變壓器局部放電在線監(jiān)測中信號干擾分析與抑制楊易，李德化，何樹林湖南大學(xué)機械與汽車工程學(xué)院，湖南長沙482模型，采用不同的數(shù)字信號處理方法分層處理各種干擾，具有結(jié)構(gòu)靈活易于擴充等特點現(xiàn)場實驗結(jié)果明，該模型可有效快速地抑制干擾，具有良好的應(yīng)用前景。

　　用脈沖電流法對變壓器進行局部放電在線監(jiān)測時，嚴重的電磁干擾大大影響了監(jiān)測系統(tǒng)的靈敏度及可靠性。因此，抑制干擾是局部放電監(jiān)測系統(tǒng)能否有效正常運行的關(guān)鍵問。由于現(xiàn)場的干擾形除掉，為此在設(shè)計抗干擾方案時，應(yīng)首先對各種干擾進行充分的分析，來確定不同的抗干擾措施。本文在詳細研究現(xiàn)場干擾的基礎(chǔ)上，提出了分層式綜合處理模型。該模型采用軟件方法，對不同的干擾分層處理。在每層處理時，都保證去除干擾后的信號畸變最少，以便于下層更好地處理。現(xiàn)場實驗結(jié)果明，該模型可有效地抑制干擾，有很好的應(yīng)用前景。

1 監(jiān)測現(xiàn)場干擾分析

  局部放電監(jiān)測中的干擾按時域信號特征可分為連續(xù)的周期性窄帶干擾脈沖干擾和白噪聲3類。周期性窄帶干擾包括系統(tǒng)次諧波頻保護載波通信以及無線電通信等。脈沖干擾可分為隨機脈沖干擾和周期脈沖干擾。隨機脈沖干擾由壓線路上電暈及局部放電分接開關(guān)動作等產(chǎn)生；周期脈沖干擾主要由可控硅動作直流電源整流和調(diào)相機勵磁整流以及地網(wǎng)中的脈沖干擾產(chǎn)生。白噪聲包括各種隨機噪聲，如繞組熱噪聲地網(wǎng)噪聲等。從頻帶特征上可分為窄帶干擾如周期性干擾和寬帶干擾如脈沖干擾和白噪聲。

2 干擾抑制

2.1 周期性窄帶干擾倍號的抑制

  在進行數(shù)字濾波的過程中，濾除占滿整個時基兩倍調(diào)制頻率為寬度的脈沖波形，而局部放電脈沖的振幅譜為遍布整個頻域的平坦波形。因此，兩種振幅譜幅值相差懸殊。根據(jù)采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行振幅譜分析，結(jié)果與上述規(guī)律相符合。根據(jù)這些特點可以確定出載波干擾的頻率位置，并將其除去。實際中，我們首先將采集到的128尺8數(shù)字信號進行浮點轉(zhuǎn)換，并把它們分成每段為1024個采樣點的128個數(shù)據(jù)段。為提分辨率，對每個數(shù)據(jù)段進行加窗處理，然后逐段作快速傅氏變換巧，丁得到振幅譜，之后，運用基于MAXNET橫向抑制作用的數(shù)字濾波技術(shù)自動找出振幅譜中對應(yīng)于載波干擾的頻率位置，將其所對應(yīng)的頻率成分置為零。最后作01變換，返回時域。

2.2 脈沖干擾的抑制周期

  脈沖干擾是局部放電在線監(jiān)測中類重要的干擾源。局部放電信號具有相位隨機的特點，而校正脈沖和可控硅信號等周期脈沖干擾則出現(xiàn)在每周期的固定相位上。利用這些特點，通過判斷在連續(xù)幾個工頻周期內(nèi)，脈沖信號是否在固定的相位位置出現(xiàn)，幅值和波形是否幾乎不變，來檢測周期脈沖干擾信號，最后在采集信號中把它剔除。

　　實現(xiàn)過程如下考慮到存儲容量和計算時間的限，采用4個工頻周期時間的信號進行分析。分析過程在提取信號包絡(luò)的基礎(chǔ)上進行，其原因是，分析信號的包絡(luò)比直接分析原信號更為簡單易處理。信號的包絡(luò)通過門限后，可獲得每個脈沖的起始相位。門限的選取采用統(tǒng)計學(xué)上獲得信號偏差但在實際應(yīng)用中，由于采樣率和帶寬是確定的，可把門限值設(shè)為固定值，這樣所得結(jié)果會更穩(wěn)定。

　　脈沖都和其余工頻周期內(nèi)的脈沖稱為處理信號進行相關(guān)性分析?？紤]到計算速度，信號之間的相關(guān)性，采用它們之間的差量來量度根據(jù)幻值判斷脈沖是否為干擾，依據(jù)3個原則最小值必須小于1；最小值必須小于旁瓣最小值度應(yīng)小于該脈沖信號寬度的75.只有3組處理信號的都滿足以上條件時，才確定該脈沖為周期脈沖干擾信號。檢測出周期脈沖干擾后，就可在原信號中去除之。對去除周期脈沖干擾后的4組信號進行相加平均，可去除些隨機脈沖干擾。對輻值較大的隨機干擾，可根據(jù)個工頻周期內(nèi)出現(xiàn)

2.3 白噪聲干擾的抑制

  與局部放電信號混雜在起的白噪聲是均值為，的平穩(wěn)隨機信號，屬于寬帶干擾信號，用頻域方法很難去除。各種資料文獻認為基于，1的濾波方法不如基于小波的濾波方法。由于局部放電信號是奇異信號，利用小波變換的局部化性質(zhì)，對剔除了周期性千擾后的信號進行多尺度小波分析。

　　由于局部放電的模極大值隨尺度的增大而增加，具有正的。3吐心指數(shù)，而噪聲的模極大值隨尺度小波變換下具有不同的變化趨勢，因此，利用小波分析能有效地從白噪聲中提取局部放電脈沖信號。

　　需要指出的是，用小波去噪法得到的信號和原信號之間的最大誤差與原信號的信噪比的平方成正比關(guān)系，當此信噪比太小時，小波去噪法因誤差太大而無法使用，而且當現(xiàn)場中周期正弦干擾較嚴重時，局部放電信號有可能被當成白噪聲給去掉。所以，去白噪聲干擾置于去除周期正弦干擾之后。

3 局部放電信號

  去干擾的分層式綜合模型上述各種方法能很好地抑制某種干擾，但無法獨立地去除所有干擾。因此，本文將上述各方法有機地結(jié)合在起，以達到有效去除各種干擾的目分層式綜合處理模型該模型分為4層，其中3層主要針對局部放電信號在線監(jiān)測中存在的3類干擾。模型的每層分別完成個確定的任務(wù)，為了使下層處理效果更佳，在每層去除干擾后的信號失真盡可能小。由于局部放電信號般發(fā)生在工頻周期的第1象限和第3象限，因此模型中加入局部放電相角關(guān)系識別層。本模型所采取的層次頌序安排主要是考慮在變壓器局部放電在線監(jiān)，中，周期性干擾比較嚴重，而且若不消除此種干擾，直接運用小波消噪有可能會把局部放電信號當做白噪聲給濾除掉

4 實例分析

  運用上述分層抑制干擾技術(shù)，本文對實驗室采集到的數(shù)十組數(shù)據(jù)進行了處理，得到了較好的效果。大部分干擾都被去除掉了，局部放電信號可被完好地保存下來。，信號分層式綜合處理系統(tǒng)應(yīng)用的結(jié)果初步明這種積木式分層綜合處理技術(shù)結(jié)構(gòu)靈活，各層功能明確，層間聯(lián)系緊密。

5 結(jié)論

  針對變壓器局部放電在線監(jiān)測中各種干擾的特點，本文提出了分層式綜合處理模型，該模型可有效地去除周期性窄帶干擾周期脈沖干擾和白噪聲干擾，并且可很好地保持原有的局部放電波形，有較的實用價值。