CN104062570A - 一种电力变压器局部放电信号选频方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力变压器局部放电信号选频方法，包括：采集全频段时域信号，对全频段时域信号进行傅里叶变化，得到频域信号；输出显示频域信号的频谱波形，对频谱波形进行实时分析，在试验加压过程中且尚未引起局部放电现象时，将频谱波形中幅值不大于3dB的频段作为干扰较小频段；分别设置高通滤波的起始频率和低通滤波的截止频率，从而实现带通滤波功能，滤除频谱信号中干扰较大频段，保留干扰较小频段作为局部放电信号测量频段。本发明对频谱波形进行实时分析，确定干扰较大频段和干扰较小频段，通过设置高通滤波的起始频率和低通滤波的截止频率，滤除干扰信号所在频段，达到了减少干扰的目的，显著提高了局部放电信号测量的准确性。

Description

一种电力变压器局部放电信号选频方法

技术领域

本发明涉及一种电信号的选频方法，特别涉及一种电力变压器局部放电信号选频方法。

背景技术

变压器局部放电试验是检测变压器绝缘内部存在的放电影响绝缘老化或劣化情况的重要手段，是保证变压器长期安全运行的重要措施。为此，对220kV及以上变压器在投产前、大修后应进行局放试验。该试验的目的是判定变压器的绝缘状况，能否投入使用或继续使用。

目前使用的都是传统的局放试验仪，其采样率只有几百kHz,对于局部放电的特征不能较清晰的记录下来，而且在去除干扰方面没有一个主动有效的手段，另外无法对试验中的突变信号作到及时记录，这就在很大程度上加大了人的工作量，并且无法进行试验后的分析总结工作。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种电力变压器局部放电信号选频方法，解决现有技术中由于局部放电信号存在较多干扰信号导致局部放电信号测量精确度偏低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种电力变压器局部放电信号选频方法，包括如下步骤：

步骤一：信号采集：利用局放传感器采集电力变压器局放信号的全频段时域信号；

步骤二：信号变换：对所述全频段时域信号进行傅里叶变换，得到频域信号；

步骤三：确定干扰较小频段：输出显示频域信号的频谱波形，对所述频谱波形进行实时分析，在试验加压过程中且尚未引起局部放电现象时，将频谱波形中幅值大于3dB的频段作为干扰较大频段，将频谱波形中幅值不大于3dB的频段作为干扰较小频段；

步骤四：选频滤波：分别设置高通滤波的起始频率和低通滤波的截止频率，从而实现带通滤波功能，滤除频谱信号中干扰较大频段，保留干扰较小频段作为局部放电信号测量频段。

所述局放传感器采用检测阻抗。

所述全频段时域信号为频率位于7kHz~1MHz的时域信号。

所述高通滤波的起始频率范围为10kHz~200kHz。

所述低通滤波的截止频率范围为20 kHz ~1MHz。

所述电力变压器发生局部放电信号时，全频段时域信号的采集频率为20MHz。

输出显示频谱波形时，全频段时域信号的采集频率为2MHz。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：对频谱波形进行实时分析，确定干扰较大频段和干扰较小频段，通过设置高通滤波的起始频率和低通滤波的截止频率，滤除干扰信号所在频段，达到了减少干扰的目的，显著提高了局部放电信号测量的准确性；低通滤波和高通滤波的频率范围宽，可根据需求进行任意组合，形成不同频带的带通滤波，选择灵活；局部放电发生时，采用高达20MHz的采集频率进行采样，能够达到快速、准确采集局部放电信号的要求，并且保证了采集信号的完整性；对频谱分析时采用2MHz的采集频率，保证信号完整的前提下，使资源得到最优化利用。

附图说明

图1是本发明提供的选频方法操作流程图。

图2是电力变压器的局部放电信号测量等效电路图。

图3是局放传感器与局放测量系统的连接关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图2所示是电力变压器的局部放电信号测量电路原理图，中间变压器T1的输入端连接发电机，电力变压器T2为被试电力变压器，T2的低压、中压、高压电路结构分别用线圈进行等效替换，检测阻抗Z1连接在低压端的耦合电容器处，检测阻抗Z2 与C相中压套管末屏连接，检测阻抗Z3与C相高压套管末屏连接，检测阻抗Z4与A相高压套管末屏连接，Z1用于检测低压端的局部放电信号，Z2、Z3分别用于检测C相中压套管、高压套管上的局部放电信号，Z4用于检测A相高压套管上的局部放电信号。检测阻抗Z1、Z2、Z3、Z4分别将检测到的局部放电信号传输至局放测量系统，局放测量系统可对四路信号同时进行检测分析。如图3所示是局放传感器与局放测量系统的连接关系图。其中，工业控制计算机采用盘仪6323工业控制计算机机箱结构，在主板PCI-104总线扩展接口上扩充高速采集卡和信号调理板，通过BNC插座引入外部四路模拟信号，进行处理运算，通讯采用网口和上位机互联。高速数据采集卡具有4路同步20M采集速度，2GB的存储深度，使用FPGA嵌入算法，实时采集、分析、处理采集数据。信号调理卡对四个通道的局放信号进行衰减放大（提高信噪比），具有信号触发、选频滤波等功能。

软件分为设备嵌入式和上位机两部分：设备嵌入式部分主要是FPGA处理代码的设计，包括采集控制、存储控制、信号处理、信号测量等。FPGA使用Xilin的XC5V50T，设计除采集处理部分，还包括外部接口与上位机接口。FPGA编程使用Verilog设计，ISE进行综合和编译。上位机操作系统使用Windows XPE系统，设计部分包括设备驱动、DLL接口与应用程序，设备驱动使用Windows WDM开发模型，直接利用微软提供的DDK开发包，进行设备驱动开发。DLL和应用程序使用VC6 C++ MFC开发，其工作效率比C#高，适合实时应用场合。在设备驱动中实现控制命令的转换与硬件接口、DMA数据传输控制和中断管理，并提供设备软件的同步事件源，由于程序与数据的同步管理。DLL实现驱动与应用程序的接口，有利于系统的升级与调试。应用程序实现数据的展示与分析，为用户提供UI，主要的功能实现控制、参数设置与流程控制。应用程序采用多线程方式实现控制、显示与数据采集运算，通过驱动提供的事件来实现线程间的数据同步。由于放电信号动态范围很大，设备提供了120dB的动态测量范围，实现1-10000PC放电信号的测量，对大信号提供衰减，对小信号实现放大，以得到准确的测量值。

如图1所示，电力变压器局部放电信号选频方法，包括如下步骤：

步骤一：信号采集：利用局放传感器采集电力变压器局放信号的全频段时域信号；局放传感器优选检测阻抗。全频段时域信号指的是频率位于7kHz~1MHz之间的时域信号。

步骤二：信号变换：对全频段时域信号进行傅里叶变换，得到频域信号。

步骤三：确定干扰较小频段：输出显示频域信号的频谱波形，对频谱波形进行实时分析，在试验加压过程中且尚未引起局部放电现象时，将频谱波形中幅值大于3dB的频段作为干扰较大频段，将频谱波形中幅值不大于3dB的频段作为干扰较小频段。

步骤四：选频滤波：设置高通滤波的起始频率，起始频率范围为10kHz~200kHz，再设置低通滤波的截止频率，截止频率范围为20 kHz ~1MHz，通过设置高通滤波的起始频率和低通滤波的截止频率从而实现带通滤波功能，滤除频谱信号中干扰较大频段，保留干扰较小频段作为局部放电信号测量频段。

为能够快速、准确采集完整放电信号，电力变压器发生局部放电信号时，全频段时域信号的采集频率为20MHz，输出显示频谱波形时，全频段时域信号的采集频率为2MHz。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电力变压器局部放电信号选频方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：信号采集：利用局放传感器采集电力变压器局放信号的全频段时域信号；

步骤二：信号变换：对所述全频段时域信号进行傅里叶变换，得到频域信号；

步骤三：确定干扰较小频段：输出显示频域信号的频谱波形，对所述频谱波形进行实时分析，在试验加压过程中且尚未引起局部放电现象时，将频谱波形中幅值大于3dB的频段作为干扰较大频段，将频谱波形中幅值不大于3dB的频段作为干扰较小频段；

步骤四：选频滤波：分别设置高通滤波的起始频率和低通滤波的截止频率，从而实现带通滤波功能，滤除频谱信号中干扰较大频段，保留干扰较小频段作为局部放电信号测量频段。

2.根据权利要求1所述的电力变压器局部放电信号选频方法，其特征在于，所述局放传感器采用检测阻抗。

3.根据权利要求1所述的电力变压器局部放电信号选频方法，其特征在于，所述全频段时域信号为频率位于7kHz~1MHz的时域信号。

4.根据权利要求3所述的电力变压器局部放电信号选频方法，其特征在于，所述高通滤波的起始频率范围为10kHz~200kHz。

5.根据权利要求4所述的电力变压器局部放电信号选频方法，其特征在于，所述低通滤波的截止频率范围为20 kHz ~1MHz。

6.根据权利要求1所述的电力变压器局部放电信号选频方法，其特征在于，所述电力变压器发生局部放电信号时，全频段时域信号的采集频率为20MHz。

7.根据权利要求6所述的电力变压器局部放电信号选频方法，其特征在于，输出显示频谱波形时，全频段时域信号的采集频率为2MHz。