電纜振蕩波局放測試
1. 數(shù)字濾波
數(shù)字濾波技術(shù)作為信號去噪的常用工具已經(jīng)有很長時(shí)間。通過傅里葉變換，獲取PD脈沖和噪聲的頻域信息，然后根據(jù)PD脈沖和噪聲在頻域具有不同的分布特征，選取相應(yīng)的頻帶，設(shè)計(jì)不同的數(shù)字濾波器對信號進(jìn)行濾波實(shí)現(xiàn)去噪，常用的數(shù)字濾波器有Bessle濾波器、Butterworth濾波器、Chebyshev濾波器、Elliptic濾波器等。根據(jù)實(shí)際噪聲的頻率分布情況，常用的有低通、高通、帶通、帶阻和任意形狀的濾波器。由于局部放電現(xiàn)場檢測環(huán)境的復(fù)雜性，干擾和噪聲對真實(shí)放電的判斷影響較大，結(jié)合上述四種濾波器的特點(diǎn)，本系統(tǒng)選用了Bessle帶通數(shù)字濾波器，其特點(diǎn)為在通帶內(nèi)的衰減比較慢，擁有近似于線性的頻率特性，且具有良好的瞬態(tài)特性，主要表現(xiàn)在其沖激響應(yīng)特性曲線的上升沿陡，幅值高，且尾部無振蕩等。以上特點(diǎn)可使得局放信號衰減較小，波形更為平滑。帶通選擇結(jié)合本系統(tǒng)選擇的數(shù)字濾波的頻帶范圍為20kHz-40MHz。
2. 小波分析
局部放電脈沖是一種非平穩(wěn)、瞬變信號，在時(shí)域上表現(xiàn)為快速的脈沖，信號處理中稱之為奇異信號或“奇點(diǎn)”，幅頻特性幾乎分布于整個(gè)頻域。由于其在時(shí)域和頻域都沒有特別明顯的特征，使得單純的采用時(shí)域或頻域分析方法都不足以將PD脈沖同其它信號分隔開來。小波變換是基于非平穩(wěn)信號的分析手段，在時(shí)域、頻域同時(shí)具有良好的局部化性質(zhì)，非常適合于不規(guī)則、瞬變信號的處理，其優(yōu)異的數(shù)學(xué)特性，為PD測量的抗干擾開辟了新的途徑。
小波分析用聯(lián)合的時(shí)間和尺度平面來描述信號，同時(shí)兼顧了短時(shí)傅里葉變換和時(shí)頻分析的特點(diǎn)，使它在處理非平穩(wěn)信號中有一定的優(yōu)勢。從系統(tǒng)響應(yīng)的角度來看，小波變換是將信號分解到一系列選擇性相同的頻帶上，實(shí)質(zhì)上為信號x(t)經(jīng)一系列帶通濾波器濾波后的輸出。目前常用的小波主要有Haar小波，Daubechies(dbN)小波，MexicanHat(mexh墨西哥帽)小波，Morlet小波，Gaussian小波等等。在以上可用的小波中，Daubechies(dbN)小波幾乎具備了我們分析快速時(shí)變信號所需要的所有的性質(zhì)，例如在時(shí)域上是有限緊支撐的，正交性和不對稱性，基于以上原因，對局部放電信號的小波分析上Daubechies(dbN)小波是目前使用較多的基小波。本系統(tǒng)根據(jù)PD信號特點(diǎn)，采用較為成熟的離散小波變換(Discrete Wavelet Transform，簡稱DWT）通過選擇不同的dbN基小波、不同的分解水平和不同的閾值處理方法，相關(guān)的閾值處理方法有Stein'sUnbiased Risk Estimated(SURE)，Hybrid，Universal和Minimax。通過對上述參數(shù)的設(shè)置可對局部放電信號達(dá)到最優(yōu)的去噪水平與分析。
3. 動(dòng)態(tài)閾值法
本系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)閾值法是在對所測信號進(jìn)行數(shù)字濾波或小波分析后進(jìn)行的。其具體處理過程為：將所測得數(shù)據(jù)分成n段，取每段數(shù)據(jù)絕對值的最大值，并將所求n個(gè)最大值求和并求平均，得到噪聲的平均水平，然后乘以閾值系數(shù)(一般為2)，從而得到測量信號的動(dòng)態(tài)閾值Y。最后將所有數(shù)據(jù)求絕對值后與Y進(jìn)行對比，小于Y的將被濾除，大于Y的將被保留，因而可以做到對白噪聲和較小干擾信號的抑制。其優(yōu)點(diǎn)為由于現(xiàn)場噪聲水平不同，動(dòng)態(tài)閾值不是一個(gè)固定的數(shù)值，所以可以很好的抑制白噪聲干擾。
4. 時(shí)延鑒別法
時(shí)延鑒別法主要應(yīng)用于本系統(tǒng)的PD定位中。電纜中發(fā)生局部放電時(shí)，放電脈沖將沿兩個(gè)相反方向傳播，并伴隨發(fā)生反射、衰減、畸變等現(xiàn)象，采集系統(tǒng)可采集一對PD信號：原波和反射波，并且其具有明顯的時(shí)延特性，即△t<2L/v。除此之外，還有以下兩個(gè)特征：①兩信號波形特征相似，反射波幅值較原波幅值?。虎趦刹ǖ臉O大值極性相同。通過上述信號的特征，可鑒別PD信號，若是干擾信號，則不能同時(shí)滿足以上三個(gè)信號特征。通過以上規(guī)律即可進(jìn)行自動(dòng)定位和手動(dòng)定位，前者主要是通過Peak-match算法，后者通過有經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行判定。通過時(shí)延鑒別即可達(dá)到對局放信號去偽存真、準(zhǔn)確定位的目的。
OWTS系統(tǒng)的軟件可以綜合使用以上數(shù)字化抗干擾方法選擇或并用，包括帶通和小波兩種濾波方式和許多輔助功能，并通過對局放波形進(jìn)行分析來消除干擾數(shù)據(jù)，并采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法來評估局放的檢測結(jié)果。OWTS系統(tǒng)的專家分析軟件可在全世界各地的電纜線路阻尼振蕩波檢測上得到考驗(yàn)和修正完善，處理效果可靠性高。
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