白劍忠，付煒平國(guó)網(wǎng)河北省電力公司檢修分公司，河北石家莊　050071

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多頻段濾波技術(shù)在局放檢測(cè)中的應(yīng)用研究

白劍忠，付煒平
國(guó)網(wǎng)河北省電力公司檢修分公司，河北石家莊050071

摘要為了在局部放電檢測(cè)過(guò)程中識(shí)別和去除現(xiàn)場(chǎng)干擾信號(hào)，使普通的檢測(cè)員也能簡(jiǎn)單、快速的完成復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)干擾信號(hào)處理工作，研究了一種自動(dòng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)局放檢測(cè)信號(hào)和干擾進(jìn)行識(shí)別分析的裝置。通過(guò)自動(dòng)控制信號(hào)處理裝置（智能濾波模塊）與數(shù)字濾波算法對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行多頻段濾波處理，提高檢測(cè)信號(hào)的信噪比，確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞局部放電；干擾識(shí)別；多頻段濾波；信噪比

1　課題研究背景和意義

現(xiàn)場(chǎng)干擾信號(hào)的識(shí)別和去除，一直是局部放電檢測(cè)過(guò)程中的難點(diǎn)，本裝置自動(dòng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)局放檢測(cè)信號(hào)和干擾進(jìn)行識(shí)別分析，通過(guò)自動(dòng)控制信號(hào)處理裝置（智能濾波模塊）與數(shù)字濾波算法對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行處理，提高檢測(cè)信號(hào)的信噪比，確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2　設(shè)計(jì)方案

智能控制模塊開(kāi)始自動(dòng)對(duì)輸入的背景信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)放電波形進(jìn)行分析，智能搜索出有效的檢測(cè)頻段，然后自動(dòng)控制模擬矩陣濾波器內(nèi)的多個(gè)濾波器按要求組合，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理，同時(shí)也可以采用數(shù)字濾波器進(jìn)行濾波。

最后處理后的信號(hào)輸出給局放檢測(cè)系統(tǒng)。

3　設(shè)計(jì)原理

局部放電智能干擾處理器采用數(shù)字和模擬混合的方式來(lái)濾除現(xiàn)場(chǎng)的干擾信號(hào)，從而提高信噪比。檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)干擾信號(hào)的復(fù)雜性決定了干擾信號(hào)不可能只存在于單個(gè)頻段范圍內(nèi)，如下圖所示，現(xiàn)場(chǎng)干擾往往會(huì)處在檢測(cè)頻段內(nèi)多個(gè)子頻帶內(nèi)，且與局放信號(hào)沒(méi)有固定的幅頻、相位關(guān)系。

而現(xiàn)有濾波器一般分為高通、低通及帶通三種，而每一種只能處理單個(gè)頻段的信號(hào)。參考下圖我們不難發(fā)現(xiàn)，使用常規(guī)的濾波器固然可以濾除干擾，但同時(shí)也大大減少了有效的檢測(cè)頻段。

3.1低通濾波器處理結(jié)果

低通濾波器是容許低于截止頻率的信號(hào)通過(guò)， 但高于截止頻率的信號(hào)不能通過(guò)的電子濾波裝置。

3.2高通濾波器處理結(jié)果

高通濾波器，又稱(chēng)低截止濾波器、低阻濾波器，允許高于某一截頻的頻率通過(guò)，而大大衰減較低頻率的一種濾波器。它去掉了信號(hào)中不必要的低頻成分或者說(shuō)去掉了低頻干擾。

3.3帶通濾波器處理結(jié)果

帶通濾波器是一個(gè)允許特定頻段的波通過(guò)同時(shí)屏蔽其他頻段的設(shè)備。比如RLC振蕩回路就是一個(gè)模擬帶通濾波器。

針對(duì)這種情況，必須設(shè)計(jì)一款能夠同時(shí)去除多個(gè)頻段的干擾信號(hào)的矩陣式濾波器，矩陣濾波器由眾多濾波器和組合開(kāi)關(guān)組成，工作時(shí)由組合開(kāi)關(guān)自由組合，可同時(shí)對(duì)多個(gè)檢測(cè)頻段進(jìn)行處理。

3.4矩陣濾波器組成原理

使用矩陣式濾波器，能夠同時(shí)對(duì)多個(gè)頻段的信號(hào)進(jìn)行處理，在檢測(cè)過(guò)程中的使用效果如下圖所示，這樣就能最大限度的保證有效檢測(cè)頻段。

數(shù)字濾波我們采用一塊高速AD、DA卡和數(shù)字濾波算法來(lái)完成，具體操作步驟如下：

通過(guò)高速A/D采集卡，將傳感器采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)各種算法對(duì)采集到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，進(jìn)一步濾除干擾，最后將濾除干擾后的數(shù)字信號(hào)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出。

4　軟件實(shí)現(xiàn)

智能干擾處理軟件是基于Windows操作系統(tǒng)下 ，VC++環(huán)境下開(kāi)發(fā)而成。界面操作簡(jiǎn)單，可以實(shí)時(shí)顯示傳感器接收到干擾信號(hào)的波形時(shí)域和頻域波形；發(fā)出方波的幅度、頻率和調(diào)節(jié)，加入方波后和加入方波之前的頻率特性界面；信號(hào)經(jīng)過(guò)智能干擾處理器后的時(shí)域特性界面和頻域特性界面等多界面顯示。

5　結(jié)論

本裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)高壓設(shè)備局部放電帶電檢測(cè)的干擾信號(hào)進(jìn)行濾波處理的功能。使用高速處理芯片、精密電子元器件、數(shù)字濾波技術(shù)、矩陣濾波技術(shù)、多頻段開(kāi)窗干擾處理等多種技術(shù)去除干擾信號(hào)。多頻帶濾波，矩陣濾波器由眾多濾波器和組合開(kāi)關(guān)組成，工作時(shí)由組合開(kāi)關(guān)自由組合，可同時(shí)對(duì)多個(gè)檢測(cè)頻段進(jìn)行處理。解決了國(guó)內(nèi)外單頻帯檢測(cè)方法的局限性，最大限度的保證有效檢測(cè)頻段。

參考文獻(xiàn)

[1]邱毓昌.用超高頻法對(duì)GIS絕緣進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)[J].高壓電器，1997（4）.

[2]鐘玉萍，數(shù)字濾波技術(shù)在低壓電器檢測(cè)試驗(yàn)中的應(yīng)用[J].硅谷，2011（17）.

[3]李新福.數(shù)字濾波技術(shù)在電器檢測(cè)中的應(yīng)用[J].電工技術(shù)雜志，2004（6）.

[4]孫才新.變壓器局放在線監(jiān)測(cè)信號(hào)處理的數(shù)字濾波技術(shù)[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，1997.

[5]楊明，數(shù)字濾波技術(shù)及其在電池檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2003（5）.

[6]謝良聘.FFT頻域分析算法抑制窄帶干擾的研究[J].高電壓技術(shù)，2000（4）.

[7]唐炬，局部放電信號(hào)中的白噪聲和窄帶干擾[J].高電壓技術(shù)，2002（12）.

[8]金顯賀.一種用于在線檢測(cè)局部放電的數(shù)字濾波技術(shù)[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1993（4）.

中圖分類(lèi)號(hào)TM7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)1674-6708（2016）155-0104-02