换流变压器局部放电检测实验中抗干扰信号的方法
【专利摘要】本发明公开了属于换流变压器检测【技术领域】的一种换流变压器局部放电检测实验中抗干扰信号的方法。具体说是一种采用两级抗干扰方法抑制现场干扰信号进而保证换流变压器局部放电检测的准确性和可靠性的技术。该方法包括：采用两级抗干扰技术抑制换流变压器实验厂房内的干扰信号，将检测的干扰信号数据转换为图谱，并对干扰信号进行模式识别，确定干扰信号的类型，一方面利用软件进行有选择性去噪，另一方面采用定位技术寻找干扰源并对干扰源进行现场处理；本发明能够有效的抑制换流变压器实验厂房内的干扰信号，提高换流变压器局部放电检测的可靠性和准确性。
【专利说明】换流变压器局部放电检测实验中抗干扰信号的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于换流变压器检测【技术领域】，特别涉及一种换流变压器局部放电检测实验中抗干扰信号的方法。具体说是一种采用两级抗干扰方法抑制现场干扰信号进而保证换流变压器局部放电检测的准确性和可靠性的技术。
【背景技术】
[0002]直流输电网络的建设离不开直流电气设备的支持，换流变压器是直流输电系统中至关重要的设备，也是交、直流输电系统中联接两端换流站和逆变站的核心设备，其运行状态直接影响系统的安全稳定。基于大量数据统计，换流变压器的绝缘情况是影响换流变压器运行状况的主要因素，尤其对于绝缘要求甚高的±800kV换流变压器而言，更是重中之重。由于换流变压器的阀侧绝缘不仅要承受交流电压的作用，同时还要承受直流电压以及极性反转的作用，使其绝缘比普通变压器更易发生局部放电。而局部放电信号是高电压电气设备潜在绝缘故障的早期征兆，检测与辨识局部放电一直是研究的热点和难点，对局部放电的有效检测对于电力设备的安全稳定运行具有重要意义。由于受现场强烈电磁场环境噪声干扰，实测局部放电信号通常被淹没在严重的背景噪声中，使得原本微弱的局放信号难以被识别，给高压电气设备内部绝缘故障的准确判别带来极大困难。因此如何区分和抑制现场干扰信号对局部放电检测十分重要。
[0003]根据现场干扰信号的时域特征的不同，可分为连续的周期性干扰、脉冲型干扰和白噪声三类，而脉冲型干扰又可进一步分为周期型脉冲干扰和随机脉冲干扰。针对现场干扰信号目前现有的抗干扰技术主要可归纳为根据频域特征加以抑制的频域开窗法、利用干扰脉冲的时域特征加以抑制的时域开窗法和应用小波分析、根据放电脉冲和干扰沿小波分解尺度的传播特性不同来提取放电信号的时频开窗法。对于复杂的现场干扰信号，各种方法都有一定的局限性，单独采用某一种方法无法有效的抑制现场的干扰信号，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是一种换流变压器局部放电检测实验中抗干扰信号的方法，其特征在于，包括步骤如下:
[0005]I)首先分析现场干扰信号的时域特征，采用两级抗干扰技术实现实验厂房内干扰信号的有效抑制，其中第一级抗干扰技术是:在换流变压器局部放试验前，采用局部放电检测设备对换流变压器外部的实验厂房内的地线上和空间内的干扰信号进行测量，并形成干扰信号特征谱图；第二级抗干扰技术:在换流变压器局部放电实验过程中，采用局部放电检测设备对换流变压器内部的放电信号进行测量，形成干扰信号特征谱图；并对上述两级测量的放电信号的类型进行初步判断；
[0006]2)确定放电信号是换流变压器内部的局部放电信号还是换流变压器外部的干扰信号，如果是换流变压器外部的干扰信号，则将步骤I)形成的干扰信号特征谱图或信号特征谱图与干扰信号样本库进行比对，通过干扰信号的模式识别，实现干扰信号类型的准确判定，其中干扰信号的模式为根据现场的干扰信号的时域特征不同，可分为连续的周期性干扰、脉冲型干扰和白噪声三类，而脉冲型干扰又可进一步分为周期型脉冲干扰和随机脉冲干扰；所述白噪声干扰信号是指功率谱密度在整个频域内均匀分布的干扰信号；
[0007]3)根据对干扰信号类型的准确判定，采用两种抗干扰技术:第一种是利用软件实现有选择性去噪；第二种是采用特高频定位技术或超声定位技术实现现场干扰源的定位，并对现场的干扰信号进行处理；该两种抗干扰技术从干扰源上消除了干扰信号对局部放电检测的影响。
[0008]所述放电信号是周期性干扰、脉冲型干扰或白噪声干扰，分别采用第一种或第二种，即如果是周期性干扰、脉冲型干扰则采用第二种:采用特高频定位技术或超声定位技术实现现场干扰源的定位，如果是白噪声干扰则采用第一种:利用软件实现有选择性去噪。
[0009]所述步骤I)中的信号特征谱图是指将采集到的信号经过统计分析，提取特征后的谱图；包括以下至少之一:干扰信号波形图、灰度图、散点图、柱状图、三维图和时频分析图。
[0010]所述对放电信号进行模式识别，确定该放电信号是局部放电信号还是干扰信号包括:采用换流变压器内外放电信号幅值比较法，确定该放电信号是换流变压器内部的放电还是外部的干扰信号；采用定位技术寻找放电源，根据干扰源来判断该放电信号是局部放电信号还是干扰信号。
[0011]所述步骤2)中对干扰信号进行模式识别后，根据干扰信号的类型及幅值判断干扰信号对换流变压器局部放电检测的影响，如果干扰信号对换流变压器局部放电检测的可靠性及准确性基本无影响，则不需要对干扰信号进行软件去噪和采用定位技术寻找干扰源。
[0012]本发明的有益效果是采用二级抗干扰技术可以有效抑制换流变压器实验厂房内的干扰信号，提高换流变压器局部放电检测的准确性和可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为换流变压器局放试验前实验厂房内干扰信号的一级抗干扰技术的流程图。
[0014]图2为换流变压器局放实验中实验厂房内干扰信号的二级抗干扰技术的流程图。
【具体实施方式】
[0015]本发明提出了一种换流变压器局部放电检测实验中抗干扰信号的方法，在换流变压器局放实验前实验厂房内地线上的传导干扰信号和空间中的电磁干扰信号可能较大，会对后续的换流变压器的局部放电实验造成严重的影响；另外在换流变压器局放试验过程中，当对换流变压器施加较高的电压，换流变压器附近可能存在一些悬浮体或一些金属尖刺，这些悬浮体和金属尖刺在高电压作用下可能会产生悬浮放电和电晕放电，这些悬浮放电和电晕放电会对换流变压器的局部放电实验产生较大的影响，另外，实验电源产生的干扰信号也有可能通过电源线以传导方式进入换流变压器内。为了提高换流变压器局部放电检测的可靠性和准确性，非常有必要对实验厂房内的干扰信号采取抑制措施。
[0016]下面结合附图和实施例来详细说明本发明。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
[0017]如图1所示换流变压器局放试验前实验厂房内干扰信号的一级抗干扰技术的流程图，该方法包括如下步骤:
[0018]步骤S101，在换流变压器实验厂房内安装局部放电检测设备，其中局部放电检测设备是指常规脉冲电流检测设备、宽带脉冲电流检测设备、特高频检测设备和超声波检测设备，优选地，选择常规脉冲电流检测设备和特高频检测设备。
[0019]步骤S102，在换流变压器局部放电实验前，对实验厂房内的地线上的传导干扰信号和空间电磁干扰信号进行检测。
[0020]步骤S103，根据局部放电检测设备的检测结果判断实验厂房内是否存在干扰信号，如果存在干扰信号转入步骤S104，如果不存在则直接转入步骤Slll
[0021]步骤S104，将局部放电检测设备检测的干扰信号数据转换为图谱，并与干扰信号样本库进行比较，其中，图谱是指干扰信号波形图、灰度图、散点图、柱状图、三维图或时频分析图(TF图)或上述的组合，优选地，采用波形图和灰度图进行比较。
[0022]步骤S105，通过步骤S104，对干扰信号进行模式识别获得干扰信号的类型。
[0023]步骤106，根据干扰信号的类型和干扰信号的幅值判断干扰信号对换流变压器局部放电检测的影响，如果干扰信号严重影响了换流变压器局部放电检测的可靠性和准确性则转入步骤S107和步骤S108，如果干扰信号对换流变压器局部放电检测的可靠性和准确性影响较小或基本无影响，则直接转入步骤SI 11。
[0024]步骤S107，根据干扰信号的类型，可以利用软件进行有选择性去噪。优选地，对于一些连续周期性干扰信号、周期型的脉冲干扰信号、白噪声和特定波形的干扰信号采用软件进行去噪。
[0025]步骤S108，对于利用软件不容易去除的干扰信号，采用特高频定位技术或超声波定位技术实现干扰源的定位。
[0026]步骤S109，通过步骤S104和步骤S108可以获得现场干扰信号的类型及来源。
[0027]步骤S110，根据现场干扰信号的类型及来源，分析干扰信号产生的原因，并对干扰源进行现场处理。
[0028]步骤SI 11，通过一级抗干扰技术实现换流变压器局部放电实验前干扰信号的有效抑制。
[0029]如图2所示的换流变压器局部放电实验中实验厂房内二级抗干扰技术流程图，包括如下步骤:
[0030]步骤S202，在换流变压器进行局部放电实验过程中，采用局部放电检测设备测量实验厂房内的放电信号，其中局部放电检测设备是指常规脉冲电流检测设备、宽带脉冲电流检测设备、特高频检测设备和超声波检测设备，优选地，选择常规脉冲电流检测设备和特高频检测设备。
[0031]步骤S203，对放电信号的类型进行初步判定，确定该放电信号是换流变压器内部局部放电信号还是外部的干扰信号。
[0032]步骤S204，根据步骤S203判断实验厂房内是否存在干扰信号，如果存在干扰信号转入步骤S205，如果不存在则直接转入步骤S212
[0033]步骤S205，将局部放电检测设备检测的干扰信号数据转换为图谱，并与干扰信号样本库进行比较，其中，图谱是指干扰信号波形图、灰度图、散点图、柱状图、三维图或时频分析图(TF图)或上述的组合，优选地，采用波形图和灰度图进行比较。
[0034]步骤S206，通过步骤S205，对干扰信号进行模式识别，实现干扰信号类型的准确判定。
[0035]步骤207，根据干扰信号的类型和干扰信号的幅值判断干扰信号对换流变压器局部放电检测的影响，如果干扰信号严重影响了换流变压器局部放电检测的可靠性和准确性则转入步骤S208和步骤S209，如果干扰信号对换流变压器局部放电检测的可靠性和准确性影响较小或基本无影响，则直接转入步骤S212。
[0036]步骤S208，根据干扰信号的类型，可以利用软件进行有选择性去噪。优选地，对于一些连续周期性干扰信号、周期型的脉冲干扰信号、白噪声和特定波形的干扰信号采用软件进行去噪。
[0037]步骤S209，对于利用软件不容易去除的干扰信号，采用特高频定位技术或超声波定位技术实现干扰源的定位。
[0038]步骤S210，通过步骤S205和步骤S209可以获得现场干扰信号的类型及来源。
[0039]步骤S211，根据现场干扰信号的类型及来源，分析干扰信号产生的原因，并对干扰源进行现场处理。
[0040]步骤S212，通过二级抗干扰技术实现换流变压器局部放电实验中干扰信号的有效抑制。
【权利要求】
1.一种换流变压器局部放电检测实验中抗干扰信号的方法，其特征在于，包括步骤如下: 1)首先分析现场干扰信号的时域特征，采用两级抗干扰技术实现实验厂房内干扰信号的有效抑制，其中第一级抗干扰技术是:在换流变压器局部放试验前，采用局部放电检测设备对换流变压器外部的实验厂房内的地线上和空间内的干扰信号进行测量，并形成干扰信号特征谱图；第二级抗干扰技术:在换流变压器局部放电实验过程中，采用局部放电检测设备对换流变压器内部的放电信号进行测量，形成干扰信号的特征谱图，并对上述两级测量的放电信号的类型进行初步判断； 2)确定放电信号是换流变压器内部的局部放电信号还是换流变压器外部的干扰信号，如果是换流变压器外部的干扰信号，则将步骤I)形成的干扰信号特征谱图或信号特征谱图与干扰信号样本库进行比对，通过干扰信号的模式识别，实现干扰信号类型的准确判定，其中，干扰信号类型根据现场的干扰信号的时域特征不同，分为连续的周期性干扰、脉冲型干扰和白噪声三类，而脉冲型干扰又可进一步分为周期型脉冲干扰和随机脉冲干扰；所述白噪声干扰信号是指功率谱密度在整个频域内均匀分布的干扰信号； 3)根据对干扰信号类型的准确判定，采用两种抗干扰技术:第一种是利用软件实现有选择性去噪；第二种是采用特高频定位技术或超声定位技术实现现场干扰源的定位，并对现场的干扰信号进行处理；该两种抗干扰技术从干扰源上消除了干扰信号对局部放电检测的影响。
2.根据权利要求1所述的换流变压器局部放电检测实验中抗干扰信号的方法，其特征在于，所述放电信号是周期性干扰、脉冲型干扰或白噪声干扰，分别采用第一种或第二种；即如果是周期性干扰、脉冲型干扰则采用第二种:采用特高频定位技术或超声定位技术实现现场干扰源的定位，如果是白噪声干扰则采用第一种:利用软件实现有选择性去噪。
3.根据权利要求1所述的换流变压器局部放电检测实验中抗干扰信号的方法，其特征在于，所述步骤I)中的信号特征谱图包括以下至少之一:干扰信号波形图、灰度图、散点图、柱状图、三维图和时频分析图；所述信号特征谱图是指将采集到的信号经过统计分析，提取特征后的谱图。
4.根据权利要求1所述的换流变压器局部放电检测实验中抗干扰信号的方法，其特征在于，所述对放电信号进行模式识别，确定该放电信号是局部放电信号还是干扰信号包括:采用换流变压器内外放电信号幅值比较法，确定该放电信号是换流变压器内部的放电还是外部的干扰信号；采用定位技术寻找放电源，根据干扰源来判断该放电信号是局部放电信号还是干扰信号。
5.根据权利要求1所述的换流变压器局部放电检测实验中抗干扰信号的方法，其特征在于，所述步骤2)中对干扰信号进行模式识别后，根据干扰信号的类型及幅值判断干扰信号对换流变压器局部放电检测的影响，如果干扰信号对换流变压器局部放电检测的可靠性及准确性基本无影响，则不需要对干扰信号进行软件去噪和采用定位技术寻找干扰源。
【文档编号】G01R31/12GK104007374SQ201410242808
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月3日 优先权日:2014年6月3日
【发明者】齐波, 季洪鑫, 李成榕, 赵林杰, 孙夏青 申请人:华北电力大学, 南方电网科学研究院有限责任公司