專利名稱：一種基于傅里葉級數(shù)的局部放電脈沖相角測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號檢測方法，尤其涉及一種局部放電脈沖信號的相角測量方法。
背景技術(shù)：
局部放電檢測作為絕緣診斷的重要手段，因其能及時有效地反映電力系統(tǒng)電氣設(shè)備的絕緣狀況，正為電力部門所普及。目前應(yīng)用較多的主要是基于電量的局部放電檢測方法，檢測信號按照頻帶可分為500KHZ以下寬帶或者窄帶信號，IOMHz以下的高頻(High frequency-HF)信號，200MHz 以下的甚高頻(Very High Frequency-VHF)信號和 3GHz 以下超高頻(Ultra High Frequency-UHF)信號。采集的局部放電信號主要通過兩種方式進行分析，g卩基于相位的分析模式(Phase Resolved Partial Discharge-PRPD)和基于時間的分析模式(Time Resolved Partial Discharge-TRPD)。前者以局部放電發(fā)生的工頻相位爐 (0-360° )、放電量幅值q和放電次數(shù)η等檢測量為依據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)等方式的分析，后者則分析局部放電所檢測到的放電波形及時間信息，不包含相位信息。運行于PRPD模式下的局部檢測系統(tǒng)一般以工頻信號過零點為起點連續(xù)采集規(guī)定工頻周期長度的信號，系統(tǒng)通過高通和低通濾波將檢測阻抗耦合的信號分離為工頻信號和局放信號。因為該模式下的工頻信號和局放信號為同源信號，且利用工頻過零點進行了采集同步與時間標定，局放信號的相位可自然標定。而運行于TRPD模式下局放檢測系統(tǒng)，一般僅采集局部放電脈沖信號，因僅含有局部放電脈沖的時間信息，不包含工頻信號信息，故不能直接標定局部放電信號的相位。要實現(xiàn)局部放電脈沖的相位標定，也可參考PRPD的信號處理模式，通過連續(xù)采集規(guī)定工頻周期的信號實現(xiàn)。但是TRPD模式因分析放電波形頻率分布信息的需要，采樣率很高，連續(xù)采集對采集系統(tǒng)板上存儲空間和處理器主頻的要求都非常高。另一種方法則只采集局部放電脈沖片段，同時記錄采樣時間，通過GPS對時與工頻信號過零點同步來計算局部放電脈沖對應(yīng)的相位。該方法需要增加額外的GPS模塊。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于傅里葉級數(shù)的局部放電脈沖相角測量方法，其能夠?qū)崿F(xiàn)TRPD局部放電測量模式下局部放電脈沖相角的標定。本技術(shù)方案的發(fā)明構(gòu)思為通過局部放電脈沖本身觸發(fā)工頻信號的同步采集，然后通過計算所觸發(fā)的工頻信號初始相角來標定局部放電觸發(fā)脈沖相角的方法，工頻信號初始相角的計算是基于傅里葉級數(shù)算法求得的。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種基于傅里葉級數(shù)的局部放電脈沖相角測量方法，其包括下列步驟(1)采用一第一傳感器檢測一高頻局部放電脈沖信號，采用一第二傳感器檢測一工頻信號；
(2) 一第一采集系統(tǒng)分段采集第一傳感器傳輸?shù)母哳l局部放電脈沖信號，所述第一采集系統(tǒng)在開始采集第一傳感器傳輸?shù)母哳l局部放電脈沖信號的同時輸出一觸發(fā)信號， 以觸發(fā)一第二采集系統(tǒng)，使之與第一采集系統(tǒng)同步地采集第二傳感器傳輸?shù)墓ゎl信號；(3)所述第一采集系統(tǒng)和第二采集系統(tǒng)將采集的高頻局部放電脈沖信號和工頻信號傳輸至一數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)；(4)所述數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)根據(jù)下列模型計算所述觸發(fā)信號所觸發(fā)的工頻信號的初始相角00
YjJ(U)COS27r^
, η-0Iy
^o = arctg 絕-^r
=0N式中，U(n)為第η次采樣所得到的值；N = Tf為一個工頻周期內(nèi)的總采樣次數(shù)，f 為第二采集系統(tǒng)采集工頻信號的采樣頻率，T為一個工頻周期的時間；(5)所述數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)根據(jù)下列模型計算所述高頻局部放電脈沖信號的相角
V, = W(^ti)+φ^
ν A,/· ~ h ~ ,ο式中，Po為步驟(4)中算得的觸發(fā)信號所觸發(fā)的工頻信號的初始相角，也即該觸發(fā)信號的相角。約為第i個高頻局部放電脈沖信號的相角；f為實測工頻信號頻率；、為第 i個高頻局部放電脈沖信號出現(xiàn)的瞬時時刻；、為觸發(fā)信號出現(xiàn)的瞬時時刻，也就是計算所選取的局部放電脈沖群內(nèi)首脈沖出現(xiàn)的瞬時時刻；為第i個高頻局部放電脈沖信號與脈沖群內(nèi)首脈沖出現(xiàn)瞬時時刻(即觸發(fā)信號出現(xiàn)的瞬時時刻)的時間差；在上述局部放電脈沖相角測量方法中，所述步驟(1)與步驟(2)之間還具有步驟 (Ia)對所述高頻局部放電脈沖信號和工頻信號分別進行放大與濾波的調(diào)理處理；所述步驟(2)中第一采集系統(tǒng)采集的是經(jīng)過調(diào)理處理的高頻局部放電脈沖信號，第二采集系統(tǒng)采集的是經(jīng)過調(diào)理處理的工頻信號。在本技術(shù)方案中，由于第一采集系統(tǒng)和第二采集系統(tǒng)需要針對高頻局部放電脈沖信號和工頻信號的不同特點使用不同的采樣率分別采集，即在實現(xiàn)對高頻局部放電脈沖信號連續(xù)觸發(fā)、高速采集和分段存儲的同時，低速采集工頻信號，因此需要實現(xiàn)兩采集系統(tǒng)同步啟動采集，即實現(xiàn)時間標定的同步，才可以進一步實現(xiàn)通過計算被觸發(fā)信號觸發(fā)的工頻信號的初始相角來獲得高頻局部放電脈沖信號的相角。本技術(shù)方案中被觸發(fā)的工頻信號的初始相角是基于傅里葉級數(shù)和三角函數(shù)的正交性計算得到的，其原理如下周期為T的周期信號f(t)，若滿足狄里赫利條件，便可以展開為Fourier (傅里葉)級數(shù)的三角形式，如式(2)所示
GO fit) = a0 + \ {an cos ω + bn sin ω )
(2)
4
式中 =〒，徹為常數(shù)項，知與比SFourier級數(shù)的系數(shù)。若將⑵式中的同頻
率項加以合并，可以將其寫成另外一種形式
權(quán)利要求
1.一種基于傅里葉級數(shù)的局部放電脈沖相角測量方法，其特征在于，包括下列步驟(1)采用一第一傳感器檢測一高頻局部放電脈沖信號，采用一第二傳感器檢測一工頻信號；(2)—第一采集系統(tǒng)分段采集第一傳感器傳輸?shù)母哳l局部放電脈沖信號，所述第一采集系統(tǒng)在開始采集第一傳感器傳輸?shù)母哳l局部放電脈沖信號的同時輸出一觸發(fā)信號，以觸發(fā)一第二采集系統(tǒng)，使之同步地采集第二傳感器傳輸?shù)墓ゎl信號；(3)所述第一采集系統(tǒng)和第二采集系統(tǒng)將采集的高頻局部放電脈沖信號和工頻信號傳輸至一數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)；(4)所述數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)根據(jù)下列模型計算所述觸發(fā)信號所觸發(fā)的工頻信號的初始相角
2.如權(quán)利要求1所述的基于傅里葉級數(shù)的局部放電脈沖相角測量方法，其特征在于， 所述步驟(1)與步驟(2)之間還具有步驟(Ia)對所述高頻局部放電脈沖信號和工頻信號分別進行放大與濾波的調(diào)理處理；所述步驟(2)中第一采集系統(tǒng)采集的是經(jīng)過調(diào)理處理的高頻局部放電脈沖信號，第二采集系統(tǒng)采集的是經(jīng)過調(diào)理處理的工頻信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于傅里葉級數(shù)的局部放電脈沖相角測量方法，其包括下列步驟采用一第一傳感器檢測一高頻局部放電脈沖信號，采用一第二傳感器檢測一工頻信號；一第一采集系統(tǒng)分段采集第一傳感器傳輸?shù)母哳l局部放電脈沖信號，所述第一采集系統(tǒng)在開始采集第一傳感器傳輸?shù)母哳l局部放電脈沖信號的同時輸出一觸發(fā)信號，以觸發(fā)一第二采集系統(tǒng)，使之同步地采集第二傳感器傳輸?shù)墓ゎl信號；第一采集系統(tǒng)和第二采集系統(tǒng)將采集的高頻局部放電脈沖信號和工頻信號傳輸至一數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)；數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)根據(jù)被觸發(fā)的工頻信號的初始相角計算高頻局部放電脈沖信號的相角。
文檔編號G01R23/16GK102508031SQ201110339719
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者姚金霞, 慕世友, 李秀衛(wèi), 苗培青, 袁海燕 申請人:山東電力研究院