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中試控股技術(shù)研究院魯工為您講解：DSP輸電線路工頻參數(shù)的變頻檢測儀

ZSXL-Y輸電線路異頻參數(shù)測試系統(tǒng)

測量線路間互感和耦合電容(線路直阻采用專門的線路直阻儀進行測量)
DSP數(shù)字信號處理器為內(nèi)核
參考標準： DL/T 741-2010

輸電線路異頻參數(shù)測試系統(tǒng)：集成異頻測試電源、測量儀表、數(shù)學模型于一體，消除強干擾的影響，保證儀器設備的安全，能極其方便快速、準確地測量輸電線路的工頻參數(shù)。輸電線路是用變壓器將發(fā)電機發(fā)出的電能升壓后，再經(jīng)斷路器等控制設備接入輸電線路來實現(xiàn)。結(jié)構(gòu)形式，輸電線路分為架空輸電線路和電纜線路。輸電線路試驗為離線檢測和在線檢測，運用帶電作業(yè)或其他作業(yè)方式對桿塔本體、基礎(chǔ)、架空導地線、絕緣子、金具及接地裝置等的運行狀態(tài)進行檢測，可以對線路運行狀態(tài)及可靠性提供評估依據(jù)，對線路狀態(tài)檢修提供可靠的分析數(shù)據(jù)，對線路事故、故障的原因進行分析判斷及提前防范的作用。

參數(shù)
儀器供電電源 三相，AC380V±10%，15A，50Hz (有效值)
儀器內(nèi)部異頻電源特性 最大輸出電壓 三相，0～200V(有效值＜±1%)
最大輸出電流 5A
輸出頻率 47.5Hz，52.5Hz (＜±0.1HZ)
有功功率 功率因數(shù)在0.1～1.0時，±0.5%讀數(shù)±1個字
有功功率 47.5Hz，52.5Hz (＜±0.1HZ)
最大輸出功率 三相3×3kW(9kW)
具備測量兩相線路的功能(包括直流輸電線路和電氣化鐵路牽引線路)
測量范圍 電容 0.1～30μF
阻抗 0.1～400Ω
阻抗角 0°～360°
線路長度從0.3km到400km均應能夠穩(wěn)定準確測試
測量分辨率 電容 0.01μF
阻抗 0.01Ω
阻抗角 0.01°
測量準確度 電容 ≥1μF時，±1%讀數(shù)±0.01μF
＜1μF時，±3%讀數(shù)±0.01μF
阻抗 ≥1Ω時，±1%讀數(shù)±0.01Ω
＜1Ω時，±3%讀數(shù)±0.01Ω
阻抗角 測試條件：電流＞0.1A
±0.3°(電壓＞1.0V)，±0.5°(電壓:0.2V～1.0V)

輸電線路的常見問題及維護對策
1.電桿積水冰凍 
電桿積水冰凍主要是因為電桿積水，水分進入到電桿內(nèi)部，冰凍以后膨脹對電桿造成破壞。在維護工作中應該做好四方面的工作：第一是在有可能積水的地段，做好封堵工作，或者將電桿外基封實；

第二是在冰凍期到來以前，對線路上所有的電桿進行不要的檢查，并針對出現(xiàn)的問題進行維護；第三是在施工以前檢查電桿的質(zhì)量；第四是在積水冰凍以前及時的清理，并保證水流的暢通。 
2.倒桿塔 
對于倒桿塔的維護工作，首先應該做好桿塔的管護工作，并且針對桿塔的出現(xiàn)的問題進行相應的調(diào)整，比如因質(zhì)量問題要及時更換等；其次要對拉線進行必要的檢查和維護工作，從而保證整個輸電線路穩(wěn)定的運行，同時及時的補全輸電線路構(gòu)件損失，穩(wěn)定桿塔的受力；

最后在特殊天氣時增強對線路的巡檢工作，并在巡檢是注意導線連接處的受熱問題。 
3.雷擊 
雷擊能夠?qū)旊娋€路造成巨大的直接和間接傷害，因此要加強在此方面的維護工作。其主要的維護策略分為四個方面：第一嚴格落實避雷線的架設，做好防雷基本工作；第二是降低桿塔的接地電阻，提高桿塔的抗雷擊能力；第三是架設相應的耦合地線，以對雷擊電流進行分流；

第四是增強線路的絕緣性，并裝置自動重合閘。 
4.線路觸電 
線路觸電給線路維護人員帶來了生命威脅，因此應該對這方面的維護工作給予高度的重視。在實際維護工作中，首先應該保證維護人員進行作業(yè)時相關(guān)工具的絕緣性和作業(yè)活動的安全距離；

其次應該嚴格的規(guī)范接地操作的規(guī)范性，做好自我防護工作；最后應該做好桿塔工作的監(jiān)護工作，保證維護工作的有效性

電力系統(tǒng)由發(fā)電廠（發(fā)電機、升壓變）、220-500kV高壓輸電線路、區(qū)域變電站（降壓變壓器）、35-110kV高壓配電線路（用戶、降壓變壓器）和6-10kV配電線路以及220V380V低壓配電線路組成。

其中高壓輸電線路、低壓配電線路是連接發(fā)電、供電、用電之間的橋梁，極其重要！

輸電線路工頻參數(shù)包含線路的正序電容、零序電容、正序阻抗、零序阻抗、線路間的互感電抗和耦合電容測量；

1、輸入特性

電流測量范圍：0~100A，內(nèi)部自動切換量程。

電壓測量范圍：0~750V 寬量限，一檔可保證精度。

2、準確度

電壓、電流：±0.5%

功率：±0.5%（CosΦ>0.1），±1.0%（0.02<CosΦ<0.1）

電阻、電容、電感、電導、電納：0.5%

阻抗、容抗、感抗：0.5%

4、工作電源：交流160V~265V

3、工作溫度：－10℃~ +40℃

5、絕緣：a、電壓、電流輸入端對機殼的絕緣電阻≥100MΩ。

b、工作電源輸入端對外殼之間承受工頻2KV（有效值），歷時1分鐘實驗。

6、體積：32cm×24cm×13cm

電信號淹沒在很強的各種干擾當中，從而很難獲得真正的有用信息，也就不能診斷設備

真實的絕緣狀況。放電信號的提取是進行絕緣故障診斷的前提和基礎(chǔ)，而抗干擾能力是

整個在線監(jiān)測系統(tǒng)最脆弱的環(huán)節(jié)。從設備所處的實際環(huán)境來看，在線采集局放信號數(shù)據(jù)

包含的干擾主要有：

①連續(xù)性周期干擾，包括電力設備的載波通訊和高頻保護信號(頻率范圍在30-500kHz)

及無線電廣播的干擾(頻率范圍>500kHz)；

②周期性脈沖干擾，如由可控硅整流設備引起的干擾，在工頻周期上發(fā)生的相位相對固

定但隨負載不同而變化；

③同局放信號相似的脈沖干擾，由線路或其它設備的放電產(chǎn)生；

④隨機性脈沖干擾，如開關(guān)、繼電器的動作及雷電等干擾。

由此可見，這些干擾信號類型眾多，發(fā)生的隨機性大，有的與局部放電信號很相似，給

抗干擾帶來很大的難度。要解決這一問題，除了要從硬件著手設置靈敏的保護裝置來降

低干擾電平外，還應運用信號處理的方法來除去各種干擾。從現(xiàn)有的研究成果來看，這

些技術(shù)主要有硬件濾波技術(shù)、數(shù)字濾波技術(shù)和時頻聯(lián)合分析技術(shù)。

1、硬件去干擾技術(shù)

硬件具有軟件無法比擬的實時和快速特性，因而被廣泛地用作數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和信號的預

處理。目前己有的硬件去干擾技術(shù)主要有：

(1)時域開窗法，對一些己知的且相位固定的干擾，運用電子技術(shù)不予采集或置零，從

而達到去除干擾的目的，如用于局部放電測試的橢圓顯示儀就是在時域開窗的。

(2)極性鑒別法，脈沖極性鑒別法最早由Hashimoto提出，1975年由Black最先將其應用

于局部放電測量，該方法的基本原理是局部放電信號在電氣設備內(nèi)部形成的回路中傳播

至兩個傳感器時輸出極性相反的脈沖而干擾信號輸出時極性相同，這種方法抑制干擾的

關(guān)鍵是要求脈沖通過設備的兩個等效回路后波形保持基本相同而且相互無時延，才能取

得顯著的抑制效果。

(3)差動平衡法，差動平衡法的基本原理同極性鑒別法相似，主要用于抑制共模干擾，

差動系統(tǒng)是否有效的關(guān)鍵是要求兩路共模信號的相位、波形完全一致，才可獲得好的抑

制比。有研究提出“平衡對”的概念對此法進行改進，對干擾進行抑制的同時可獲得局

放脈沖的幅值及個數(shù)。上述兩種方法的局限性在于模擬延遲和極性鑒別器受外界因素影

響較多，造成電子門的誤動作，降低極性鑒別的準確性。

(4)定向耦合差動平衡法，德國人Borsi.H的定向禍合法，它用特殊繞制的Rogowski線圈

套在高壓套管底部靠近法蘭處來耦合局部放電信號，并根據(jù)線圈兩端電壓的大小來判斷

是局放信號還是干擾信號，該法把Rogowski線圈的中間抽頭與高壓套管末屏的測量端子

連接起來，并在末屏測量端子經(jīng)小電阻接地，可以看成末屏和末屏的對地電容構(gòu)成電容

分壓器的低壓臂，經(jīng)小電阻接地后形成高通濾波器，只有高頻成分才能通過。Rogowski

線圈與套管末屏的測量端子一起構(gòu)成禍合回路。定向禍合差動平衡法是用Rogowski線圈

電流傳感器分別從高壓套管和套管末屏接地線上同時耦合信號。當外部干擾進入變壓器

時，兩電流傳感器所測得的信號極性相同，而當內(nèi)部放電信號產(chǎn)生時，兩傳感器測到極

性相反的信號，利用電流傳感器構(gòu)成差動平衡系統(tǒng)，將兩信號分別調(diào)相，調(diào)幅后送入放

大器，干擾信號互相抵消而得到抑制，局部放電信號相加而得到加強。

2、軟件去干擾技術(shù)

硬件在一定程度上可以抑制某些類型的干擾，但由于干擾的復雜性，單靠硬件濾波遠遠

不能達到滿意的結(jié)果。隨著現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，局放在線監(jiān)測去干擾的手段

開始向軟件的方向發(fā)展，軟硬件結(jié)合進行信號處理，這些數(shù)字處理方法有：

(1)FFT閾值濾波器，傅立葉分析是現(xiàn)代信號處理的基礎(chǔ)，這種方法一般是先把采集到的

含有干擾的局放信號運用快速傅立葉(FFT)技術(shù)變換到頻域，通過局放信號和干擾信號

的在頻域的不同幅度，設置閾值曲線，將干擾成分置零，再將其轉(zhuǎn)換到時域，從而達到

濾波的目的，如快速傅立葉(FFT)閾值曲線法。傅立葉分析的方法僅適用于平穩(wěn)、緩變

信號的分析，無法反映持續(xù)時間遠小于時窗寬度的短時突變信號。FFT閾值濾波器存在

著通帶選擇的不確定性、閾值大小影響著濾波效果等問題。

(2)有限沖擊響應(FIR)濾波器，有限沖擊響應數(shù)字濾波器的特點是穩(wěn)定性好，容易實現(xiàn)

多個阻帶，較多地運用于連續(xù)的周期性干擾的抑制，但有限沖擊響應濾波器抑制能力有

限，在干擾很強的情況下難以達到預期的效果。

(3)卡爾曼濾波器，卡爾曼濾波是在遞推濾波的同時利用觀測數(shù)據(jù)提供的信息，不斷地

由濾波本身在線估計模型參數(shù)和噪聲的統(tǒng)計特性，提高濾波精度，減小狀態(tài)估計誤差的

一種現(xiàn)代濾波器。

(4)自適應濾波器，這種技術(shù)能根據(jù)信號特征的變化自動調(diào)節(jié)濾波系數(shù)，從而達到最佳

濾波，對信號和干擾的先驗知識要求少。目前研究最多的是最小均方誤差(LMS)自適應

濾波器，但自適應濾波本質(zhì)上是對局放信號和噪聲去相關(guān)來提高信噪比的，其系數(shù)如時

延、收斂因子的選擇對濾波器的影響很大，濾波效果不穩(wěn)定。局放信號為非平穩(wěn)信號，

其自協(xié)方差矩陣的特征值的分散度很大，有時難以收斂。

(5)二階級聯(lián)無限沖擊響應(IIR)格型濾波器，通過對各種數(shù)字濾波器的綜合比較和評判

，指出自適應濾波器穩(wěn)定性差，提出了一種信號失真小、抑制能力強、濾波時間短的非

自適應濾波器結(jié)構(gòu)：無限沖擊響應(IIR)非自適應格型陷波器，用于抑制連續(xù)的周期性

干擾效果非常明顯。

(6)相關(guān)消去法，對周期性脈沖干擾而言，它們是在電壓周波的固定相位處發(fā)生的周期

信號，其周期就是工頻周期。這種干擾在頻域內(nèi)同局部放電信號嚴重重疊，因此，只有

在時域內(nèi)設法去除。信號x(t)和y(t)的相關(guān)函數(shù)反映了x(t)和y(t)的相似程度，把某一

族周波內(nèi)的脈沖信號同不含局放信號的參考周波的信號求相關(guān)，可得一族相關(guān)函數(shù)，從

而確定周期性干擾的位置，即檢測到了脈沖性干擾。將檢測到的周期脈沖建立模型，然

后在輸入信號中減去模型數(shù)據(jù)，從而達到去除干擾的目的。

(7)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ANN)結(jié)構(gòu)與算法的濾波技術(shù)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡具有良好的非線形和

自適應性，可以處理環(huán)境信息十分復雜、背景不清楚的問題，類似一個“黑匣子”。基

于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的濾波是通過大量的樣本來訓練網(wǎng)絡，使其輸出為輸入的某種非線形映

射，保留其中的有用信號，去除噪聲。顯然，樣本的質(zhì)量直接決定了濾波效果的好壞。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡在局部放電在線監(jiān)測中目前較多地用于放電模式的識別，在去干擾方面只

起輔助性作用。