一種電力變壓器局部放電信號選頻方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電力變壓器局部放電信號選頻方法，包括：采集全頻段時域信號，對全頻段時域信號進行傅里葉變化，得到頻域信號；輸出顯示頻域信號的頻譜波形，對頻譜波形進行實時分析，在試驗加壓過程中且尚未引起局部放電現(xiàn)象時，將頻譜波形中幅值不大于3dB的頻段作為干擾較小頻段；分別設置高通濾波的起始頻率和低通濾波的截止頻率，從而實現(xiàn)帶通濾波功能，濾除頻譜信號中干擾較大頻段，保留干擾較小頻段作為局部放電信號測量頻段。本發(fā)明對頻譜波形進行實時分析，確定干擾較大頻段和干擾較小頻段，通過設置高通濾波的起始頻率和低通濾波的截止頻率，濾除干擾信號所在頻段，達到了減少干擾的目的，顯著提高了局部放電信號測量的準確性。
【專利說明】-種電力變壓器局部放電信號選頻方法

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電信號的選頻方法，特別涉及一種電力變壓器局部放電信號選頻 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 變壓器局部放電試驗是檢測變壓器絕緣內(nèi)部存在的放電影響絕緣老化或劣化情 況的重要手段，是保證變壓器長期安全運行的重要措施。為此，對220kV及以上變壓器在投 產(chǎn)前、大修后應進行局放試驗。該試驗的目的是判定變壓器的絕緣狀況，能否投入使用或繼 續(xù)使用。
[0003] 目前使用的都是傳統(tǒng)的局放試驗儀，其采樣率只有幾百kHz，對于局部放電的特 征不能較清晰的記錄下來，而且在去除干擾方面沒有一個主動有效的手段，另外無法對試 驗中的突變信號作到及時記錄，這就在很大程度上加大了人的工作量，并且無法進行試驗 后的分析總結(jié)工作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種電力變壓器局部放電信號選 頻方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中由于局部放電信號存在較多干擾信號導致局部放電信號測量精確 度偏低的技術(shù)問題。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種電力變壓器局部放電信 號選頻方法，包括如下步驟： 步驟一：信號采集：利用局放傳感器采集電力變壓器局放信號的全頻段時域信號； 步驟二：信號變換：對所述全頻段時域信號進行傅里葉變換，得到頻域信號； 步驟三：確定干擾較小頻段：輸出顯示頻域信號的頻譜波形，對所述頻譜波形進行實 時分析，在試驗加壓過程中且尚未引起局部放電現(xiàn)象時，將頻譜波形中幅值大于3dB的頻 段作為干擾較大頻段，將頻譜波形中幅值不大于3dB的頻段作為干擾較小頻段； 步驟四：選頻濾波：分別設置高通濾波的起始頻率和低通濾波的截止頻率，從而實現(xiàn) 帶通濾波功能，濾除頻譜信號中干擾較大頻段，保留干擾較小頻段作為局部放電信號測量 頻段。
[0006] 所述局放傳感器采用檢測阻抗。
[0007] 所述全頻段時域信號為頻率位于7kHz~lMHz的時域信號。
[0008] 所述高通濾波的起始頻率范圍為10kHz?200kHz。
[0009] 所述低通濾波的截止頻率范圍為20 kHz?1MHz。
[0010] 所述電力變壓器發(fā)生局部放電信號時，全頻段時域信號的采集頻率為20MHz。
[0011] 輸出顯示頻譜波形時，全頻段時域信號的采集頻率為2MHz。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達到的有益效果是：對頻譜波形進行實時分析，確定干 擾較大頻段和干擾較小頻段，通過設置高通濾波的起始頻率和低通濾波的截止頻率，濾除 干擾信號所在頻段，達到了減少干擾的目的，顯著提高了局部放電信號測量的準確性；低通 濾波和高通濾波的頻率范圍寬，可根據(jù)需求進行任意組合，形成不同頻帶的帶通濾波，選擇 靈活；局部放電發(fā)生時，采用高達20MHz的采集頻率進行采樣，能夠達到快速、準確采集局 部放電信號的要求，并且保證了采集信號的完整性；對頻譜分析時采用2MHz的采集頻率， 保證信號完整的前提下，使資源得到最優(yōu)化利用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明提供的選頻方法操作流程圖。
[0014] 圖2是電力變壓器的局部放電信號測量等效電路圖。
[0015] 圖3是局放傳感器與局放測量系統(tǒng)的連接關(guān)系圖。

【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明 的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0017] 如圖2所示是電力變壓器的局部放電信號測量電路原理圖，中間變壓器T1的輸入 端連接發(fā)電機，電力變壓器T2為被試電力變壓器，T2的低壓、中壓、高壓電路結(jié)構(gòu)分別用線 圈進行等效替換，檢測阻抗Z1連接在低壓端的耦合電容器處，檢測阻抗Z2與C相中壓套管 末屏連接，檢測阻抗Z3與C相高壓套管末屏連接，檢測阻抗Z4與A相高壓套管末屏連接， Z1用于檢測低壓端的局部放電信號，Z2、Z3分別用于檢測C相中壓套管、高壓套管上的局部 放電信號，Z4用于檢測A相高壓套管上的局部放電信號。檢測阻抗Zl、Z2、Z3、Z4分別將 檢測到的局部放電信號傳輸至局放測量系統(tǒng)，局放測量系統(tǒng)可對四路信號同時進行檢測分 析。如圖3所示是局放傳感器與局放測量系統(tǒng)的連接關(guān)系圖。其中，工業(yè)控制計算機采用 盤儀6323工業(yè)控制計算機機箱結(jié)構(gòu)，在主板PCI-104總線擴展接口上擴充高速采集卡和信 號調(diào)理板，通過BNC插座引入外部四路模擬信號，進行處理運算，通訊采用網(wǎng)口和上位機互 聯(lián)。高速數(shù)據(jù)采集卡具有4路同步20M采集速度，2GB的存儲深度，使用FPGA嵌入算法，實 時采集、分析、處理采集數(shù)據(jù)。信號調(diào)理卡對四個通道的局放信號進行衰減放大(提高信噪 比)，具有信號觸發(fā)、選頻濾波等功能。
[0018] 軟件分為設備嵌入式和上位機兩部分：設備嵌入式部分主要是FPGA處理代碼的 設計，包括采集控制、存儲控制、信號處理、信號測量等。FPGA使用Xilin的XC5V50T，設計 除采集處理部分，還包括外部接口與上位機接口。FPGA編程使用Verilog設計，ISE進行 綜合和編譯。上位機操作系統(tǒng)使用Windows XPE系統(tǒng)，設計部分包括設備驅(qū)動、DLL接口與 應用程序，設備驅(qū)動使用Windows WDM開發(fā)模型，直接利用微軟提供的DDK開發(fā)包，進行設 備驅(qū)動開發(fā)。DLL和應用程序使用VC6 C++MFC開發(fā)，其工作效率比C#高，適合實時應用場 合。在設備驅(qū)動中實現(xiàn)控制命令的轉(zhuǎn)換與硬件接口、DMA數(shù)據(jù)傳輸控制和中斷管理，并提供 設備軟件的同步事件源，由于程序與數(shù)據(jù)的同步管理。DLL實現(xiàn)驅(qū)動與應用程序的接口，有 利于系統(tǒng)的升級與調(diào)試。應用程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的展示與分析，為用戶提供UI，主要的功能實 現(xiàn)控制、參數(shù)設置與流程控制。應用程序采用多線程方式實現(xiàn)控制、顯示與數(shù)據(jù)采集運算， 通過驅(qū)動提供的事件來實現(xiàn)線程間的數(shù)據(jù)同步。由于放電信號動態(tài)范圍很大，設備提供了 120dB的動態(tài)測量范圍，實現(xiàn)1-10000PC放電信號的測量，對大信號提供衰減，對小信號實 現(xiàn)放大，以得到準確的測量值。
[0019] 如圖1所示，電力變壓器局部放電信號選頻方法，包括如下步驟： 步驟一：信號采集：利用局放傳感器采集電力變壓器局放信號的全頻段時域信號；局 放傳感器優(yōu)選檢測阻抗。全頻段時域信號指的是頻率位于7kHz~lMHz之間的時域信號。
[0020] 步驟二：信號變換：對全頻段時域信號進行傅里葉變換，得到頻域信號。
[0021] 步驟三：確定干擾較小頻段：輸出顯示頻域信號的頻譜波形，對頻譜波形進行實 時分析，在試驗加壓過程中且尚未引起局部放電現(xiàn)象時，將頻譜波形中幅值大于3dB的頻 段作為干擾較大頻段，將頻譜波形中幅值不大于3dB的頻段作為干擾較小頻段。
[0022] 步驟四：選頻濾波：設置高通濾波的起始頻率，起始頻率范圍為10kHz?200kHz，再 設置低通濾波的截止頻率，截止頻率范圍為20 kHz ~1ΜΗζ，通過設置高通濾波的起始頻率和 低通濾波的截止頻率從而實現(xiàn)帶通濾波功能，濾除頻譜信號中干擾較大頻段，保留干擾較 小頻段作為局部放電信號測量頻段。
[〇〇23] 為能夠快速、準確采集完整放電信號，電力變壓器發(fā)生局部放電信號時，全頻段時 域信號的采集頻率為20MHz，輸出顯示頻譜波形時，全頻段時域信號的采集頻率為2MHz。 [0024] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術(shù)領域】的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形 也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種電力變壓器局部放電信號選頻方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟一：信號采集：利用局放傳感器采集電力變壓器局放信號的全頻段時域信號； 步驟二：信號變換：對所述全頻段時域信號進行傅里葉變換，得到頻域信號； 步驟三：確定干擾較小頻段：輸出顯示頻域信號的頻譜波形，對所述頻譜波形進行實 時分析，在試驗加壓過程中且尚未引起局部放電現(xiàn)象時，將頻譜波形中幅值大于3dB的頻 段作為干擾較大頻段，將頻譜波形中幅值不大于3dB的頻段作為干擾較小頻段； 步驟四：選頻濾波：分別設置高通濾波的起始頻率和低通濾波的截止頻率，從而實現(xiàn) 帶通濾波功能，濾除頻譜信號中干擾較大頻段，保留干擾較小頻段作為局部放電信號測量 頻段。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變壓器局部放電信號選頻方法，其特征在于，所述局放 傳感器采用檢測阻抗。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變壓器局部放電信號選頻方法，其特征在于，所述全頻 段時域信號為頻率位于7kHZ~lMHz的時域信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力變壓器局部放電信號選頻方法，其特征在于，所述高通 濾波的起始頻率范圍為10kHz?200kHz。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力變壓器局部放電信號選頻方法，其特征在于，所述低通 濾波的截止頻率范圍為20 kHz?1MHz。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變壓器局部放電信號選頻方法，其特征在于，所述電力 變壓器發(fā)生局部放電信號時，全頻段時域信號的采集頻率為20MHz。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力變壓器局部放電信號選頻方法，其特征在于，輸出顯示 頻譜波形時，全頻段時域信號的采集頻率為2MHz。
【文檔編號】G01R23/16GK104062570SQ201410331795
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】蔚超, 吳鵬, 陸云才, 姚廷利, 陶風波, 李葉, 孟楠 申請人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學研究院, 北京銳質(zhì)科控電氣有限公司, 中國電力科學研究院