
目(mù)前存在的抗幹擾(rǎo)技術(shù)中,通過總結歸納,基於UHF的局放(fàng)抗幹擾措(cuò)施可以(yǐ)主要(yào)有以下(xià)幾種方法及其檢驗特征如(rú)表所示。
幹擾的分類可以在以時(shí)域特性為標準的情況下可(kě)以分為:
1)連續的周期性幹擾;2)脈衝型幹擾;3)白噪(zào);這(zhè)其中脈衝型幹(gàn)擾包括隨機脈衝幹擾和周期(qī)型脈衝幹擾。因為各種幹擾的檢驗特征存在較大的差異,因此需要采用不(bú)同(tóng)針對性的方法以(yǐ)達到抗幹擾的目的。
1. 頻域開窗法
頻域開(kāi)窗的方法多數用於抑製周期(qī)性的幹擾,這種方(fāng)法的(de)核心是結合軟件方法或硬件電路,即采用合適頻(pín)帶的窄帶電流傳感(gǎn)器配合(hé)使用程序控製的帶通濾波電路來避開連續(xù)的(de)周期性幹擾。但頻域開窗法使用上並不靈活,使用對象單一一般隻能是一個單獨的變電站並且最佳頻帶的選擇需要在安裝前進行大範圍詳盡的(de)試驗。在另一方(fāng)麵,因為(wéi)局部放電(diàn)脈衝的(de)頻帶非常寬(kuān),窄帶電流傳感(gǎn)器獲取的能量有限,由此會嚴重影(yǐng)響檢測的波形,甚至會(huì)造成大幅度的畸(jī)變。特高頻方法的出現有效的解決了幹擾頻譜較低(dī)的問題,近年來己成功應用在電力電纜、變壓(yā)器、發電機等設備的(de)局放檢測中(zhōng)。在軟件方麵也有了實質性的突破,各種的數字濾波方法(fǎ)例如快速傅裏葉變換濾(lǜ)波、多帶(dài)通濾波、非自適應濾波、自適應濾(lǜ)波等濾波方式。在工程上一些具體變電站的幹擾數(shù)據收集分析可以得到,多帶通濾波(bō)器可以有效地(dì)抑製以無線電幹擾及載波幹擾為(wéi)代(dài)表的窄帶幹擾,因為局(jú)放信號強度的數量級跟幹擾信號的數量級差別不大,所以幹擾(rǎo)信號會嚴重影響(xiǎng)局放的正常檢測。有少(shǎo)數國外(wài)研(yán)究認為,級(jí)聯的(de)二階IIR點陣陷波固定係數濾波器能有效地抑製周期性幹擾,這種方法在波形畸變、幹擾抑製比等指(zhǐ)標上有著顯著的優點,再者具有穩定性好(hǎo)和處(chù)理速度快等優點。但含有多諧波(bō)成分的周期性幹擾對於(yú)固定係(xì)數濾波器(qì)是一個軟肋,由此衍生使得濾波器(qì)濾波時間漫長、難以設定(dìng)參數、占用內存大等困難(nán)。盡(jìn)管如此(cǐ),對於抗窄帶幹擾算(suàn)法(fǎ)研究(jiū)是比(bǐ)較豐富和成熟(shú)的,所以相對而言,理想多帶通濾波器和固定係數(shù)濾波器具有比較優異的使用效果。
2. 時域開窗法
對於時域開窗的方法有不同的分類方(fāng)法,在(zài)針對抑製周(zhōu)期性脈衝幹擾時,通常把時域開窗法分為兩類:數字方法和模擬方法。在有些研究中也稱為軟件方法(fǎ)和硬件方法。模擬方法中又細分為(wéi)脈衝極性鑒別法和差動平衡(héng)法。這兩種方(fāng)法的原理都(dōu)是通過判斷測量兩個點之間同極性的外來脈衝以區別(bié)反極性的內部局放脈衝這(zhè)個明顯(xiǎn)的(de)差異來抑製外部幹擾。但在工程應用中,容易出現(xiàn)調整電路困難的問題,這個問題的出現很大部分受到來源以及傳播途徑不同的(de)兩路脈(mò)衝幹擾的影響,影響分別體現(xiàn)在幅值、相位以及(jí)波形上(shàng)的差(chà)異(yì)。在另一方麵,電力係統中大量的分布參數係統的存在也會影響測量極性規律,例如(rú)電阻、電容和電感(gǎn)組成(chéng)的變壓器繞組由於其複(fù)雜(zá)的傳播途徑會導致同(tóng)極性的外來脈(mò)衝與反極性的內部局放(fàng)脈衝規律混亂從而影響抑製效果。有部分國內研究提出了在(zài)數字處理上(shàng)進行改進的多端調節一定向禍合差動平衡算法,在原理上難以彌(mí)補其(qí)缺陷。現在普遍采用(yòng)的一(yī)種消除周期性脈衝的方法主要從幹擾與局放信號的信號形狀出發,通過區分信號的分(fèn)布趨勢,即局部放電的信號相位較為分散而幹擾信號的相位(wèi)較為(wéi)集中的形狀特點,從而達到區分幹擾與局(jú)放信號的效果。此法還兼備識別不(bú)同局放點信號和研究脈衝時間間隔分布的優點,有發展成通用算法的趨(qū)勢。
3. 時頻開窗法
信號的全部(bù)信息都會反映在信號的時(shí)域波形或者(zhě)頻域(yù)波形中,但不同的信號的時域/頻域特性表現不同,例如具有明顯頻域特性的周期型信號,具有明顯時域特性的離散型信(xìn)號等等。因此如果單一使用時域/頻域進行分析,可能會(huì)造成片麵的分析結(jié)果,隻有結合時域和頻域分析(xī)才能得(dé)到信號的詳盡了解和分析。時頻(pín)開窗法是一種綜合時域和頻(pín)域分析,結合小波分(fèn)析,通過分析局部放電脈衝與幹擾沿小波分解尺度的差異性(xìng)傳播特性獲取放電信號的方法。在幹擾中白(bái)噪聲難以在時域或頻域(yù)找(zhǎo)到統一的規律特(tè)性,白噪聲(shēng)在頻域中呈現均勻分布的狀態而(ér)在頻域中又是不均勻的無規律脈動,這樣的差異化使得無法單從(cóng)任一域中抑製白噪聲幹擾。這些年發展起來的小波去噪算法對去噪算法研究產生了重大的影響,此算法有效(xiào)地解決了白(bái)噪(zào)聲時頻差異化的難題。實際應用中小波去噪算(suàn)法主要有:1)模極大值法;2)門(mén)限值法。
模極大值法(fǎ)的原理就(jiù)是根據白(bái)噪與局放信號之間的小波變換係(xì)數的模極大(dà)值傳遞特(tè)性具有較大差異,通過篩選保(bǎo)留局放信號的模極大值點,然後重複此過程以達到反(fǎn)複變換去除白噪聲的(de)目的(de)。但是這種方法的具體實踐需要重複(fù)多次的交錯(cuò)投影,這將會嚴重拖慢計算速度和降低(dī)效率。並且模極大(dà)值法存在不(bú)可避免的隨機性和主觀性,在具體的工程應用中難以被接受。
另一種方(fāng)法是門限(xiàn)值法,其原理基於小波變(biàn)換的門限值進行降噪去噪(zào)處理,其中的核心在於(yú)對(duì)於門限值的確定方法,根據大量的理論研究,實際中一般采用四種門限值:a)最大最小門限值;b)普遍門限值;c)Stein無(wú)偏風險門限值;d)帶試探性(xìng)的Stein無偏風(fēng)險門(mén)限值。門限值法能夠快速簡單地抑製(zhì)載波幹擾和白噪聲,其實現簡單、計算速度快等優點有利於工程上的應用。
除了以上兩種方法以外,時頻開(kāi)窗法的研究中還包含著一些關於小波變換的去噪方法。例如有反(fǎn)變換法、包變換法和雙重小波變換法等(děng)。它們的原理都是利用(yòng)小波變換(huàn)分解信號,通過置零白噪提取所求局放信(xìn)號。在本質上都是帶通濾波(bō)方法,區別在於獲取信號與(yǔ)恢複信號的(de)方法。
4. 模式識別法
因為(wéi)隨機脈衝幹擾的特征與局放信號的特征(zhēng)難以使(shǐ)用簡單的手(shǒu)段分辨,因為(wéi)有時候(hòu)隨機脈衝幹擾就是(shì)來自(zì)外部的防電信號(hào),因(yīn)此一般的抗幹擾方(fāng)法難(nán)以產生有效抑製。而目前對於此類幹(gàn)擾主要(yào)有:1)邏輯判斷法(fǎ);2)模(mó)式識別法。邏輯判斷(duàn)法一般隻對於從外部耦合的幹擾起作用,作為代表性的有脈衝極性鑒別法(fǎ)以及差動平衡法,這些方法都可用於抑製周期性脈衝幹擾,但由(yóu)於適用範圍受限效(xiào)果不明顯。
因為不同的脈衝的特(tè)征(zhēng)具有差(chà)異性,模式識別法(fǎ)正是利用這種特點,結(jié)合特定的識別方法以區分幹擾脈衝與局放信號,保留有用(yòng)局放信號去掉幹擾脈衝。近年來的研究表明,模式識別法逐漸演變為抑製隨機脈衝幹擾的最主要的方法(fǎ),其高效性以及準確性得到工程界廣泛的認(rèn)可。但(dàn)是(shì)模式識別法高度依賴模式指紋庫,而建立指紋庫需(xū)要大量的局(jú)部(bù)放電具體應用中幹擾類型數據和(hé)分析總結,特征參數與識別方(fāng)法在此過程中也會產生明顯的影響作用,因為(wéi)模式識別法的使用(yòng)還需工程上的進一步積累和總(zǒng)結改進。