一種局部放電特高頻檢測中的干擾抑制方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種局部放電特高頻檢測中的干擾抑制方法及裝置，用以解決局部放電特高頻檢測中的高頻窄帶干擾問題。本發(fā)明中的方法包括：在局部放電特高頻檢測系統(tǒng)測量頻段范圍內(nèi)，采用點(diǎn)頻法逐步步進(jìn)的方式完成整個(gè)測量頻段范圍內(nèi)的信號能量分布的摸底測試；計(jì)算每個(gè)頻點(diǎn)所對應(yīng)的測試數(shù)據(jù)序列的信號差峰值；重復(fù)上述步驟m次，計(jì)算m次所述測試數(shù)據(jù)序列的信號差峰值的平均值，取最大的信號差峰值的平均值所對應(yīng)的頻點(diǎn)作為當(dāng)前環(huán)境中最優(yōu)測試頻點(diǎn)，其中，m為正整數(shù)；將系統(tǒng)工作模式切換為：以所述當(dāng)前環(huán)境中最優(yōu)測試頻點(diǎn)為中心的窄帶測試工作模式。
【專利說明】
-種局部放電特高頻檢測中的干擾抑制方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及變電站局部放電特高頻檢測抗干擾的技術(shù)領(lǐng)域，特別是存在窄帶干擾 的變電站復(fù)雜電磁環(huán)境中的局部放電檢測中應(yīng)用的干擾抑制方法，還設(shè)及實(shí)現(xiàn)運(yùn)種存在窄 帶干擾的變電站復(fù)雜電磁環(huán)境中的局部放電檢測中干擾抑制方法的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，特高頻法扣HF)由于其抗干擾性好、靈敏度高、可定位等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在 GIS、變壓器等高壓電氣設(shè)備局部放電的檢測中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，在利用UHF檢測 法進(jìn)行電氣設(shè)備局部放電檢測的實(shí)踐中，特別是在設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場局部放電檢測工作中，周 圍環(huán)境中大量的高頻干擾信號，仍然會(huì)對檢測與診斷效果產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。連續(xù)的周期型 干擾是現(xiàn)場局部放電測試常見干擾源之一，包括電力系統(tǒng)載波通信、高頻保護(hù)信號、移動(dòng)通 訊無線電等，該類干擾通常是高頻正弦波，有固定的諧振頻率（一般在700MHz W上），隨著 智能電網(wǎng)建設(shè)和移動(dòng)通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，運(yùn)類高頻窄帶干擾更為普遍。
[0003] 當(dāng)下特高頻局部放電檢測系統(tǒng)主流采用寬帶檢波的測量方式，檢波脈寬在 100 y S-300 y S之間，如此情況下，外部高頻窄帶干擾檢波之后會(huì)變成一條抬升的直流電 平，在檢測頁面表現(xiàn)為垂直偏置信號，該信號會(huì)導(dǎo)致檢測系統(tǒng)闊值設(shè)置失去價(jià)值，放電次 數(shù)、放電幅值、放電相位寬度等關(guān)鍵信息的誤統(tǒng)計(jì)，最終致使測試數(shù)據(jù)失效。目前針對窄帶 干擾引起信號偏置問題的處理，有兩種方式：（1)人為增加檢測闊值；（2)信號調(diào)理器入口 前端增設(shè)窄帶濾波器。方式1面臨不同現(xiàn)場環(huán)境窄帶干擾信號強(qiáng)度不同的問題，闊值難W 統(tǒng)一，而且檢測幅值已受偏置信號影響而失真；方式2增設(shè)窄帶濾波器會(huì)削弱放電信號自 身能量，導(dǎo)致檢測靈敏度降低，且該方式只能應(yīng)對單一窄帶干擾源的情況，對多個(gè)窄帶干擾 源串連使用窄帶濾波器則導(dǎo)致檢測信號能量大幅衰減，嚴(yán)重影響檢測靈敏度；兩種處理方 式均是現(xiàn)場測試工作中無奈的權(quán)宜之法，目前針對特高頻局部放電檢測中高頻窄帶干擾的 問題，并無成熟的、自適應(yīng)能力強(qiáng)的干擾抑制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于，提供一種局部放電特高頻檢測中的干擾抑制方法及裝置，用 W解決局部放電特高頻檢測中的高頻窄帶干擾問題。
[0005] 本發(fā)明的局部放電特高頻檢測中的干擾抑制方法包括：局部放電特高頻檢測系統(tǒng) 測量頻段范圍內(nèi)，采用點(diǎn)頻法逐步步進(jìn)的方式完成整個(gè)測量頻段范圍內(nèi)的信號能量分布的 摸底測試；計(jì)算每個(gè)頻點(diǎn)所對應(yīng)的測試數(shù)據(jù)序列的信號差峰值；重復(fù)上述步驟m次，計(jì)算m 次所述測試數(shù)據(jù)序列的信號差峰值的平均值，取最大的信號差峰值的平均值所對應(yīng)的頻點(diǎn) 作為當(dāng)前環(huán)境中最優(yōu)測試頻點(diǎn)，其中，m為正整數(shù)；將系統(tǒng)工作模式切換為：W所述當(dāng)前環(huán) 境中最優(yōu)測試頻點(diǎn)為中屯、的窄帶測試工作模式。
[0006] 優(yōu)選的，不同的局部放電檢測系統(tǒng)測量頻段寬度下，所述頻點(diǎn)法逐步步進(jìn)的點(diǎn)頻 步進(jìn)寬度不同。
[0007] 優(yōu)選的，所述摸底測試是指：在未知的信號能量分布的測試環(huán)境中，通過點(diǎn)頻法逐 步步進(jìn)的方式，獲取局部放電檢測系統(tǒng)測量頻段范圍內(nèi)環(huán)境信號能量的頻譜分布信息。
[0008] 優(yōu)選的，所述信號差峰值的計(jì)算方法是：
[0009] 信號差峰值=測試數(shù)據(jù)序列的峰值-測試數(shù)據(jù)序列的眾數(shù)；
[0010] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種局部放電特高頻檢測中 的干擾抑制裝置；
[0011] 本發(fā)明的局部放電特高頻檢測中的干擾抑制裝置包括：信號采集模塊，用于局部 放電特高頻檢測系統(tǒng)整個(gè)測量頻段范圍內(nèi)的信號情況摸底測試；計(jì)算模塊，用于計(jì)算每個(gè) 頻點(diǎn)所對應(yīng)的測試數(shù)據(jù)序列的信號差峰值、信號差峰值平均值、當(dāng)前環(huán)境中最優(yōu)測試頻點(diǎn)； 信號調(diào)理模塊，用于局部放電特高頻檢測系統(tǒng)測試過程中的窄帶工作模式和寬帶工作模式 的切換，W及窄帶工作模式下中屯、頻點(diǎn)的控制；
[0012] 優(yōu)選的，所述信號調(diào)理模塊包括切換模塊，用于局部放電特高頻檢測系統(tǒng)測試過 程中的窄帶工作模式和寬帶工作模式的切換。
[0013] 優(yōu)選的，所述信號調(diào)理模塊包括混頻模塊，用于窄帶工作模式下中屯、頻點(diǎn)的控制。
[0014] 應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，通過信號差峰值最優(yōu)判據(jù)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)頻帶選擇的窄帶測 試，可有效避開現(xiàn)場的高頻窄帶干擾，獲取干凈的放電信號，保證檢測數(shù)據(jù)的有效性。
【附圖說明】
[0015] 此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本中請的一部分，本發(fā) 明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中，
[0016] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中的局部放電特高頻檢測中的干擾抑制方法流程圖；
[0017] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中信號差峰值計(jì)算示意圖；其中，H為信號差峰值，Vm。、為數(shù)據(jù) 序列V的峰值，Vm為數(shù)據(jù)序列V的眾數(shù)
[0018] 圖3A是局部放電檢測系統(tǒng)測量頻段寬度為300M-1. 5G，頻點(diǎn)法逐步步進(jìn)的點(diǎn)頻步 進(jìn)寬度為IOM下的信號降噪前的時(shí)域波形和降噪后的時(shí)域波形；
[0019] 圖3B是局部放電檢測系統(tǒng)測量頻段寬度為300M-2G，頻點(diǎn)法逐步步進(jìn)的點(diǎn)頻步進(jìn) 寬度為20M下的信號降噪前的時(shí)域波形和降噪后的時(shí)域波形。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例W及實(shí)施例中的特征可W 相互組合。下面參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0021] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中的局部放電特高頻檢測中的干擾抑制方法流程圖，如 圖1所示，該方法包括如下步驟S11-S14 :
[0022] 步驟Sll :在局部放電特高頻檢測系統(tǒng)測量頻段范圍內(nèi)，采用點(diǎn)頻法逐步步進(jìn)的 方式完成整個(gè)測量頻段范圍內(nèi)的信號能量分布的摸底測試。
[0023] 步驟S12 :計(jì)算每個(gè)頻點(diǎn)所對應(yīng)的測試數(shù)據(jù)序列的信號差峰值。
[0024] 步驟S13 :重復(fù)上述步驟m次，計(jì)算m次所述測試數(shù)據(jù)序列的信號差峰值的平均 值，取最大的信號差峰值的平均值所對應(yīng)的頻點(diǎn)作為當(dāng)前環(huán)境中最優(yōu)測試頻點(diǎn)，其中，m為 正整數(shù)。
[00巧]步驟S14 :將系統(tǒng)工作模式切換為：W所述當(dāng)前環(huán)境中最優(yōu)測試頻點(diǎn)為中屯、的窄 帶測試工作模式。
[00%] W下對于上述步驟作具體說明。
[0027] 本發(fā)明提出方法的核屯、思路為：改變傳統(tǒng)特高頻局部放電檢測系統(tǒng)寬帶工作模式 為窄帶工作，且窄帶頻帶的選取W本發(fā)明提出的信號差峰值最優(yōu)為判據(jù)，該判據(jù)可保證窄 帶頻帶選取為放電脈沖信號能量最優(yōu)分布頻段，從而避開高頻窄帶信號頻段，得到干凈的 放電信息。
[0028] 脈沖信號的信號差峰值為脈沖高于低噪的大小?？蒞用H代表信號差峰值，高頻 窄帶干擾信號檢波后是水平線，雖然幅值較高，但信號差峰值H較小，接近為0,如此信號差 峰值最大的判據(jù)可保證篩選出的頻段為脈沖信號檢波幅值最高的頻段，而成功避開窄帶干 擾頻段。目P，信號差峰值計(jì)算方法為：
[0029] H = Vmax-Vm (D
[0030] 其中Vm。、為數(shù)據(jù)序列V的峰值，Vm為數(shù)據(jù)序列V的眾數(shù)。信號差峰值H計(jì)算如圖 2所示。
[0031] 本實(shí)施例所述方法具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：
[0032] 1)在局部放電特高頻檢測系統(tǒng)測量頻段內(nèi)，采用點(diǎn)頻法逐步步進(jìn)的方式完成整個(gè) 測量頻段范圍的信號情況摸底測試（在未知的信號能量分布的測試環(huán)境中，通過點(diǎn)頻法逐 步步進(jìn)的方式，獲取局部放電檢測系統(tǒng)測量頻段范圍內(nèi)環(huán)境信號能量的頻譜分布信息）； 點(diǎn)頻步進(jìn)寬度根據(jù)不同的局部放電檢測系統(tǒng)測量頻段寬度不同，比如，局部放電特高頻檢 測系統(tǒng)測量頻段為300M-1. 5G，可采用IOM的步進(jìn)，若局部放電特高頻檢測系統(tǒng)測量頻段為 300M-2G，可采用20M的步進(jìn)寬度。
[0033] 2)局部放電特高頻檢測系統(tǒng)測量頻段^步進(jìn)寬度二頻點(diǎn)數(shù)；若用n代表頻點(diǎn)數(shù)， 0《i《n，fi代表第i個(gè)頻點(diǎn)，則為了捕捉較為完整的局部放電的脈沖信號，我們可W設(shè)置 每一個(gè)頻點(diǎn)下的測試時(shí)長設(shè)為20ms。
[0034] 扣如果用V代表測試數(shù)據(jù)序列，那么針對每個(gè)頻點(diǎn)測試數(shù)據(jù)，可W計(jì)算測試數(shù) 據(jù)序列V在相應(yīng)的頻點(diǎn)上的信號差峰值H 1。
[0035] 4)整個(gè)測試數(shù)據(jù)序列V的點(diǎn)頻步進(jìn)測試流程結(jié)束后，得到頻點(diǎn)序列和信號差峰值 序列序列對
[0036] 5)為了保證較好的頻段篩選效果，可連續(xù)重復(fù)執(zhí)行第1-4步，比如執(zhí)行m次，得到 一系列的得到頻點(diǎn)序列和信號差峰值序列序列對（fim，HJ，并且可W通過求平均計(jì)算，得 到頻點(diǎn)序列平均值和信號差峰值平均值序列對C寫，吊），找出信號差峰值平均值的 最大值^^；；；；；及其對應(yīng)的頻點(diǎn)記為^^，^；^即為當(dāng)前環(huán)境中最優(yōu)測試頻點(diǎn)。
[0037] 6)切換系統(tǒng)工作模式為為中屯、的窄帶測試工作模式。
[0038] 下面通過一個(gè)實(shí)際的檢測系統(tǒng)來說明本實(shí)施例技術(shù)方案的具體內(nèi)容。
[0039] 硬件主要包括信號調(diào)理器、模擬采集卡和上位機(jī)=個(gè)部分。固定中屯、頻率的窄帶 檢測可由信號調(diào)理器完成，該信號調(diào)理器應(yīng)自帶混頻器，W保證窄帶檢測的中屯、頻率可變； 數(shù)據(jù)采集部分由模擬采集卡實(shí)現(xiàn)；算法流程控制、信號差峰值計(jì)算W及當(dāng)前環(huán)境中最優(yōu)測 試頻點(diǎn)的選擇由上位機(jī)（內(nèi)置算法軟件）實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例中的干擾抑制在此硬件基礎(chǔ)上實(shí) 施。
[0040] 本實(shí)施例中，不同的局部放電檢測系統(tǒng)測量頻段寬度下，所述頻點(diǎn)法逐步步進(jìn)的 點(diǎn)頻步進(jìn)寬度不同。
[0041] 圖3A中，設(shè)定特高頻檢測系統(tǒng)工作頻帶范圍為300M-1. 5G，點(diǎn)頻步進(jìn)設(shè)為10M，每 個(gè)頻點(diǎn)下測試時(shí)間設(shè)為20ms，全頻段內(nèi)點(diǎn)頻測試重復(fù)20次，信號降噪前的時(shí)域波形和降噪 后的時(shí)域波形。降噪前檢測幅值有0. 5V左右的直流偏置，降噪后消失；降噪前有通訊載波 干擾信號檢波的方波波形，降噪后消失。降噪前采用的300M-1. 5G寬帶檢測，降噪后選取的 是550M窄帶檢測，所W信號幅值略有減小。兩者采樣時(shí)長均為20ms ( -個(gè)工頻周波）。
[0042] 基于上述方法，本實(shí)施例中再給出一種局部放電特高頻檢測中的干擾抑制裝置包 括：信號采集模塊，用于局部放電特高頻檢測系統(tǒng)整個(gè)測量頻段范圍內(nèi)的信號情況摸底測 試，在實(shí)現(xiàn)中信號采集模塊可由模擬采集卡實(shí)現(xiàn)，計(jì)算模塊，用于計(jì)算每個(gè)頻點(diǎn)所對應(yīng)的測 試數(shù)據(jù)序列的信號差峰值、信號差峰值平均值、當(dāng)前環(huán)境中最優(yōu)測試頻點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)中，計(jì)算 模塊可W由計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)；信號調(diào)理模塊，用于局部放電特高頻檢測系統(tǒng)測試過程中的 窄帶工作模式和寬帶工作模式的切換，W及窄帶工作模式下中屯、頻點(diǎn)的控制，在實(shí)現(xiàn)中信 號調(diào)理模塊可W由自帶混頻器的信號調(diào)理器完成。
[0043] 信號調(diào)理模塊包括切換模塊，用于局部放電特高頻檢測系統(tǒng)測試過程中的窄帶工 作模式和寬帶工作模式的切換，信號調(diào)理模塊還包括混頻模塊，用于窄帶工作模式下中屯、 頻點(diǎn)的控制。
[0044] 可變例1
[0045] 本例中，所有方法步驟或裝置結(jié)構(gòu)都與實(shí)施例1中一致，所不同的是改變一些設(shè) 定參數(shù)，例如，設(shè)定特高頻檢測系統(tǒng)工作頻帶范圍為300M-2G，點(diǎn)頻步進(jìn)設(shè)為20M，每個(gè)頻點(diǎn) 下測試時(shí)間設(shè)為20ms，全頻段內(nèi)點(diǎn)頻測試重復(fù)20次，信號降噪前的時(shí)域波形和降噪后的時(shí) 域波形如圖3B所示。
[0046] 降噪前檢測幅值有0. 5V左右的直流偏置，降噪后消失；降噪前有通訊載波干擾信 號檢波的方波波形，降噪后消失。降噪前采用的300M-2G寬帶檢測，降噪后選取的是560M 窄帶檢測，所W信號幅值略有減小。兩者采樣時(shí)長均為20ms ( -個(gè)工頻周波）。
[0047] 本發(fā)明提出的自適應(yīng)頻帶選擇的窄帶干擾抑制方法，核屯、思路為改變傳統(tǒng)特高頻 局部放電檢測系統(tǒng)寬帶工作模式為窄帶工作，且窄帶頻帶的選取W本發(fā)明提出的信號差峰 值最優(yōu)為判據(jù)，該判據(jù)可保證窄帶頻帶選取為放電脈沖信號能量最優(yōu)分布頻段，從而避開 高頻窄帶信號頻段，得到干凈的放電信息。
[0048] W上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該W權(quán)利要求的保護(hù)范圍 為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種局部放電特高頻檢測中的干擾抑制方法，其特征在于，在局部放電特高頻檢測 系統(tǒng)測量頻段范圍內(nèi)，采用點(diǎn)頻法逐步步進(jìn)的方式完成整個(gè)測量頻段范圍內(nèi)的信號能量分 布的摸底測試； 計(jì)算每個(gè)頻點(diǎn)所對應(yīng)的測試數(shù)據(jù)序列的信號差峰值； 重復(fù)上述步驟m次，計(jì)算m次所述測試數(shù)據(jù)序列的信號差峰值的平均值，取最大的信號 差峰值的平均值所對應(yīng)的頻點(diǎn)作為當(dāng)前環(huán)境中最優(yōu)測試頻點(diǎn)，其中，m為正整數(shù)； 將系統(tǒng)工作模式切換為：以所述當(dāng)前環(huán)境中最優(yōu)測試頻點(diǎn)為中心的窄帶測試工作模 式。2. 跟據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，不同的局部放電檢測系統(tǒng)測量頻段寬度 下，所述頻點(diǎn)法逐步步進(jìn)的點(diǎn)頻步進(jìn)寬度不同。3. 跟據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述摸底測試是指：在未知的信號能量分 布的測試環(huán)境中，通過點(diǎn)頻法逐步步進(jìn)的方式，獲取局部放電檢測系統(tǒng)測量頻段范圍內(nèi)環(huán) 境信號能量的頻譜分布信息。4. 跟據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述信號差峰值的計(jì)算方法是： 信號差峰值=測試數(shù)據(jù)序列的峰值-測試數(shù)據(jù)序列的眾數(shù)。5. -種局部放電特高頻檢測中的干擾抑制裝置，其特征在于，包括： 信號采集模塊，用于局部放電特高頻檢測系統(tǒng)整個(gè)測量頻段范圍內(nèi)的信號情況摸底測 試； 計(jì)算模塊，用于計(jì)算每個(gè)頻點(diǎn)所對應(yīng)的測試數(shù)據(jù)序列的信號差峰值、信號差峰值平均 值、當(dāng)前環(huán)境中最優(yōu)測試頻點(diǎn)； 信號調(diào)理模塊，用于局部放電特高頻檢測系統(tǒng)測試過程中的窄帶工作模式和寬帶工作 模式的切換，以及窄帶工作模式下中心頻點(diǎn)的控制。6. 跟據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述信號調(diào)理模塊包切換模塊，用于局部 放電特高頻檢測系統(tǒng)測試過程中的窄帶工作模式和寬帶工作模式的切換。7. 跟據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述信號調(diào)理模塊包括混頻模塊，用于窄 帶工作模式下中心頻點(diǎn)的控制。
【文檔編號】G01R31/12GK105988067SQ201510093744
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年3月3日
【發(fā)明人】唐志國
【申請人】北京華電智成電氣設(shè)備有限公司