定位法合理融合，并注意提升各環節中的綜合操控能力，從而發揮加倍的聯合應用效果。

1.1 光學檢測法

將電力變壓器局部放電時產生的光和熱經過光電轉化，利用光電探測儀檢測這些光輻射信號，實現局部識別放電情況。但是這種檢測方法因為成本問題比較受限，隨著科技的進化和發展，光檢測法已經可以對變壓器內外部進行良好的檢測，獲知局部放電的大小和回數，考慮到設備昂貴，以及對檢測準確度和操作水平的要求，單獨應用仍不常見，以聯合法與聲測法結合。

1.2 紅外檢測法

紅外熱成像監測法依據的是高壓設備在局部放電時某部位的溫度反應，若變壓器被測的部位溫度高于絕對溫度，可以熱成像系統來檢測熱能轉化出來的紅外輻射強度，由于大氣對不同波長的輻射吸收程度不同，因而可根據波長分段選擇合適的短波和長波進行檢測，當輻射信號轉換成電信號后會被處理成可以看懂的數據信息顯示給檢測設備控制人員，便可以判斷出設備局部放電的位置和程度。這項檢測技術不受電磁場干擾，并且可以在一定的距離內進行遙測，對于導體連接不良、變壓器套管這類外部故障的檢測效果較好。

1.3 超聲波檢測法

電力變電器內部局部放電時，絕緣油中會產生氣泡，電離出的氣體分子之間互相碰撞會產生大量超聲波信號，并逐漸傳遞到空氣中被變壓器外部的超聲波傳感器檢測到。超聲波信號的強弱可以反映出局部放電量的大小，且超聲波的發射頻率可以人為進行控制，這樣便可在不影響變壓器正常使用的情況下對局部放電區域和具體放電形式進行準確的檢測并加以分析[1]。

2 抑制干擾技術

電纜局部放電檢測中環境干擾復雜，干擾主要包括接地系統的干擾、電源引起的干擾、環境中的各類電磁場輻射的干擾等，電纜局部放電檢測抑制干擾方法，主要包括儀器前端的模擬濾波和局部放電軟件中的數字濾波，以及利用極性求極值、小波分析的噪聲抑制算法，以及從譜圖統計的角度對局部放電脈沖進行識別分類等。

2.1 硬件濾波

使用各種帶通濾波器，如高通或低通濾波器，可有效消除和抑制連續的周期性干擾。濾波器帶寬和中心頻帶的選擇視干擾信號的頻帶而定，窄帶濾波器抗干擾性能好，能有效抑制通頻帶外的大部分干擾信號，但缺點是也容易造成部分有用信號的某些頻率喪失。而帶寬濾波器能夠獲取較豐富的頻率成分，但是，不利于干擾的抑制。

2.2 軟件濾波

使用數字濾波技術抑制干擾信號，如中值濾波法、低通濾波、滑動濾波等，軟件數字濾波種類多，并且可任意改變濾波器參數等優點。

脈沖極性鑒別法是利用局部放電脈沖具有極性特征，利用兩側檢測到局部放電脈沖極性進而判斷出局部放電來源。

時域開窗法，主要應用于在時間上或者相位上固定的干擾信號，采用軟件處理后，將某些放電相位信息進行置零或不顯示，從而去除相位上固定的干擾信號，但是，該方法前提是干擾信號與局部放電信號相位或者時域信號不重合，這種方法有一定的應用范圍[2]。

等效時頻分離法，是將局部放電脈沖按其各自的等效頻率、等效時長或其他的與波形相關的特征參量進行分類。時頻譜圖的特點是多個放電源、不同放電類型的局部放電脈沖會被映射到不同聚點，這樣便于在局部放電相位譜圖上將有效放電和噪聲干擾區分開來。該技術已經應用在現場在線測量數據的判別，也可應用到離線局部放電試驗的數據分析。

屋內日光燈會對超聲波信號檢測造成影響；日光燈鎮流器迅速啟動會對導致TEV 信號檢測數值增大，可以覆蓋一個主控或高壓開關柜。無線電發射裝置、電子電路板及控制箱會影響TEV 信號檢測數值，利用多源信號分離聚類技術將不同源的脈沖進行有效的分離聚類，將信號與噪聲分離后，分析各脈沖的來源，對放電的情況進行評估[3]。

3 結語

局放檢測降噪手段研究不充分等都是放電檢測應用推廣道路上的障礙，仍需要長期并且大量的研究去解決上述問題。