CN102841297B - 采样频率自适应的局放监测方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采样频率自适应的局放监测方法与装置，方法包括步骤：1）对UHF信号进行检波；2）对检波后的UHF信号进行低频采样；同时判断检测到的放电电压的最大幅值是否连续大于设定的阈值，如果否，则继续低频采样；如果是，则进行高频采样，开始进行高频采样的同时保存之前至少连续50个周期的低频采样信息；3）高频采样持续时间至少大于一个工频周期后，保存高频采样的信息并结束采样。本发明的采样方法提高了监测系统的精度、故障类型识别正确率和经济性。

Description

采样频率自适应的局放监测方法与装置

技术领域

本发明涉及智能变电站领域中局放采样的方法与装置。

背景技术

局部放电是绝缘介质中由于设备在制造和运行过程中产生的局部缺陷（如气泡、裂缝、悬浮金属颗粒和电极毛刺等）而造成的非贯穿性放电现象，是变压器、GIS、电缆等电气设备长期运行中绝缘裂化的一个重要征兆。电气设备的绝缘结构如果长时间发生持续的局部放电，绝缘介电性能可能会严重受损，最终可能导致电气设备发生灾难性的故障。局部放电检测能有效的反映变压器内部的绝缘故障，高压设备的局放监测成为高压设备状态监测的重要内容之一。UHF法是目前局部放电检测的一种新方法，该方法通过天线传感器接收局部放电过程辐射的UHF电磁波，实现局部放电的检测。由于目前的A/ D转换系统在直接测量一个工频周期以上的数GHz 的放电信号时，其采样率和存储容量很难满足要求，通常是将UHF 信号进行检波后得到缓慢变化的包络信号再进行采集, 其幅值与UHF 信号的峰值相对应, 反映了局放UHF信号的大小和形状, 并结合了工频相位信息，得到放电脉冲的相位分布。根据检波信号在工频信号上的相位分布及检波信号的波形特征, 可进行绝缘缺陷局放类型的识别。当通过对多个工频周期的UHF信号进行统计分析，将更有利于进行放电缺陷的严重程度判断和模式识别，但这也要求系统具有强大存储和处理能力。

在局放信号的采样处理上，目前常用两种方法，一种是2MHz的高频采样方式，该方式由于采样率高，单工频周期内采样数据量大，信号还原度高，计算机根据采样值能够精确判定采样强度、判定放电故障的类型，但由于数据量大，相应存贮的数据容量受限，信号周期数较少，利用多周期信息的统计分析的效果不好；另一种采用6.4kHz的低频采样方式，该方式采样精度和数据还原度较差，但由于单工频周期内采样数据量小，同样大小的存贮空间可以包含多个工频周期的UHF信号，有利于统计分析，韩国的局放往往采用这种方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种采样频率自适应的局放监测方法与装置，用于克服目前局放监测系统固定采样频率方式在满足数据完整性和数据精确性上的矛盾，适应高压设备智能化的发展。

为实现上述目的，本发明的方法方案是：一种采样频率自适应的局放监测方法， 

1）对UHF信号进行检波；

2）对检波后的UHF信号进行低频采样；同时判断检测到的放电电压的最大幅值是否连续大于设定的阈值，如果否，则继续低频采样；如果是，则进行高频采样，开始进行高频采样的同时保存之前至少连续50个周期的低频采样信息；

3）高频采样持续时间至少大于一个工频周期后，保存高频采样的信息并结束采样。

步骤3）中，保存一个工频周期的高频采样信息。

步骤3）后，对保存的高频采样信息与低频采样信息进行数据故障处理，输出故障和报警信号。

本发明的装置方案是：一种采样频率自适应的局放监测装置，包括：

检波模块：检波模块对来自UHF探头的UHF信号进行检波；

判断模块：判断模块判断检测到的放电电压的最大幅值是否连续大于设定的阈值，如果否，则继续低频采样；如果是，则进行高频采样； 

低频采样模块：低频采样模块进行所述低频采样； 

高频采样模块：高频采样模块进行所述高频采样；

保存模块：保存模块保存至少一个工频周期的高频采样信息；以及，在开始进行高频采样的同时保存之前至少连续50个周期的低频采样信息。

保存模块保存一个工频周期的高频采样信息。

本发明的监测方法采样频率能够根据故障情况自适应改变，切换高、低两种采样频率，既能够保证单个工频周期内局放信号的采集达到较高采样密度，提高信号还原度和分析准确度，又能够保证提供足够数量的工频周期的局放信号，为统计分析功能的实现提供可靠数据。解决了目前局放监测系统固定采样频率方式在满足数据完整性和数据精确性上的矛盾，适应高压设备智能化的发展。本发明的采样方法提高了监测系统的精度、故障类型识别正确率和经济性。

附图说明

图1是本发明的局放信号采样方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

本发明的局放监测装置（局放信号采样装置），包括检波模块：检波模块对来自UHF探头的UHF信号进行检波；判断模块：判断模块判断检测到的放电电压的最大幅值是否连续大于设定的阈值，如果否，则继续低频采样；如果是，则进行高频采样；低频采样模块：低频采样模块进行所述低频采样；高频采样模块：高频采样模块进行所述高频采样；保存模块：保存模块保存至少一个工频周期的高频采样信息；以及，在开始进行高频采样的同时保存之前至少连续50各周期的低频采样信息，图1中存贮了50个周波的低频采样信息。

局放采样装置主要由用于连接UHF探头的采集卡、微处理器、存储器构成，由采集卡完成检波模块功能，由微处理器完成判断模块、低频采样模块、高频采样模块功能，由微处理器和存储器完成保持模块功能。关于采样装置的硬件结构，属于本领域技术熟知的，故不再赘述。

具体流程如图1所示。图1中低采样率即低频采样，高采样率采样即高频采样。

UHF探头输出的信号送至局放监测装置的采集卡，采集卡的AD转换器上电初始化为低采样频率如6.4kHz (图中（1）)，并以该采样频率定期采样经检波处理后的UHF信号，采样后的数字信号送至数据预处理程序进行(图中（2）), 当数据预处理程序检测放电最大幅值连续大于设定的阈值时,认为可能存在放电现象,则以低采样率连续采集若干（一般为50个周波）并将数据保存后(图中（3）)，进入高频采样阶段,对UHF信号进行高速率采样处理(图中（4）)，以利于故障类型的识别和故障发展阶段的判别。如果放电最大幅值不大于设定的阈值时，认为信号为周围干扰和噪声，仍然处于低采样率的巡检阶段。

高频采样阶段：在该阶段，局放监测单元的采集卡以1MHz或2MHz高频采样率采集UHF信号。由于采样率高，只须采样一个完整的工频周期。当采集到一个完整周波的UHF信号并存贮后(图中（5）)，即可进入数据故障数据处理阶段。

数据故障处理阶段：该阶段包括干扰排除(图中（6）)、故障模式匹配和故障状态识别(图中（7）)等智能诊断功能，需要说明的是：正常巡检阶段存贮的低采样率多周期数据、故障处理阶段的高采样率单周期数据均在该处理流程中处理。正常巡检阶段存贮的连续多周期信号可用于基于统计的干扰识别和基于统计的故障匹配，如连续周期干扰排除；故障阶段高频采样信号中包含了丰富的时频信息，可用于基于时域、频域或时频域技术进行信号分析、特征量选择和模式匹配，例如小波变换后的干扰剔除。数据处理完成后，重新返回低频采样阶段，进入下一个工作循环。

Claims (5)

1.一种采样频率自适应的局放监测方法，其特征在于，

1)对UHF信号进行检波；

2)对检波后的UHF信号进行低频采样；同时判断检测到的放电电压的最大幅值是否连续大于设定的阈值，如果否，则继续低频采样；如果是，则进行高频采样，开始进行高频采样的同时保存之前至少连续50个周期的低频采样信息；

3)高频采样持续时间至少大于一个工频周期后，保存高频采样的信息并结束采样；根据故障情况自适应改变，切换高、低两种采样频率。

2.根据权利要求1所述的一种采样频率自适应的局放监测方法，其特征在于，步骤3)中，保存一个工频周期的高频采样信息。

3.根据权利要求1所述的一种采样频率自适应的局放监测方法，其特征在于，步骤3)后，对保存的高频采样信息与低频采样信息进行数据故障处理，输出故障和报警信号。

4.一种采样频率自适应的局放监测装置，其特征在于，包括：

检波模块：检波模块对来自UHF探头的UHF信号进行检波；

判断模块：判断模块判断检测到的放电电压的最大幅值是否连续大于设定的阈值，如果否，则继续低频采样；如果是，则进行高频采样；

低频采样模块：低频采样模块进行所述低频采样；

高频采样模块：高频采样模块进行所述高频采样；

保存模块：保存模块保存至少一个工频周期的高频采样信息；以及，在开始进行高频采样的同时保存之前至少连续50个周期的低频采样信息；根据故障情况自适应改变，切换高、低两种采样频率。

5.根据权利要求4所述的一种采样频率自适应的局放监测装置，其特征在于，保存模块保存一个工频周期的高频采样信息。