①連續(xù)性周期干擾，包括電力設(shè)備的載波通訊和高頻保護(hù)信號(hào)(頻率范圍在30-500kHz)及無(wú)線(xiàn)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(shè)備引起的干擾，在工頻周期上發(fā)生的相位相對(duì)固定但隨負(fù)載不同而變化；
③同局放信號(hào)相似的脈沖干擾，由線(xiàn)路或其它設(shè)備的放電產(chǎn)生；
④隨機(jī)性脈沖干擾，如開(kāi)關(guān)、繼電器的動(dòng)作及雷電等干擾。
由此可見(jiàn)，這些干擾信號(hào)類(lèi)型眾多，發(fā)生的隨機(jī)性大，有的與局部放電信號(hào)很相似，給抗干擾帶來(lái)很大的難度。要解決這一問(wèn)題，除了要從硬件著手設(shè)置靈敏的保護(hù)裝置來(lái)降低干擾電平外，還應(yīng)運(yùn)用信號(hào)處理的方法來(lái)除去各種干擾。從現(xiàn)有的研究成果來(lái)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(shí)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(wú)法比擬的實(shí)時(shí)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(hào)的預(yù)處理。目前己有的硬件去干擾技術(shù)主要有：
(1)時(shí)域開(kāi)窗法，對(duì)一些己知的且相位固定的干擾，運(yùn)用電子技術(shù)不予采集或置零，從而達(dá)到去除干擾的目的，如用于局部放電測(cè)試的橢圓顯示儀就是在時(shí)域開(kāi)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(yīng)用于局部放電測(cè)量，該方法的基本原理是局部放電信號(hào)在電氣設(shè)備內(nèi)部形成的回路中傳播至兩個(gè)傳感器時(shí)輸出極性相反的脈沖而干擾信號(hào)輸出時(shí)極性相同，這種方法抑制干擾的關(guān)鍵是要求脈沖通過(guò)設(shè)備的兩個(gè)等效回路后波形保持基本相同而且相互無(wú)時(shí)延，才能取得顯著的抑制效果。
(3)差動(dòng)平衡法，差動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)是否有效的關(guān)鍵是要求兩路共模信號(hào)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(duì)”的概念對(duì)此法進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)干擾進(jìn)行抑制的同時(shí)可獲得局放脈沖的幅值及個(gè)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(mén)的誤動(dòng)作，降低極性鑒別的準(zhǔn)確性。
(4)定向耦合差動(dòng)平衡法，德國(guó)人Borsi.H的定向禍合法，它用特殊繞制的Rogowski線(xiàn)圈套在高壓套管底部靠近法蘭處來(lái)耦合局部放電信號(hào)，并根據(jù)線(xiàn)圈兩端電壓的大小來(lái)判斷是局放信號(hào)還是干擾信號(hào)，該法把Rogowski線(xiàn)圈的中間抽頭與高壓套管末屏的測(cè)量端子連接起來(lái)，并在末屏測(cè)量端子經(jīng)小電阻接地，可以看成末屏和末屏的對(duì)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(guò)。Rogowski線(xiàn)圈與套管末屏的測(cè)量端子一起構(gòu)成禍合回路。定向禍合差動(dòng)平衡法是用Rogowski線(xiàn)圈電流傳感器分別從高壓套管和套管末屏接地線(xiàn)上同時(shí)耦合信號(hào)。當(dāng)外部干擾進(jìn)入變壓器時(shí)，兩電流傳感器所測(cè)得的信號(hào)極性相同，而當(dāng)內(nèi)部放電信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，兩傳感器測(cè)到極性相反的信號(hào)，利用電流傳感器構(gòu)成差動(dòng)平衡系統(tǒng)，將兩信號(hào)分別調(diào)相，調(diào)幅后送入放大器，干擾信號(hào)互相抵消而得到抑制，局部放電信號(hào)相加而得到加強(qiáng)。
2、軟件去干擾技術(shù)
硬件在一定程度上可以抑制某些類(lèi)型的干擾，但由于干擾的復(fù)雜性，單靠硬件濾波遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到滿(mǎn)意的結(jié)果。隨著現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，局放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)去干擾的手段開(kāi)始向軟件的方向發(fā)展，軟硬件結(jié)合進(jìn)行信號(hào)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(hào)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(hào)運(yùn)用快速傅立葉(FFT)技術(shù)變換到頻域，通過(guò)局放信號(hào)和干擾信號(hào)的在頻域的不同幅度，設(shè)置閾值曲線(xiàn)，將干擾成分置零，再將其轉(zhuǎn)換到時(shí)域，從而達(dá)到濾波的目的，如快速傅立葉(FFT)閾值曲線(xiàn)法。傅立葉分析的方法僅適用于平穩(wěn)、緩變信號(hào)的分析，無(wú)法反映持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)小于時(shí)窗寬度的短時(shí)突變信號(hào)。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(wèn)題。
(2)有限沖擊響應(yīng)(FIR)濾波器，有限沖擊響應(yīng)數(shù)字濾波器的特點(diǎn)是穩(wěn)定性好，容易實(shí)現(xiàn)多個(gè)阻帶，較多地運(yùn)用于連續(xù)的周期性干擾的抑制，但有限沖擊響應(yīng)濾波器抑制能力有限，在干擾很強(qiáng)的情況下難以達(dá)到預(yù)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(shí)利用觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)提供的信息，不斷地由濾波本身在線(xiàn)估計(jì)模型參數(shù)和噪聲的統(tǒng)計(jì)特性，提高濾波精度，減小狀態(tài)估計(jì)誤差的一種現(xiàn)代濾波器。
(4)自適應(yīng)濾波器，這種技術(shù)能根據(jù)信號(hào)特征的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)濾波系數(shù)，從而達(dá)到最佳濾波，對(duì)信號(hào)和干擾的先驗(yàn)知識(shí)要求少。目前研究最多的是最小均方誤差(LMS)自適應(yīng)濾波器，但自適應(yīng)濾波本質(zhì)上是對(duì)局放信號(hào)和噪聲去相關(guān)來(lái)提高信噪比的，其系數(shù)如時(shí)延、收斂因子的選擇對(duì)濾波器的影響很大，濾波效果不穩(wěn)定。局放信號(hào)為非平穩(wěn)信號(hào)，其自協(xié)方差矩陣的特征值的分散度很大，有時(shí)難以收斂。
(5)二階級(jí)聯(lián)無(wú)限沖擊響應(yīng)(IIR)格型濾波器，通過(guò)對(duì)各種數(shù)字濾波器的綜合比較和評(píng)判，指出自適應(yīng)濾波器穩(wěn)定性差，提出了一種信號(hào)失真小、抑制能力強(qiáng)、濾波時(shí)間短的非自適應(yīng)濾波器結(jié)構(gòu)：無(wú)限沖擊響應(yīng)(IIR)非自適應(yīng)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(duì)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(hào)，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(hào)嚴(yán)重重疊，因此，只有在時(shí)域內(nèi)設(shè)法去除。信號(hào)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(hào)同不含局放信號(hào)的參考周波的信號(hào)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(cè)到了脈沖性干擾。將檢測(cè)到的周期脈沖建立模型，然后在輸入信號(hào)中減去模型數(shù)據(jù)，從而達(dá)到去除干擾的目的。
(7)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)結(jié)構(gòu)與算法的濾波技術(shù)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的非線(xiàn)形和自適應(yīng)性，可以處理環(huán)境信息十分復(fù)雜、背景不清楚的問(wèn)題，類(lèi)似一個(gè)“黑匣子”?；谌斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的濾波是通過(guò)大量的樣本來(lái)訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，使其輸出為輸入的某種非線(xiàn)形映射，保留其中的有用信號(hào)，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(luò)在局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)中目前較多地用于放電模式的識(shí)別，在去干擾方面只起輔助性作用。
數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)能夠有效地去除在線(xiàn)監(jiān)測(cè)中的干擾，從理論上來(lái)說(shuō)，這些方法大多屬于時(shí)域分析或頻域分析。近年來(lái)隨著對(duì)傅立葉分析的發(fā)展和深入研究，出現(xiàn)了聯(lián)合時(shí)域頻域分析的思想，如短時(shí)傅立葉變換、Wigner分析及小波變換等。聯(lián)合時(shí)頻分析的特點(diǎn)是對(duì)信號(hào)分析提供了時(shí)頻局部化的能力，特別適用于非平穩(wěn)信號(hào)的分析和處理，這很符合局部放電信號(hào)的非平穩(wěn)性，因而，聯(lián)合時(shí)頻分析被廣泛用來(lái)去除局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的去干擾，尤其是小波分析，己成為研究的一大熱點(diǎn)。在局部放電模式識(shí)別中，直接對(duì)放電模式進(jìn)行識(shí)別實(shí)際上是很困難的，因此提取局部放電特征是一項(xiàng)非常重要的工作。局部放電是一個(gè)快速暫態(tài)的隨機(jī)過(guò)程，測(cè)得的局部放電信號(hào)有很大的隨機(jī)性，所以通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)的觀(guān)點(diǎn)來(lái)研究局部放電現(xiàn)象己成為近年來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展和電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，都大大推動(dòng)了計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量系統(tǒng)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)與傳統(tǒng)的測(cè)試方法相結(jié)合，將測(cè)得的局放信號(hào)經(jīng)放大、濾波后進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換;將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，可以得到各種放電的特征譜圖；針對(duì)譜圖提取不同的特征參數(shù)，根據(jù)特征參數(shù)識(shí)別不同的放電類(lèi)型。這些特征參數(shù)主要包括Weibull參數(shù)、統(tǒng)計(jì)算子、分形特征參數(shù)、數(shù)字圖像矩特征參數(shù)和波形特征參數(shù)等。
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