[发明专利]一种UHF传感器检测频带选择的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力设备局部放电检测领域，具体涉及一种UHF传感器检测频带选择的方法。 

背景技术

研究认为，每一次局部放电过程都伴随着正负电荷的中和，并出现陡度很大的电流脉冲，同时向周围辐射电磁波。局部放电所辐射的电磁波的频谱特性与局部放电源的几何形状以及放电间隙的绝缘强度有关。当放电间隙比较小、放电间隙的绝缘强度比较高时，放电过程的时间比较短、电流脉冲的陡度比较大，辐射的电磁波信号的特高频分量比较丰富。特高频法（以下简称UHF法）是目前电力设备内部绝缘材料局部放电检测的一种新方法，与传统的窄带脉冲检测法相比，UHF检测技术的特点在于抗干扰能力较强、灵敏度较高。 

利用UHF法检测现场变压器、GIS设备内部的局部放电信号时，遇到的主要干扰包括变电站裸露在空气中的高压导体上电晕、高压导体在空气中悬浮放电、手机信号、日光灯干扰、汽车发动机火花塞干扰、来自其他设备内部的局部放电干扰等。在上述干扰中，除了手机信号具有固定的频率之外，其它干扰的频带范围是不确定的，具有较强的随机性。变压器、GIS设备内部的局部放电信号的频带也有较强的随机性，与局部放电类型、放电源与传感器之间的距离、放电的强度等因素相关。 

总体上，除了手机干扰之外，局部放电信号和其他干扰的共同特点是在时域上具有脉冲形式，持续时间很短；在频域上分布在很宽的频带范围内，而且频率越低信号的功率谱越大，频率越高信号的功率谱越小。局部放电信号和干扰的频谱在很宽的低频范围内重叠。两者的区别在于，大多数干扰的频谱的上限低于局部放电信号的频谱上限。 

根据上述频谱差异，现场实验表明变电站的电晕、开关操作等多种电气干扰现场噪声水平通常低于400MHz，目前UHF传感器的测量频带多数选择在500MHz～1500MHz，也有选择300MHz～2000MHz的，目的是避开电晕的主要频段（0～400MHz），较大限度避开干扰信号。 

虽然特高频检测技术具有较好的抗低频干扰能力，但现场应用环境中仍有大量的干扰的频带能够达到特高频检测频段；变压器、GIS设备内部局部放电信号的能量主要集中在低频段，频带越高，信号的能量越小。因此，进一步提高UHF检测技术的测量频带，虽然能够提高抗干扰能量，但是也进一步降低了检测灵敏度。现有的局部放电特高频信号调理技术如宽带检波技术、窄带选频技术并不能解决抗干扰与检测灵敏度之间的矛盾问题，对于如何从现 场复杂多变的电磁干扰环境中获取有效的数据信息，解决干扰问题，仍是特高频局部放电检测技术现场应用中亟待解决的问题。例如，将UHF传感器测量频带的下限选择越高，传感器的抗干扰能量越强，但是所检测到的信号越微弱，使得传感器能够监测到的局部放电源分布范围越小。 

发明内容

本发明涉及一种UHF传感器检测频带选择的方法，使得UHF传感器具有统计意义上的最佳信噪比，从而平衡抗干扰和灵敏度的矛盾，包括： 

步骤S1，用变压器局部放电检测UHF传感器在实验室构建变压器油纸绝缘局部放电模型，利用标准的喇叭天线和频谱仪，检测实验室环境下各局部放电模型的放电信号频谱，获得各种局部放电的频谱图； 

步骤S2，利用与所述步骤S1同样的喇叭天线和频谱线，从被测变电站现场测取空间脉冲每个干扰的频谱图； 

步骤S3，选用所述检测UHF传感器目前的背景噪声对应的幅值谱数值作为谱值基线，将所述步骤S1中得到的所述各种局部放电的频谱与所述谱值基线的交点对应的频率F_Hj，j＝1,2,3......，j表示所述步骤S1中获得的局部放电频谱个数，计算F_H1、F_H2……F_Hj的平均值F_H作为所述检测UHF传感器检测频带的上限截止频率； 

步骤S4，计算不同的下限截止频率F_L对应的F_L～F_H范围内的误判率E，绘制误判率曲线； 

计算F_L～F_H范围内的误判率E的方法为： 

步骤S401，计算F_L～F_H范围内所述每个局部放电频谱曲线与谱值基线之间的面积的频谱积分数值Q_j；对所述Q_j进行概率统计获得Q_j的概率密度分布曲线P_PD(Q)；