CN110907775A - 基于uhf的局部放电干扰信号测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于UHF的局部放电干扰信号测试方法，包括以下步骤1)选取试点变电站及变电站站内测试点；(2)现场测试设备接线并对测试点进行测试，寻找疑似干扰信号；(3)对检测到疑似干扰信号的测试点，进行进一步测试判断信号为干扰信号还是局部放电信号；(4)当确定信号为干扰信号，进行进一步测试判断干扰信号的具体位置。本发明采用UHF法对局部放电干扰信号进行准确定位，从而更准确的进行干扰信号的抑制，提高局部放电检测的准确性。

Description

基于UHF的局部放电干扰信号测试方法

技术领域

本发明属于电力设备监控技术领域，具体涉及基于UHF的局部放电干扰信号测试方法。

背景技术

特高频法(Ultra High Frequency)是近年来发展起来的一种局部放电检测技术，利用装设在设备内部或外部的天线传感器接收局部放电辐射出的300-3000MHz的特高频电磁波信号进行局部放电的检测和分析。

高压电气设备的局部放电检测，对于保障设备的安全可靠运行具有重要意义。就目前局部放电检测技术的发展状况来看，现场电磁干扰信号对检测系统的影响仍是人们十分关心的问题。

发明内容

针对以上问题，本发明提出一种基于UHF的局部放电干扰信号测试方法，对变电站电磁干扰信号进行准确定位。

为达到上述目的，本发明所述基于UHF的局部放电干扰信号测试方法，包括以下步骤：

步骤1、选取测试点；

步骤2、利用现场测试设备逐一对步骤1选定的测试点进行测试，寻找疑似干扰信号；

步骤3、对步骤2寻找到存在疑似干扰信号的测试点，进行进一步测试以判断疑似干扰信号是干扰信号还是局部放电信号；

步骤4、当确定疑似干扰信号为干扰信号时，进一步测试以确定干扰信号的位置；当确定疑似干扰信号为局部放电信号时，进一步测试以确定局部放电信号的位置。

进一步的，步骤2中，现场测试设备包括局部放电仪、数字示波器、频谱分析仪、第一UHF传感器、第二UHF传感器和第三UHF传感器，所述第一UHF传感器通过射频电缆接入数字示波器，所述第二UHF传感器通过射频电缆接入频谱分析仪，所述第三UHF传感器通过射频电缆接入便携式局放检测仪；所述局部放电仪用于判断疑似干扰信号的类型，所述频谱仪用于采集疑似干扰信号的时域波形，所述数字示波器用于采集疑似干扰信号的时域波形。

进一步的，步骤2中，第一UHF传感器经UHF调理器后通过射频电缆接入数字示波器，第二UHF传感器经UHF调理器后通过射频电缆接入频谱分析仪。

进一步的，步骤2中，寻找疑似干扰信号的过程为：先将第一UHF传感器接入数字示波器，测试现场信号，若检测到的信号幅值不低于背景噪声幅值的两倍，则该信号为疑似干扰信号。

进一步的，步骤3的操作过程为：将第一个UHF传感器放置于设备内部，第二个UHF传感器放置于设备外部，将上述两个UHF传感器接到同一个示波器的两个通道；根据两路信号的幅值和时间，判定信号来自于设备外部还是设备内部；若第一个UHF传感器的信号波超前于第二个UHF传感器，且信号强度大于第二个UHF传感器，则判断疑似干扰信号来源于设备内部，为局部放电信号；否则判断信号来源于设备外部，为干扰信号。

进一步的，步骤4中判断干扰信号的位置的方法为，在设备外部任意放置四个UHF传感器，将所述四个UHF传感器连接至同一个示波器的不同通道中，通过示波器观察四个UHF传感器信号的幅值和时延，取信号最大和最超前的UHF传感器作为基准传感器，移动另外三个UHF传感器，当四个UHF传感器的幅值大小相同且不存在时延时，四个UHF传感器放置点构成的四边形的对角线的交点为干扰信号的位置。

进一步的，步骤4中，确定局部放电信号的位置的过程为：在设备内部放置两个UHF传感器，将两传个UHF感器接入到同一个示波器的两通道上，以其中一个UHF传感器为基准，移动另一个UHF传感器，通过示波器收集两路UHF传感器的信号，再根据两路信号幅值及时间差关系，得出信号的位置。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：

本发明采用UHF法首先寻找疑似干扰信号，然后判断疑似干扰信号是干扰信号还是局部放电信号，然后对干扰信号局部放电信号进行快速、准确的定位，从而更准确的进行信号特征的测试，积累大量有用的现场数据。

进一步的，利用局部放电仪可初步显示出现场检测到的信号的类型，例如是通信干扰、脉冲干扰还是局部放电信号等，可针对不同类型的信号，选取重点信号进行检测和定位，节约测试时间。通过频谱仪用于采集疑似干扰信号的时域波形，通过时域波形得到时域幅值；通过频谱仪显示频域波形，以确定频域幅值在的频率区间，通过频段来判断是哪类干扰信号。操作方便。

进一步的，UHF传感器经过调理器进行后接入频谱仪或示波器，对传感器检测到的信号进行放大，以提高测量的准确度。

进一步的，通过多个UHF传感器进行测量，并移动其中一个UHF传感器的方法来定位信号源的位置，操作方便，定位速度较快。

附图说明

图1a为UHF传感器直接接入测试设备的UHF法测试接线图；

图1b为UHF传感器经过调理器后接入测试设备的UHF法测试接线图；

图2为内外部放电信号定位示意图；

图3为内部放电源的具体位置测试示意图；

图4a为采用两个传感器进行内部放电源的具体位置测试示意图；

图4b为采用四个传感器进行内部放电源的具体位置测试示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

基于UHF的局部放电干扰信号测试方法，包括以下步骤：

(1)选取试点变电站及变电站站内测试点；

根据电压等级、地理分布、气象条件、负荷状况等要素，选取有代表性的变电站作为研究试点。

选取变电站电压等级覆盖110kV、220kV、500kV，地理分布考虑市中心、偏远山区、城镇、农村，气象条件考虑不同温度、不同湿度条件，运行工况主要考虑不同电压水平和负荷条件等。

选择好试点变电站之后，在试点变电站，根据母线、通信基站、主要设备等进一步选择测试点，保证测试点覆盖的全面性和典型性，选定的测试点包括：

变压器区域：包括变压器进线侧、出线侧套管及母线、风机和接地线；

断路器及隔离刀闸区域：包括每个间隔的电压互感器PT、电流互感器CT、避雷器、隔离刀闸、断路器、CVT的套管及高压导体；

GIS区域：每个开关间隔靠出线套管的盆子正对和背对盆子、室内站的灯、排风扇、空调以及电缆出线终端；

GIS出线平台区域：包括室内站的每个开关间隔的穿墙套管及高压导体、室外站的出线套管及高压导体；

无功补偿区域：包括电容器、电抗器的套管、高压导体及其接地线；

开关柜区域：每个柜子的正面和背面；

直流屏：包括控制室内的直流电源屏、逆变屏以及计量屏等柜门的正面和背面。

试点变电站及变电站站内测试点分布如表1所示：

表1

(2)现场测试设备接线，并对测试点进行测试，寻找疑似干扰放电源；

采用UHF法对试点变电站站内的测试点进行测试，现场测试过程中主要用到以下UHF局部放电监测装置：便携式局放检测仪、数字示波器、频谱分析仪、UHF传感器、UHF调理器和射频电缆。

其中，数字示波器模拟带宽2.5GHz，采样率20GSa/s；频谱分析仪模拟带宽DC-40GHz，采样率20GSa/s。

将第一UHF传感器、第二UHF传感器和第三UHF传感器放置在测试点，三个UHF传感器距离放电源的位置根据现场实际情况调整，保证各传感器与测试点之间无遮挡物，同时各传感器距离测试点的位置相等，其误差不超过0.3m。第一UHF传感器通过射频电缆接入数字示波器，第二UHF传感器通过射频电缆接入频谱分析仪、第三UHF传感器通过射频电缆接入便携式局放检测仪。

如果信号水平较弱，UHF传感器需接入UHF调理器(即有源放大器)后再接入数字示波器和频谱分析仪，接线方式如图1a和图1b所示，图1a为UHF传感器直接接入测试设备的示意图，图1b为UHF传感器经过调理器后接入测试设备的示意图。

准备就绪后，逐一针对各测试点，先将UHF传感器接入数字示波器，采集疑似干扰信号的时域波形，时域幅值，测试现场干扰信号并作数据记录。之后接入便携式局放检测仪进行测试并记录采集到的干扰数据，若此时检测到明显的干扰放电信号，即检测到的信号幅值不低于背景噪声幅值的两倍，则该测试点为疑似干扰放电源；并通过频谱仪显示频域波形，以确定频域幅值在的频率区间，通过频段来判断是哪类干扰信号，和数字示波器查看详细信号参数并作数据记录，记录信号的原始数据。

逐一针对各测试点进行测试，寻找所有的疑似干扰放电源。

(3)对检测到信号的测试点，即疑似干扰放电源，进一步地测试，判断信号为干扰信号还是局部放电信号。

对于检测到疑似干扰信号的测试点，为摸清脉冲信号的来源，对信号实施进一步地测试。对于特高频局部放电检测来说，一般认为设备外部的信号为干扰信号，而设备内部的信号为局部放电信号。

因此需要判断疑似干扰信号是来自于设备内部还是设备外部。

图2为内外部放电信号定位示意图，信号源定位时尽量选取等效高度一致且幅频响应一致的UHF传感器。

以GIS绝缘子为例，将第四UHF传感器4放置在GIS绝缘子腔体上，第五UHF传感器5置于GIS绝缘子外部自由空间中，将上述两个UHF传感器接入到示波器的两通道上。根据两路信号幅值及时间差关系，判定信号源来自于设备外部还是设备内部。若第四UHF传感器的信号来波超前于第五UHF传感器，且第四UHF传感器的信号强度大于第五UHF传感器的信号强度，则表示信号来源于GIS设备内部，否则表明信号来源于GIS外部空间。

(4)当确定信号为来自设备外部的干扰信号后，进一步判断干扰信号的具体位置；当信号来源于设备内部时，则为内部局部放电信号，确定局部放电的具体位置。

当信号来源于设备内部时，确定内部放电源的具体位置；

1)如图3所示，在设备内部放置两个UHF传感器，记为传感器6和传感器7，将两传个UHF感器接入到同一个示波器的两通道上，以其中一个UHF传感器为基准，移动另一个UHF传感器，通过示波器收集两路UHF传感器的信号；再根据两路信号幅值及时间差关系，得出信号的位置，具体为：当另一个UHF传感器移动至某点时，两个UHF传感器传入至示波器上的信号的幅值相等，且没有时间差时，两个UHF传感器所在的线段的中点即为内部放电源的位置。

对于变压器这样的内部结构更为复杂的设备，应放置多个UHF传感器，才能达到准确的定位效果。

2)当信号来源于设备外部时，则为干扰信号，确定干扰信号的具体位置如图4a所示，当确定信号来自于GIS设备外部空间时，在设备外部放置两个UHF传感器，将接收到的信号强度小的UHF传感器记为传感器8，将另一个UHF传感器记为传感器9，通过前后左右移动UHF传感器8的位置，根据信号到达前后时间前后顺序，结合现场设备布局情况，可定位干扰信号来源。具体为：不断调整传感器8的位置，直至传感器8和传感器9接收到的信号的幅值相等，且没有时间差时，两个UHF传感器所在的线段的中点即为干扰信号的具体位置。

如图4b所示，对于现场设备众多的测试点，考虑采用四个UHF传感器进行定位，这四个UHF传感器记为传感器10、传感器11、传感器12和传感器13，将这四个UHF传感器任意放置，然后收集四个UHF传感器的信号，对比四个UHF传感器信号的幅值和时延情况，取信号最大和最超前的那个传感器作为基准传感器，移动其他三个UHF传感器，当四个传感器的幅值大小相同且本不存在时延时，四个传感器放置点构成的四边形的对角线的交点就是信号的位置。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于UHF的局部放电干扰信号测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、选取测试点；

步骤2、利用现场测试设备逐一对步骤1选定的测试点进行测试，寻找疑似干扰信号；

步骤3、对步骤2寻找到存在疑似干扰信号的测试点，进行进一步测试以判断疑似干扰信号是干扰信号还是局部放电信号；

步骤4、当确定疑似干扰信号为干扰信号时，进一步测试以确定干扰信号的位置；当确定疑似干扰信号为局部放电信号时，进一步测试以确定局部放电信号的位置。

2.根据权利要求1所述的基于UHF的局部放电干扰信号测试方法，其特征在于，所述步骤2中，现场测试设备包括局部放电仪、数字示波器、频谱分析仪、第一UHF传感器、第二UHF传感器和第三UHF传感器，所述第一UHF传感器通过射频电缆接入数字示波器，所述第二UHF传感器通过射频电缆接入频谱分析仪，所述第三UHF传感器通过射频电缆接入便携式局放检测仪；所述局部放电仪用于判断疑似干扰信号的类型，所述频谱仪用于采集疑似干扰信号的时域波形，所述数字示波器用于采集疑似干扰信号的时域波形。

3.根据权利要求2所述的基于UHF的局部放电干扰信号测试方法，其特征在于，所述步骤2中，第一UHF传感器经UHF调理器后通过射频电缆接入数字示波器，第二UHF传感器经UHF调理器后通过射频电缆接入频谱分析仪。

4.根据权利要求2所述的基于UHF的局部放电干扰信号测试方法，其特征在于，所述步骤2中，寻找疑似干扰信号的过程为：先将第一UHF传感器接入数字示波器，测试现场信号，若检测到的信号幅值不低于背景噪声幅值的两倍，则该信号为疑似干扰信号。

5.根据权利要求1所述的基于UHF的局部放电干扰信号测试方法，其特征在于，所述步骤3的操作过程为：将第一个UHF传感器放置于设备内部，第二个UHF传感器放置于设备外部，将上述两个UHF传感器接到同一个示波器的两个通道；根据两路信号的幅值和时间，判定信号来自于设备外部还是设备内部；若第一个UHF传感器的信号波超前于第二个UHF传感器，且信号强度大于第二个UHF传感器，则判断疑似干扰信号来源于设备内部，为局部放电信号；否则判断信号来源于设备外部，为干扰信号。

6.根据权利要求1所述的基于UHF的局部放电干扰信号测试方法，其特征在于，所述步骤4中判断干扰信号的位置的方法为，在设备外部任意放置四个UHF传感器，将所述四个UHF传感器连接至同一个示波器的不同通道中，通过示波器观察四个UHF传感器信号的幅值和时延，取信号最大和最超前的UHF传感器作为基准传感器，移动另外三个UHF传感器，当四个UHF传感器的幅值大小相同且不存在时延时，四个UHF传感器放置点构成的四边形的对角线的交点为干扰信号的位置。

7.根据权利要求1所述的基于UHF的局部放电干扰信号测试方法，其特征在于，所述步骤4中，确定局部放电信号的位置的过程为：在设备内部放置两个UHF传感器，将两传个UHF感器接入到同一个示波器的两通道上，以其中一个UHF传感器为基准，移动另一个UHF传感器，通过示波器收集两路UHF传感器的信号，再根据两路信号幅值及时间差关系，得出信号的位置。

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