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技術(shù)文章

OWTS系統(tǒng)抗干擾實(shí)效好

閱讀：39發(fā)布時(shí)間：2025-6-30

電纜振蕩波局放測(cè)試

XLPE電纜局部放電現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及定位系統(tǒng)主要應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)PD測(cè)量，因而現(xiàn)場(chǎng)的抗干擾技術(shù)是一個(gè)重要的難點(diǎn)。由于局放現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)噪聲很大，干擾較多，但若不采取相應(yīng)的抗干擾措施，很難測(cè)得真實(shí)的電纜局部放電信號(hào)。OWTS系統(tǒng)阻尼振蕩檢測(cè)在這方面取得了比較好的抗干擾效果，初步分析有以下兩個(gè)原因：一是因?yàn)樽枘嵴袷幉ň址艡z測(cè)屬于離線脫網(wǎng)的檢測(cè)方式，已避免了大多電網(wǎng)系統(tǒng)的干擾源；二是因?yàn)槠湓谙到y(tǒng)軟件中采用的數(shù)字化抗干擾措施有數(shù)字濾波、動(dòng)態(tài)閾值法、小波分析、時(shí)延鑒別法等，通過(guò)有效的數(shù)據(jù)庫(kù)建模，達(dá)到了比較好的專家分析排除效果。

1. 數(shù)字濾波
數(shù)字濾波技術(shù)作為信號(hào)去噪的常用工具已經(jīng)有很長(zhǎng)時(shí)間。通過(guò)傅里葉變換，獲取PD脈沖和噪聲的頻域信息，然后根據(jù)PD脈沖和噪聲在頻域具有不同的分布特征，選取相應(yīng)的頻帶，設(shè)計(jì)不同的數(shù)字濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波實(shí)現(xiàn)去噪，常用的數(shù)字濾波器有Bessle濾波器、Butterworth濾波器、Chebyshev濾波器、Elliptic濾波器等。根據(jù)實(shí)際噪聲的頻率分布情況，常用的有低通、高通、帶通、帶阻和任意形狀的濾波器。由于局部放電現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)環(huán)境的復(fù)雜性，干擾和噪聲對(duì)真實(shí)放電的判斷影響較大，結(jié)合上述四種濾波器的特點(diǎn)，本系統(tǒng)選用了Bessle帶通數(shù)字濾波器，其特點(diǎn)為在通帶內(nèi)的衰減比較慢，擁有近似于線性的頻率特性，且具有良好的瞬態(tài)特性，主要表現(xiàn)在其沖激響應(yīng)特性曲線的上升沿陡，幅值高，且尾部無(wú)振蕩等。以上特點(diǎn)可使得局放信號(hào)衰減較小，波形更為平滑。帶通選擇結(jié)合本系統(tǒng)選擇的數(shù)字濾波的頻帶范圍為20kHz-40MHz。

2. 小波分析
局部放電脈沖是一種非平穩(wěn)、瞬變信號(hào)，在時(shí)域上表現(xiàn)為快速的脈沖，信號(hào)處理中稱之為奇異信號(hào)或“奇點(diǎn)”，幅頻特性幾乎分布于整個(gè)頻域。由于其在時(shí)域和頻域都沒(méi)有特別明顯的特征，使得單純的采用時(shí)域或頻域分析方法都不足以將PD脈沖同其它信號(hào)分隔開來(lái)。小波變換是基于非平穩(wěn)信號(hào)的分析手段，在時(shí)域、頻域同時(shí)具有良好的局部化性質(zhì)，非常適合于不規(guī)則、瞬變信號(hào)的處理，其優(yōu)異的數(shù)學(xué)特性，為PD測(cè)量的抗干擾開辟了新的途徑。

小波分析用聯(lián)合的時(shí)間和尺度平面來(lái)描述信號(hào)，同時(shí)兼顧了短時(shí)傅里葉變換和時(shí)頻分析的特點(diǎn)，使它在處理非平穩(wěn)信號(hào)中有一定的優(yōu)勢(shì)。從系統(tǒng)響應(yīng)的角度來(lái)看，小波變換是將信號(hào)分解到一系列選擇性相同的頻帶上，實(shí)質(zhì)上為信號(hào)x(t)經(jīng)一系列帶通濾波器濾波后的輸出。目前常用的小波主要有Haar小波，Daubechies(dbN)小波，MexicanHat(mexh墨西哥帽)小波，Morlet小波，Gaussian小波等等。在以上可用的小波中，Daubechies(dbN)小波幾乎具備了我們分析快速時(shí)變信號(hào)所需要的所有的性質(zhì)，例如在時(shí)域上是有限緊支撐的，正交性和不對(duì)稱性，基于以上原因，對(duì)局部放電信號(hào)的小波分析上Daubechies(dbN)小波是目前使用較多的基小波。本系統(tǒng)根據(jù)PD信號(hào)特點(diǎn)，采用較為成熟的離散小波變換(Discrete Wavelet Transform，簡(jiǎn)稱DWT）通過(guò)選擇不同的dbN基小波、不同的分解水平和不同的閾值處理方法，相關(guān)的閾值處理方法有Stein'sUnbiased Risk Estimated(SURE)，Hybrid，Universal和Minimax。通過(guò)對(duì)上述參數(shù)的設(shè)置可對(duì)局部放電信號(hào)達(dá)到的去噪水平與分析。

3. 動(dòng)態(tài)閾值法
本系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)閾值法是在對(duì)所測(cè)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波或小波分析后進(jìn)行的。其具體處理過(guò)程為：將所測(cè)得數(shù)據(jù)分成n段，取每段數(shù)據(jù)值的值，并將所求n個(gè)值求和并求平均，得到噪聲的平均水平，然后乘以閾值系數(shù)(一般為2)，從而得到測(cè)量信號(hào)的動(dòng)態(tài)閾值Y。最后將所有數(shù)據(jù)求值后與Y進(jìn)行對(duì)比，小于Y的將被濾除，大于Y的將被保留，因而可以做到對(duì)白噪聲和較小干擾信號(hào)的抑制。其優(yōu)點(diǎn)為由于現(xiàn)場(chǎng)噪聲水平不同，動(dòng)態(tài)閾值不是一個(gè)固定的數(shù)值，所以可以很好的抑制白噪聲干擾。

4. 時(shí)延鑒別法
時(shí)延鑒別法主要應(yīng)用于本系統(tǒng)的PD定位中。電纜中發(fā)生局部放電時(shí)，放電脈沖將沿兩個(gè)相反方向傳播，并伴隨發(fā)生反射、衰減、畸變等現(xiàn)象，采集系統(tǒng)可采集一對(duì)PD信號(hào)：原波和反射波，并且其具有明顯的時(shí)延特性，即△t<2L/v。除此之外，還有以下兩個(gè)特征：①兩信號(hào)波形特征相似，反射波幅值較原波幅值?。虎趦刹ǖ臉O大值極性相同。通過(guò)上述信號(hào)的特征，可鑒別PD信號(hào)，若是干擾信號(hào)，則不能同時(shí)滿足以上三個(gè)信號(hào)特征。通過(guò)以上規(guī)律即可進(jìn)行自動(dòng)定位和手動(dòng)定位，前者主要是通過(guò)Peak-match算法，后者通過(guò)有經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行判定。通過(guò)時(shí)延鑒別即可達(dá)到對(duì)局放信號(hào)去偽存真、準(zhǔn)確定位的目的。

OWTS系統(tǒng)的軟件可以綜合使用以上數(shù)字化抗干擾方法選擇或并用，包括帶通和小波兩種濾波方式和許多輔助功能，并通過(guò)對(duì)局放波形進(jìn)行分析來(lái)消除干擾數(shù)據(jù)，并采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)評(píng)估局放的檢測(cè)結(jié)果。OWTS系統(tǒng)的專家分析軟件可在各地的電纜線路阻尼振蕩波檢測(cè)上得到考驗(yàn)和修正*，處理效果可靠性高。

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