高压电缆局部放电检测中干扰抑制技术研究

李博

辽宁省检验检测认证中心（辽宁省产品质量监督检验院） 辽宁沈阳 110000

局部放电检测是变电设备绝缘故障分析和诊断的主要手段，其检测结果的准确性和有效性是电力设备安全可靠运行的重要保证。目前，局部放电量值有效性方面主要存在以下问题:一是局部放电检测多采用特高频法，而国际上尚无特高频频段的标准脉冲场强发生装置；二是特高频局部放电检测装置缺少有效的时域测量方法，传统的频域稳态测量方法和标准单极探针等测量方法误差大、频率范围窄，难以反映完整信息；三是局部放电检测装置常处于强电磁环境下，会干扰局部放电的测量信号，影响检测结果，容易发生误报、漏报。其中，缺少特高频频段的标准脉冲场强发生装置是局部放电传感器量值溯源的主要技术瓶颈和亚需解决的难题。

1 电缆局部放电带电检测技术

电缆带电检测常用方法为IEC60270 推荐的脉冲电流法。局部放电故障产生的暂态脉冲电流会沿着电缆线芯传播，其频带远远大于工频运行电流，可通过耦合法在电缆末端线芯或接地线上检测得到。为了方便技术人员实时实地开展检测工作，电缆带电检测传感器多使用可开合的高频电流互感器，互感器从接地线采集到的局放信号经由信号处理单元进行滤波、放大，传至分析终端，可对局部放电具体情况进行有效识别、记录，生成多种直观分析谱图。光学法只能定位小范围内的放电位置，特高频具有信号具有干扰小、反应灵敏的优点，阵列传感器可多点定位，为保证定位结果的准确性，并考虑到技术成本和可操作性，实际进行局部放电定位检测时经常采用多种方法协同合作，例如超高频与超声波法的配合，超高频与光学法的配合，这类定位法统称为联合定位法，采用此法时要考虑到变压器局部放电的复杂性，将两种定位法合理融合，并注意提升各环节中的综合操控能力，从而发挥加倍的联合应用效果。

1.1 光学检测法

将电力变压器局部放电时产生的光和热经过光电转化，利用光电探测仪检测这些光辐射信号，实现局部识别放电情况。但是这种检测方法因为成本问题比较受限，随着科技的进化和发展，光检测法已经可以对变压器内外部进行良好的检测，获知局部放电的大小和回数，考虑到设备昂贵，以及对检测准确度和操作水平的要求，单独应用仍不常见，以联合法与声测法结合。

1.2 红外检测法

红外热成像监测法依据的是高压设备在局部放电时某部位的温度反应，若变压器被测的部位温度高于绝对温度，可以热成像系统来检测热能转化出来的红外辐射强度，由于大气对不同波长的辐射吸收程度不同，因而可根据波长分段选择合适的短波和长波进行检测，当辐射信号转换成电信号后会被处理成可以看懂的数据信息显示给检测设备控制人员，便可以判断出设备局部放电的位置和程度。这项检测技术不受电磁场干扰，并且可以在一定的距离内进行遥测，对于导体连接不良、变压器套管这类外部故障的检测效果较好。

1.3 超声波检测法

电力变电器内部局部放电时，绝缘油中会产生气泡，电离出的气体分子之间互相碰撞会产生大量超声波信号，并逐渐传递到空气中被变压器外部的超声波传感器检测到。超声波信号的强弱可以反映出局部放电量的大小，且超声波的发射频率可以人为进行控制，这样便可在不影响变压器正常使用的情况下对局部放电区域和具体放电形式进行准确的检测并加以分析[1]。

2 抑制干扰技术

电缆局部放电检测中环境干扰复杂，干扰主要包括接地系统的干扰、电源引起的干扰、环境中的各类电磁场辐射的干扰等，电缆局部放电检测抑制干扰方法，主要包括仪器前端的模拟滤波和局部放电软件中的数字滤波，以及利用极性求极值、小波分析的噪声抑制算法，以及从谱图统计的角度对局部放电脉冲进行识别分类等。

2.1 硬件滤波

使用各种带通滤波器，如高通或低通滤波器，可有效消除和抑制连续的周期性干扰。滤波器带宽和中心频带的选择视干扰信号的频带而定，窄带滤波器抗干扰性能好，能有效抑制通频带外的大部分干扰信号，但缺点是也容易造成部分有用信号的某些频率丧失。而带宽滤波器能够获取较丰富的频率成分，但是，不利于干扰的抑制。

2.2 软件滤波

使用数字滤波技术抑制干扰信号，如中值滤波法、低通滤波、滑动滤波等，软件数字滤波种类多，并且可任意改变滤波器参数等优点。

脉冲极性鉴别法是利用局部放电脉冲具有极性特征，利用两侧检测到局部放电脉冲极性进而判断出局部放电来源。

时域开窗法，主要应用于在时间上或者相位上固定的干扰信号，采用软件处理后，将某些放电相位信息进行置零或不显示，从而去除相位上固定的干扰信号，但是，该方法前提是干扰信号与局部放电信号相位或者时域信号不重合，这种方法有一定的应用范围[2]。

等效时频分离法，是将局部放电脉冲按其各自的等效频率、等效时长或其他的与波形相关的特征参量进行分类。时频谱图的特点是多个放电源、不同放电类型的局部放电脉冲会被映射到不同聚点，这样便于在局部放电相位谱图上将有效放电和噪声干扰区分开来。该技术已经应用在现场在线测量数据的判别，也可应用到离线局部放电试验的数据分析。

屋内日光灯会对超声波信号检测造成影响；日光灯镇流器迅速启动会对导致TEV 信号检测数值增大，可以覆盖一个主控或高压开关柜。无线电发射装置、电子电路板及控制箱会影响TEV 信号检测数值，利用多源信号分离聚类技术将不同源的脉冲进行有效的分离聚类，将信号与噪声分离后，分析各脉冲的来源，对放电的情况进行评估[3]。

3 结语

局放检测降噪手段研究不充分等都是放电检测应用推广道路上的障碍，仍需要长期并且大量的研究去解决上述问题。