采用硬件抗干扰的高压电力设备局部放电检测方法和装置

1.一种采用硬件抗干扰的高压电力设备局部放电检测方法，采用主宽带高频传感器、副宽带高频传感器、工频电压传感器及同步分析计算主机组成的高压电力设备局部放电检测装置，所述主宽带高频传感器用来耦合含有背景噪声的局部放电信号；副宽带高频传感器用来耦合背景噪声信号；工频电压传感器用来产生工频电压信号；同步分析计算主机包括数据采集模块、数据处理模块、干扰滤除模块和输入输出模块，用来完成对主宽带高频传感器、副宽带高频传感器和工频电压传感器产生信号的采集，干扰的消除和数据存储，所述主宽带高频传感器、副宽带高频传感器、工频电压传感器都并行接入所述同步分析计算主机的数据采集模块，所述同步分析计算主机内数据采集模块与数据处理模块相连接、数据处理模块与干扰滤除模块相连接、干扰滤除模块与输入输出模块相连接；其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）在高压电力设备接地线或其它接地设备上套接主宽带高频传感器，用来耦合含有背景噪声的局部放电信号；在与接地设备隔离的同位置装设副宽带高频传感器，用来耦合背景噪声信号；两个传感器都接入同步分析计算主机；
（2）在高压电力设备上的引线或出线上接工频电压传感器，工频电压传感器接入同步分析计算主机，用于局部放电信号采集通道的触发，以确定局部放电信号的工频电压相位；
（3）同步分析计算主机首先由数据采集模块对主宽带高频传感器、副宽带高频传感器和工频电压传感器产生的信号进行采集，然后由数据处理模块用工频电压信号标定相位，生成含有背景噪声的局部放电信号的相位、幅值和频率的三维频谱图和只有背景噪声信号的相位、幅值和频率的三维频谱图，最后由干扰滤除模块对主宽带高频传感器、副宽带高频传感器所采集的信号进行频次的比较，滤除主宽带高频传感器与副宽带高频传感器具有相同频次的背景噪声信号，从而捕获局部放电信号；
（4）同步分析计算主机输入输出模块通过对滤除背景噪声后的数据进行处理、从而显示出包含视在放电量、放电相位、放电频率的局部放电信号谱图，并将测量结果存储。

采用硬件抗干扰的高压电力设备局部放电检测方法和装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种用于高压电力设备局部放电检测的方法和装置，属于高压电力设备检测技术领域，尤其涉及一种采用硬件抗干扰的高压电力设备局部放电检测方法和装置。\n背景技术\n[0002] 随着高压及超高压电力设备的发展，使其作为城市供电和主网架的重要环节，特别是以内绝缘为主的变压器、套管、电力电缆和气体绝缘开关GIS（Gas Insulated Switchgear）等在电网中占有越来越重要的地位。如何实现这些高压内绝缘电力设备的状态检测，保证电网的安全可靠运行，是目前国内外研究的热点。局部放电是高压内绝缘电力设备主绝缘劣化的重要表现形式。局部放电的检测是目前判断、评价高压内绝缘电力设备最直观、最有效的方法，是高压电力设备状态检修最重要的技术手段。\n[0003] 目前国内外研制的高压电力设备局部放电检测装置很多，但大多数只能应用于背景噪声很小或无背景噪声的实验室，以及背景噪声简单或者背景噪声比电力设备主绝缘缺陷小的现场。目前对于国内外的离线或在线局部放电检测装置广泛采用的是利用软件和专家系统进行背景噪声的判别和消除，也有个别利用设备内外双传感器进行信号大小关系滤波，由于软件和专家系统去噪仍然是根据经验编程对噪声进行判断和消除，而设备内外双传感器利用的是含有背景噪声信号的局放信号和背景噪声信号幅值大小的比较，导致目前现场应用的局部放电检测装置对于现场的复杂电磁干扰，特别是背景噪声比故障局部放电信号强烈的噪声无法消除，从而无法准确、可靠的提取局放信号。因此，如何最大限度的消除干扰，快速、准确的提取局放信号，成为高压电力设备现场局放电检测的重要手段。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的是：提供一种利用硬件手段消除局部放电检测干扰的方法和装置，以解决现有技术只利用软件消除噪声，或者仅利用设备内外双传感器采集信号的幅值消除噪声而无法有效抑制现场存在的各种干扰的问题。\n[0005] 本发明的技术方案是：一种采用硬件抗干扰的高压电力设备局部放电检测装置，其包括主宽带高频传感器、副宽带高频传感器、工频电压传感器及同步分析计算主机，所述主宽带高频传感器用来耦合含有背景噪声的局部放电信号；副宽带高频传感器用来耦合背景噪声信号；工频电压传感器用来产生工频电压信号；同步分析计算主机包括数据采集模块、数据处理模块、干扰滤除模块和输入输出模块，用来完成对主副宽带高频传感器和工频电压传感器产生信号的采集，干扰的消除和数据存储，其特征在于：所述主宽带高频传感器、副宽带高频传感器、工频电压传感器都并行接入所述同步分析计算主机的数据采集模块，所述同步分析计算主机内数据采集模块与数据处理模块相连接、数据处理模块与干扰滤除模块相连接、干扰滤除模块与输入输出模块相连接。\n[0006] 本发明提供一种采用硬件抗干扰的高压电力设备局部放电检测方法，采用如上所述的高压电力设备局部放电检测装置，所述方法包括如下步骤：\n[0007] （1）在高压电力设备接地线或其它接地装置上套接主宽带高频传感器，用来耦合含有背景噪声的局部放电信号；在与接地设施隔离的同位置装设副宽带高频传感器，用来耦合背景噪声信号；两个传感器都接入同步分析计算主机；\n[0008] （2）在高压电力设备上的引线或出线上接工频电压传感器，工频电压传感器接入同步分析计算主机，用于局部放电信号采集通道的触发，以确定局部放电信号的工频电压相位；\n[0009] （3）同步分析计算主机首先由数据采集模块对主副宽带高频传感器和工频电压传感器产生的信号进行采集，然后由数据处理模块用工频电压信号标定相位，生成含有背景噪声的局部放电信号的相位、幅值和频率的三维频谱图和只有背景噪声信号的相位、幅值和频率的三维频谱图，最后由干扰滤除模块对主副传感器所采集的信号进行频谱的比较，滤除主宽带高频传感器与副宽带高频传感器具有相同频谱的背景噪声信号，从而捕获局放信号；\n[0010] （4）同步分析处理主机输入输出模块通过对滤除背景噪声后的数据进行处理、从而显示出包含视在放电量、放电相位、放电频率的局部放电信号谱图，并将测量结果存储。\n[0011] 本发明的有益效果是：本发明的优点在于利用硬件，即副传感器单独采集背景噪声干扰信号，然后利用噪声信号与局部放电信号在频谱上的差异，从而实现硬件抗背景噪声干扰的目的；与过去仅靠软件和幅值大小比较抗噪的方法有了质的提高，使局部放电检测装置能清楚的显示出噪声，从而使滤除噪声可以更加快速、准确。\n附图说明\n[0012] 图1是本发明实施例的高压电力设备局部放电检测方法的流程图。\n[0013] 图2是本发明实施例的高压电力设备局部放电检测装置的结构示意图。\n具体实施方式\n[0014] 以下结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。\n[0015] 如图1所示，本发明的高压电力设备局部放电检测方法消除噪声的方法如下：在被测高压电力设备上同步设置两个宽带高频传感器，一个主宽带高频传感器套接在高压电力设备的地线或接地设备上用于耦合高压电力设备上含有背景噪声的局部放电信号，另一个副宽带高频传感器位于同一位置但与高压电力设备接地线隔离用于耦合现场因背景电磁干扰而产生的噪声。同时记录这两个宽带高频信号的频谱图（或频次图）；并同步比较这两个信号的频谱（或频次），消除主宽带高频传感器所捕获的与副宽带高频传感器相同频谱（或频次）的信号，从而达到消除干扰，快速准确捕捉局部放电信号的目的。宽带高频传感器的频率范围为30kHz—20MHz。\n[0016] 如图2所示，本发明实施例提供的高压电力设备局部放电检测装置主要由主宽带高频传感器、副宽带高频传感器、工频电压传感器和同步分析计算主机构成。同步分析计算主机包括数据采集模块、数据处理模块、干扰滤除模块和输入输出模块，用来完成对主副宽带高频传感器、和工频电压传感器产生信号的采集，干扰的消除和数据存储。其中主宽带高频传感器、副宽带高频传感器、工频电压传感器都并行接入同步分析计算主机的数据采集模块，在同步分析计算主机内数据采集模块与数据处理模块相连接、数据处理模块与干扰滤除模块相连接、干扰滤除模块与输入输出模块相连接。\n[0017] 本装置的工作流程如下：\n[0018] （1）在高压电力设备接地线或其它接地装置上套接主宽带高频传感器，用来耦合含有背景噪声的局部放电信号；在与接地设施隔离的同位置装设副宽带高频传感器，用来耦合背景噪声信号；两个传感器都接入同步分析计算主机。\n[0019] （2）在高压电力设备上的引线或出线上接工频电压传感器，工频电压传感器接入同步分析计算主机，用于局部放电信号采集通道的触发，以确定局部放电信号的工频电压相位。\n[0020] （3）同步分析计算主机对主副宽带高频传感器采集的数据，首先用工频电压信号标定相位，生成两幅含有信号相位、幅值、频率（或频次）的三维放电频谱图，然后对主副传感器所采集的信号进行频谱（或频次）的比较，滤除主宽带高频传感器与副宽带高频传感器相同频谱（或频次）的信号，从而捕获局放信号。\n[0021] （4）同步分析处理主机通过对滤波过后的数据进行处理、从而显示视在放电量、放电相位和放电频率（或放电频次）的局部放电谱图，并将测量结果存储。