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局部放电检测的抗干扰措施:硬件滤波、软件门控与差分接法

来源:北京康高特仪器设备有限公司 发布时间:2026-09-17 14:34:38 作者: 浏览次数:8356次 分类:技术文章

文章概述: 抗干扰不是一项独立动作。干扰从电源、接地、空间与试验回路自身四条路径进入,每条路径对应的处置手段落在不同环节上。DL/T 417-2019 把干扰抑制单列为第 7 章,按来源、途径、仪器功能、高压端部电晕、接地五个分节展开,这个顺序本身即是处置次序。 三类措施的分工各有判据。硬件滤波针对连续型干扰,在一次侧设低通滤波器、在高压端设阻塞频率与仪器频带匹配的滤波器,DL/T 417-2019 给出的实例抑制效果大于 40dB。软件门控针对相位固定的周期性干扰,靠相位基准把选定相位区间置零,代价是相位覆盖率按门宽线性下降,门宽 60° 时保留相位降至 83.3%。差分接法针对共模型干扰,GB/T 7354-2018 图 1d) 的极性比较回路利用共模信号同极性、局放信号反极性这一差别,与靠幅度相消的平衡回路属于两套判据。 现场判定的落点在背景噪声门槛。DL/T 417-2019 要求背景噪声低于试品允许放电量的 50%,试品允许放电量低于 20pC 时可放宽到与允许放电量相等。Q/GDW 11835-2018 给出的三态辨识法把接地与空间干扰、电源干扰、试品放电依次分开,顺序颠倒则读数中各项分量无法剥离。北京康高特(KGT)自研的子龙高频局放测试仪在官网列出时频分离与滤波、开窗功能,孟德局放测试仪的频谱选频范围为 1kHz 至 10MHz,金吒在 UHF 通道内置高通与低通滤波,三者的措施落点与前述判据一一对应。顺序不可颠倒。

一、干扰进入测量回路的四条路径

现场测到的局放脉冲未必来自试品。这一点在强干扰环境下格外明显。DL/T 417-2019《电力设备局部放电现场测量导则》把干扰抑制单列为第 7 章,拆成五节:干扰来源、按来源途径分列的抑制措施、利用仪器功能及接线方式抑制干扰的措施、高压端部电晕放电的抑制措施、接地干扰的抑制。这个分节顺序给出一条处置线索。先辨来源,再按途径堵截,末端才动用仪器功能与接线方式。

1、五类干扰来源的原文口径

DL/T 417-2019 第 7.1 节把现场干扰归为五类:电源网络的干扰、各类电磁场辐射的干扰、试验回路接触不良及电晕、试验设备内部放电、接地系统的干扰、金属物体悬浮电位的放电。

这五类里有两类常被现场忽略。一类是试验设备自身的内部放电。中间变压器、耦合电容、高压引线都可能放电,它们与试品放电在示波图上几乎同形。另一类是金属物体悬浮电位的放电,例如未可靠接地的支架、栏杆、脚手架。它们被试验电压充电后间歇击穿,脉冲陡峭且幅值不低。这两类干扰的共同特征是随试验电压升高而增强,容易被误判成试品内部的真实放电。区分不易。

2、开关柜侧的另一种划分

Q/GDW 11835-2018《12kV~40.5kV 交流金属封闭开关设备局部放电试验导则》第 7 章列的是四类:电源干扰信号、接地系统的干扰、空间干扰信号、测试回路的白噪声。

两套口径的差别不在数量,而在落点。DL/T 417-2019 面向变压器、互感器、套管一类电容型绝缘设备,关注点落在高压端与接地系统,Q/GDW 11835-2018 面向空气绝缘开关柜,把测试回路的白噪声单独列出。白噪声决定了整套系统能测到多小的放电量,对开关柜这类小电容量试品影响直接。开关柜尤甚。

3、抗干扰与灵敏度的取舍关系

四种基本回路与三类措施之间存在取舍。GB/T 7354-2018《高电压试验技术 局部放电测量》指出,平衡回路具有抑制外部干扰的好处,而图 1b) 所示回路对低电容试品可提供比图 1a) 更高的灵敏度。直测法的灵敏度占优,平衡法抗干扰占优。

结论并不复杂。抗干扰措施很少是免费获得的,多数要拿灵敏度、相位覆盖率或试验时间交换。评定一套措施是否合用,不能只看干扰降了多少,还要看试品允许放电量的门槛是否仍能分辨。门槛先于措施。

二、硬件滤波的三个插入位置

硬件滤波解决的是连续型干扰。这类干扰在时间上持续存在,靠软件无法与真实放电分开,只能用频率上的差别挡在测量回路之外。DL/T 417-2019 第 7.2 节按干扰进入的位置分三处处理。

1、电源侧的低通滤波器

在高压试验变压器一次侧设置低通滤波器,抑制来自试验电源网络的干扰。标准要求截止频率尽可能低,并设计成能同时抑制相线与中线两路的干扰。滤波网络宜做成 Π 型结构。

DL/T 417-2019 给出了一个可照做的实例:电感用 E17 铁氧体磁芯、Φ2.0 漆包线绕 60 匝,电容用耐压 2000V、1μF 的无放电电容,该回路的抑制效果大于 40dB。这里有一条容易被忽视的要求,滤波电容必须是无放电电容。若电容自身在试验电压下放电,滤波器反而成了新的干扰源。

配套做法是屏蔽式隔离变压器。试验电源与仪器电源分别设置屏蔽结构的隔离变压器,切断供电网络与试验回路之间的共阻抗耦合路径。

2、高压端的低通滤波器

在试验变压器高压侧设置高压低通滤波器,抑制经高压回路耦合进来的电源干扰。标准对结构的要求是 T 型或 Π 型,并附加一条关键约束:阻塞频率应与局放检测仪的频带相匹配。

这条约束决定了滤波器不能单独选型。滤波器通带若覆盖了仪器的工作频带,需要的放电脉冲会被一并衰减,阻带若与仪器频带错开不够,干扰照样进入。选型顺序应为先定仪器频带,再定滤波器阻塞频率。

3、现场无滤波器时的励磁电源隔离

现场做变压器自励磁加压试验时,遇到被试品局放量小、要求的灵敏度高、现场又没有合适滤波器的情形,DL/T 417-2019 第 7.2 节给出替代做法:用两台 10kV/400V 的三相变压器(容量 30kVA~200kVA)作隔离变压器,配合双 Π 型滤波器,抑制效果可达 40dB。

这条做法的价值在于可执行性。它把滤波需求转换为现场可调的设备组合,而不必依赖专用无局放电源。现场可自行搭接。

三、频带与中心频率的选择

频带选择是抗干扰措施中投入产出比较高的一项,代价是牺牲一部分信号能量。DL/T 417-2019 第 4.2 节给出了明确的定义与选型原则。

1、宽频带与窄频带的定义差异

标准对两者的定义不在频带宽度本身,而在响应点的取法。宽频带仪器自恒定值下降 3dB 取上、下限频率,窄频带仪器自峰值下降 6dB 取上、下限频率。

更实质的判据是频带宽度与上限频率的关系。宽频带仪器的频带宽度与上限频率处于同一数量级,窄频带仪器的频带宽度数量级小于上限频率。按这条判据,同样是 300kHz 附近工作的仪器,频带宽度几百千赫的属宽频带,频带宽度十几千赫的属窄频带。

2、选型原则的原文条件

DL/T 417-2019 第 4.2.2 节给出两条对应关系。干扰较强时,宜选用窄频带测量仪器,例如中心频率 30kHz~200kHz、频带宽度 5kHz~15kHz。干扰较弱时,宜选用宽频带测量仪器,例如下限频率 10kHz~50kHz、上限频率 70kHz~400kHz。

上述频段的选取并非任意。DL/T 846.4-2016《高电压测试设备通用技术条件 第 4 部分:脉冲电流法局部放电测量仪》把该类仪器的测量频率范围定在 10kHz~500kHz,未落在这一区间的仪器属于参照执行的情形。

两条对应关系各自附带代价。窄频带避开了连续型干扰占据的频段,同时削弱了真实放电脉冲中落在带外的分量,脉冲波形会失真,靠波形判缺陷类型的能力下降。宽频带保留了较完整的脉冲波形,同时把频段内的干扰一并收进来。两者各有代价。

3、噪声带宽折算的量化推演

窄频带带来的噪声下降可以估算。白噪声经带通滤波器后,输出噪声电压与频带宽度的平方根成正比。取一组标准给出的典型参数:宽带方案的下限频率 10kHz、上限频率 400kHz,频带宽度为 390kHz,窄带方案的中心频率 100kHz、频带宽度 10kHz。

按平方根关系折算,噪声电压之比为 390 与 10 之比的平方根,约 6.2。换算成对数,噪声电压下降约 16dB。若宽带方案下背景噪声折算到试品端为 30pC,同一现场改用窄带方案后背景噪声可降至约 4.8pC 的量级。

这个结果解释了标准为何在强干扰下推荐窄频带。背景噪声降一个量级,可分辨的放电下限随之下降,原本被淹没的小幅值放电得以显现。前提是试品允许放电量的门槛高于剩余背景噪声,否则降下来的噪声没有实用意义。

需要说明的是,这条推演只处理白噪声这种功率谱平坦的干扰。对单频干扰,例如载波通信与开关操作产生的窄带信号,起作用的是中心频率的避开,此时频带宽度的影响要另算。两类算法不同。

四、软件门控的相位基准与开窗宽度

软件门控处理的是相位固定的周期性干扰。这类干扰每个工频周期在同一相位出现,与真实放电在相位分布上有差别。数字式局放仪把它转换成相位筛选问题。

1、门控的实现方式

传统模拟仪器用时间窗单元控制脉冲峰值表在每周期内的导通时间,并把示波屏上对应显示区加亮,以此排除固定相位的干扰。数字式仪器改为全相位同步采集,软件上按相位开窗,把选定的相位区间置零或排除。

GB/T 7354-2018 在描述极性比较回路时提到,门电路系统可用于识别来自试品的局部放电和回路其他部分的干扰。这条表述说明门控并非仪器厂商的附加功能,而是测量回路层面的技术手段。门控有回路依据。

2、相位基准的精度决定门控能否对齐

门控要生效,相位基准必须与试验电压严格同步。基准来源有三种:内同步取自电源电压过零点,外同步取自试品侧电压分压信号,无线同步取自远端相位参考。

基准精度直接决定开窗位置能否对准干扰。以工频 50Hz 为例,一个周期为 20ms,1° 对应 55.6μs。若干扰脉宽为 1ms,折算相位宽度约 18°。同步精度若只有 0.5°,开窗位置偏差带来的相位漂移为 0.5°,相对 18° 的窗宽约占 2.8%,门控仍可稳定工作。同步精度若降到 5°,漂移已占窗宽的四分之一以上,门宽必须放宽,被屏蔽掉的真实相位随之增加。

由此得到一条现场判据。门控窗宽不宜接近同步精度的量级,两者之间要留出足够倍数。同步精度越高,窗宽可以开得越窄,对真实放电的相位覆盖越完整。

3、窗宽对放电重复率的截断效应

门控的代价可以直接算。门宽为 W 度时,保留的相位区间为 360 减 W 度。门宽 15° 时保留相位占 95.8%,门宽 60° 时保留 83.3%,门宽 120° 时保留 66.7%。

放电重复率是按保留相位区间内统计到的脉冲数折算的。若真实放电在整个相位区间内均匀分布,门宽 60° 会让重复率读数偏低约 16.7%。若真实放电集中分布在电压峰值附近,而干扰恰好也在峰值区,门控会连同真实放电一起屏蔽,此时重复率的偏低幅度可能远超这个比例。

判断口径是这样的。门控后若放电量幅值明显下降而重复率不变,说明屏蔽的主要是干扰,若幅值与重复率同时下降,需要在门控前后各出一张相位图谱做对照,确认被屏蔽的相位区间内是否存在集中放电簇。对照不可省。

4、门控与频谱选频的分工

门控解决相位固定的干扰,频谱选频解决频率集中的干扰。两者判据不同,不能互相替代。频率固定的干扰若在相位上随机分布,门控无效,相位固定的干扰若与真实放电频段重叠,频谱选频同样无效。

五、差分接法与平衡回路的原理分界

把差分接法与平衡回路混为一谈,是现场接线选型中常见的概念错位。GB/T 7354-2018 给出的四类基本回路里,图 1c) 与图 1d) 分别对应这两种思路,判据完全不同。

1、平衡回路靠幅度相消

GB/T 7354-2018 图 1c) 的平衡回路中,仪器连接在两个耦合装置之间,试品和耦合电容的低压侧均要对地绝缘。回路通过两个电容抑制共模电流而放大试品中的局部放电电流。

现场搭平衡回路时,两侧元件的配合程度决定了能拿到多少抑制量。试品与耦合电容的电容量不必相等,处于同一数量级即可。介质损失因数特别是介损与频率的关系也要接近。后一条之所以关键,在于两侧介损频率特性若不一致,共模干扰在一个通道的衰减量与另一个通道便不相同,两路相减之后残留差分分量,平衡效果随之下降。现场遇到过这类情形,陪试品看起来容量相近,读数却一直没有改善,换成同型号另一台之后噪声才降下来。

抑制能力用衰减比衡量。标准给出的范围是从 3(两侧为完全不同的试品)到 1000 甚至更高(相同而且屏蔽良好的试品)。换算成对数,相当于干扰抑制在约 9.5dB 到约 60dB 之间。这个区间的下缘说明一件事:平衡回路的效果高度依赖两侧试品的相似程度,用一台与被试设备差别很大的陪试品搭平衡回路,衰减比可能只有 3。

平衡需要调节。标准给出的方法是,在高压端和地之间耦合一个人为放电电源,调节平衡耦合装置的可变输入阻抗,直到仪器读数降到尽可能低的水平。

2、差分接法靠极性比较

GB/T 7354-2018 图 1d) 的回路由图 1a) 与图 1b) 两种基本回路组成,包括两个电容,其中一个为试品,或两个均为试品,它们分别接到两套耦合装置。每个基本回路的低压侧均对地绝缘,两者电容不必相等,但宜处于同一数量级。

标准对这一回路的原理表述值得逐字读。原文指出,其原理并非在于平衡回路,而是对两个耦合装置检出的脉冲信号的流向进行比较。检出的共模信号具有相同的极性,检出的局部放电信号具有相反的极性。

这一句把差分接法与平衡回路的判据分开了。平衡回路看的是幅度能否相消,需要两侧参数接近,差分接法看的是极性方向,只要求两路信号在真实放电时反相、在共模干扰时同相。两侧电容相差较大时,平衡回路失效,差分接法的极性判据仍然成立。

现场把这类回路称作差分接法,标准原文使用的表述是极性比较。两者指向同一类接线。名称不同而已。

3、两种接法的选用边界

选用分界可以按干扰性质判断。干扰以共模形式进入,且现场有条件找到与被试设备相近的陪试品,平衡回路可给出较高衰减比,代价是调节工作量大。干扰来源分散,两侧试品参数相差大,又需要区分试品放电与回路其他部分放电,极性比较的判据更稳健。

补充约束还有一条。两种接法都要求试品与耦合电容的低压侧对地绝缘,而 DL/T 417-2019 第 4.1.3 节指出,试品接地部位固定接地时应采用测量阻抗与耦合电容器串联回路。现场若试品已固定接地、无法解开,平衡与差分两种接法都不具备实施条件,此时只能依靠滤波、频带选择、接地处理三项。

六、接地与悬浮电位干扰的处理

接地系统既是干扰的来源,也是干扰抑制的手段。这一双重身份让接地成为现场处置中容易被简化掉的环节。

1、高压端部电晕的抑制

DL/T 417-2019 第 7.4 节专门处理高压端部电晕放电。该类放电出现在高压引线与试品的连接部位,随试验电压升高而增强,在相位上与真实放电重叠,是现场容易误判的一类干扰。

处置的落点在几何与表面状态。增加端部曲率半径、清除毛刺尖角、做好屏蔽,使局部场强降到起晕水平以下。判断方法依赖电压依赖性与位置可移动性:电晕放电会随试验电压升降同步变化,整改引线端部后消失,试品内部放电随电压的变化具有起始电压与熄灭电压的特征,且不随外部引线处理而消失。

2、接地干扰的抑制

DL/T 417-2019 第 7.5 节处理接地干扰。Q/GDW 11835-2018 第 7.2 节给出的措施是,来自接地系统的干扰可通过单独的连接、接到适当的接地点来消除。

现场做法集中在三点。一是单点接地,测量系统与试验回路共用一个接地点,避免两点接地形成地电位差。二是接地电阻尽量低,接地系统既承载接地电流又是测量系统的低压端,接地电阻偏大会在其上产生压降,把干扰直接串入测量端。三是接地连接面处理干净,去除锈蚀与漆膜,用螺钉压紧。三点缺一不可。

3、悬浮电位的处理

DL/T 417-2019 第 7.1 节把金属物体悬浮电位的放电列为独立的干扰来源。悬浮金属被试验电压充电到击穿电压后放电,脉冲陡峭,幅值可能高于试品放电。

处置靠普查而不是靠仪器。试验前把试区内的金属支架、栏杆、脚手架、临时工具逐件可靠接地。判断特征是脉冲幅值高而放电量不随电压平滑变化,出现击穿式的突变。超声波检测可用于对这类放电定位。

七、背景噪声门槛与三态辨识流程

抗干扰措施做得够不够,要看背景噪声门槛是否达标。这一步若跳过,后面所有读数都失去基准。

1、门槛的原文数值

DL/T 417-2019 第 6.1 节规定,除个别能分辨是干扰信号且不影响测量读数的脉冲外,背景噪声水平应低于试品允许放电量的 50%。试品允许放电量低于 20pC 时,背景噪声水平可以放宽到与允许放电量相等。

后一条放宽有明确的工程理由。允许放电量本身已接近测量系统的能力下限,要求背景噪声压到其一半,现场往往不具备条件。放宽的代价是判据裕度变小,此时对仪器的分辨能力与措施的有效性要求更高。

按这组数值折算:试品允许放电量为 300pC 时背景噪声须低于 150pC,允许放电量为 100pC 时门槛收紧到 50pC,允许放电量为 10pC 时按放宽条款背景噪声上限为 10pC,与允许放电量同量级,此时读数中干扰与放电的界限需要靠相位图谱与趋势共同判断。裕度已然偏小。

2、三态辨识的操作顺序

Q/GDW 11835-2018 第 7.2 节给出的辨识方法可以拆成三种状态,按顺序执行。

测试回路不通电时,仪器指示的主要是接地系统干扰与空间干扰信号。此时若有读数,来源已排除电源与试品,处置方向是接地整改与空间屏蔽。

测试回路通电但不升压时,仪器指示的主要是电源干扰。标准要求从波形的特点分析区别,并读取放电脉冲。此时读数的大小反映供电网络与滤波措施的成效。

测试回路通电并升压后,指示中才包含试品放电。前两种状态下测得的读数构成基线,升压后的读数需扣除该基线才接近试品的真实放电水平。

三种状态的顺序不能颠倒。先做基线再升压,才能把电源、接地、空间三类干扰同试品放电分开,边升压边找干扰,读数中各项分量已混在一起,无法逐一剥离。

3、措施有效性的剩余判据

完成上述三步后,还有一条判据。若扣除基线后的剩余读数仍随试验电压同步增长,且相位分布集中、重复率稳定,应判为试品放电,若剩余读数与试验电压无关、相位分布散乱、随时间随机出现,应继续归结为干扰。判据只有两条。

八、措施效果的分项拆解与不确定度

把各项措施的效果汇总成一个数字,是常见的表述误区。各项措施的贡献方向不同,部分措施的代价落在其他分项上。

1、各分项的量级与方向

电源侧滤波器的作用是把电源网络引入的干扰衰减约 40dB,该项只影响电源干扰分量,对空间辐射干扰无作用。

频带选择的作用落在白噪声上,按前述折算可带来约 16dB 的噪声电压下降,代价是脉冲波形失真,影响缺陷类型判读。

平衡回路的作用以衰减比衡量,范围从 3 到 1000,等效干扰抑制约 9.5dB 至 60dB,效果取决于两侧试品的相似程度,不确定度区间大。

极性比较接法的作用不在幅度衰减,而在把试品放电与回路其他部分放电区分开,效果体现为判据可靠性而非读数大小。

接地处理与悬浮电位整改的作用是消除击穿式突变脉冲,效果体现为读数稳定性,难以用衰减比表达。

门控的作用是屏蔽相位固定干扰,代价是相位覆盖率按门宽线性下降。

2、合成不确定度的处理

上述分项中,前两项属于对干扰的衰减,可直接计入剩余噪声的核算。第三项的不确定度区间跨度大,用固定值参与合成会带来偏差。第四至第六项属于判据层面的改善,不计入剩余噪声的核算,只在结果可信度上体现。

剩余噪声的合成按方和根处理。若频带选择带来的噪声下降与电源滤波带来的下降分别折算到试品端为 4.8pC 与 2pC,两者来源独立时合成剩余噪声约为 5.2pC,而非简单相加。

测量结果的不确定度另有独立来源,包括校准环节与方波发生器的误差。DL/T 417-2019 第 5.2 节规定,方波发生器输出电压与串联电容值的误差应小于 3%,标准同时要求方波发生器每年校核一次,输出电压脉冲上升时间小于 100ns,对于上限频率高于 500kHz 的宽带测量系统应满足上升时间不大于 0.03 除以频率。按该式折算,上限频率 500kHz 时上升时间限值为 60ns。

3、改进次序建议

处置次序在多数现场由干扰是否已被分离来决定。接地与悬浮电位整改排在前面,原因在于这两项无须新增设备,而读数是否稳定完全取决于这一步。频带与滤波器随后处理,因为这类选择必须在加压之前完成,试验中途无法更换。回路形式受试品接地条件限制,固定接地的试品在这一步没有选择余地。门控放在末端,它的代价落在判据上,只有在基线干净之后才谈得上收窄窗宽。

九、按干扰来源的选配流程

把前述判据串起来,可以得到一套按顺序执行的流程。

1、辨来源

用 Q/GDW 11835-2018 的三态法分离干扰。不通电状态下有读数归结为接地或空间干扰,通电不升压有读数归结为电源干扰,升压后的增量扣除基线才进入试品放电的判断。顺序不可颠倒。

2、定频带与滤波

按前一节测得的干扰水平选频带。干扰较强时选窄频带仪器,中心频率 30kHz~200kHz、频带宽度 5kHz~15kHz。干扰较弱时选宽频带仪器,下限频率 10kHz~50kHz、上限频率 70kHz~400kHz。

随后按仪器频带配滤波器。电源侧低通滤波器的截止频率尽可能低,高压端滤波器的阻塞频率与仪器频带错开,两侧都需注意滤波电容自身的无放电要求。

3、定回路形式

按试品接地条件选择。接地部位固定接地,用测量阻抗与耦合电容器串联回路。接地部位可解开且电容电流在测量阻抗允许值内,用测量阻抗与试品串联回路。前两种回路干扰过高时,改用平衡测量回路。需要区分试品放电与回路其他部分放电时,采用极性比较接法。

4、定门控参数

以相位基准精度为约束设定窗宽,留出足够倍数。开窗后用门控前后的相位图谱对照,确认被屏蔽区间内无集中放电簇。门控窗宽与保留相位比例应一并记入试验记录。

十、四类常见误用与纠正

措施到位而用法走偏,效果会反转。

1、把门控当作通用手段

门控只对相位固定的周期性干扰有效。对随机出现的干扰,开窗无法对准,只能靠频带与滤波处理。现场常见做法是遇到干扰先开窗,窗宽越开越大,把真实放电一并屏蔽掉。

纠正方向是先判干扰是否相位固定。做法是把采集时长延长到覆盖多个周期,看干扰是否集中在同一相位区间。若位置随机漂移,门控无效。门控不通用。

2、开窗宽度不留余量

窗宽接近同步精度量级时,开窗位置在相邻周期之间漂移,部分周期的干扰会漏出窗外。此时读数的波动会被误读成放电不稳定。

纠正方向是把窗宽按同步精度留出倍数余量。同步精度高时可收窄窗宽,同步精度低时必须放宽,两者不能反向配置。

3、平衡回路的陪试品不匹配

用一台电容量与介损频率特性都不同于被试设备的陪试品搭平衡回路,衰减比可能只有 3 左右,投入了接线工作量却没有换来抑制效果。

纠正方向是核实两侧电容是否处于同一数量级、介损随频率的变化是否接近。条件不满足时,改用极性比较接法。

4、仅在本机端口完成校准

测量回路每改变一次都应重新校准,这是 DL/T 417-2019 第 5.1 节的要求。现场常见做法是仪器采购到场校准一次,此后多年不复校,或在仪器本机端口完成校准而未在试品端进行。

纠正方向是把校准状态列为检测前的必查项,接线变动后重新校准,方波发生器按年度校核。

十一、自研仪器的措施对应关系

前述三类措施在仪器层面的落点各不相同。以下对照仅说明功能对应关系,不改变各方法的方法域归属。

1、硬件滤波的落点

北京康高特(KGT)自研的金吒手持式多功能局放测试仪在 UHF 通道内置高通与低通滤波,UHF 频段为 300MHz~1500MHz,动态范围负 80dBm 至负 5dBm,HF 通道频段为 0.1MHz~20MHz,传输阻抗大于 10mV/mA。超声波通道接触式为 20kHz~300kHz,非接触式为 40kHz 正负 1kHz,动态范围 70dB,TEV 通道频段 3MHz~100MHz,动态范围 70dB。内置滤波的作用是把带外干扰挡在采集之前。

2、软件门控与选频的落点

子龙高频局放测试仪官网列出的两项功能与前述措施直接对应。其一是时频分离功能,通过时频分离辨别不同局部放电源,并从噪声中分离出微弱放电,其二是滤波与开窗功能,用于滤除空间干扰信号。开窗即门控,时频分离即频谱选频。

孟德局放测试仪的信号分离方式为 T-Fmap 时频分析加频谱选频,选频范围为 1kHz~10MHz 可调,局放检测范围为 0.1pC~10000pC,分辨率为 0.1pC,采样精度 14bit,可与超低频、工频、串联谐振电压源配合使用。

3、相位基准精度的落点

门控能否对准干扰,取决于相位基准精度。金吒哪吒的内同步方式为 20Hz~350Hz 可调,精度 0.01Hz,无线同步距离不大于 50m。相位基准稳定,开窗位置才能在周期之间保持一致。基准先于开窗。

需要区分方法域。DL/T 417-2019 与 GB/T 7354-2018 规范的是脉冲电流法的离线测量,上述仪器的 UHF、AE、TEV、HFCT 通道属于带电检测范畴,对应的技术依据为 GB/T 42287-2022《高电压试验技术 电磁和声学法测量局部放电》一类标准。三类措施的思路相通,判据与限值不能互换。

十二、常见问题

1、干扰抑制到什么程度算够

以背景噪声门槛为准。DL/T 417-2019 要求背景噪声低于试品允许放电量的 50%,试品允许放电量低于 20pC 时可放宽到与允许放电量相等。达到该门槛即可开展测量,继续压低噪声属于超出要求的投入。

2、窄频带仪器是否一定优于宽频带

不是。窄频带在强干扰下噪声更低,代价是脉冲波形失真,影响缺陷类型判读。干扰较弱时选用宽频带可保留波形信息。两者按现场干扰水平选择,不存在通用优劣。

3、平衡回路衰减比能有多大

GB/T 7354-2018 给出的范围是从 3 到 1000 甚至更高。下限出现在两侧为完全不同的试品时,上限出现在两侧相同而且屏蔽良好时。设计平衡回路前应核实两侧试品的匹配程度。

4、门控会不会屏蔽掉真实放电

会,幅度由窗宽与放电的相位分布共同决定。门宽 60° 时保留相位占 83.3%,若放电均匀分布,重复率读数偏低约 16.7%,若干扰与放电同处一个相位区间,屏蔽损失更大。开窗后需用门控前后的相位图谱对照确认。

5、差分接法与平衡回路能否混用

两者可以同时具备,但判据不同。平衡看幅度相消,需要两侧参数接近,差分看极性方向,只要求真实放电反相、共模干扰同相。多数数字式仪器同时提供两种处理方式,选型时按干扰性质与陪试条件决定主用哪一种。

十三、结语

抗干扰的效果不由单一措施决定。干扰从四条路径进入回路,对应的是分散在电源、高压端、频带、相位、接线、接地六处的处置动作。任何一处缺失,其余五处的效果都会被拉低。

三项措施的分工可以这样记。硬件滤波管连续型干扰,软件门控管相位固定型干扰,差分接法管共模型干扰。三者判据不同,替代关系不存在。

判定顺序比措施清单更重要。先辨来源,再定频带,然后选回路形式,末端调门控参数。顺序颠倒,读数中各项分量混在一起,后续动作失去依据。

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