基于数字滤波的局部放电检测系统的研究开发与应用

论文摘要

随着电力设备电压等级的提高,人们对电力设备运行可靠性提出了更加苛刻的要求。局部放电是评价电力设备绝缘状况的重要指标。局部放电检测作为一种非破坏性试验,越来越得到人们的重视。而局部放电测量则时常会受到较强的外界干扰,有时干扰信号甚至完全淹没局放信号。数字滤波技术能够有效抑制多种干扰信号。采用传统的脉冲电流法与数字滤波技术相结合的方法,是近年来局放测量的主流趋势。本文介绍了数字滤波抑制局放现场干扰的原理及方法,并从工程设计的角度,详尽阐述了其软硬件的实现。首先,针对各种数字滤波抑制局放干扰的方法,选择几种目前较为成熟的,如傅立叶级数法,IIR陷波滤波、FIR滤波以及自适应滤波法,分别介绍其原理及设计过程。接着,针对数字化局部放电测量系统中的信号采样与处理部分,提出一套以数字信号处理器DSP为核心的设计方案。各个硬件单元的选择,都是以最大化整个采样与滤波系统的效率为目的,充分考虑系统数字处理的能力和实时效果。简要介绍了DSP系统的软件开发与编译环境,详细讨论了用于局放滤波处理的算法及其程序实现,并基于整个采样、传输与滤波系统的软件处理流程,提出优化方案以提高数据实时刷新的速度。最后,利用本系统进行实际测量,通过实测的局放波形对数字滤波的干扰抑制效果进行评估。以各种局放滤波方法中的一种为例,对比处理前后的波形,并考虑系统实时性能,综合分析了该算法的干扰抑制效果,做出相应的细节调整。现场试验结果表明,该系统能够完全消除各种频段的窄带干扰,且基本不会降低监测数据的刷新速度,具有广阔的应用前景。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 局部放电测量技术的现状和发展
• 1.1.2 局放测量的脉冲电流法
• 1.2 利用数字滤波抑制局放干扰
• 1.2.1 局部放电检测中的抗干扰问题
• 1.2.2 数字化局部放电测量
• 1.2.3 利用数字滤波抑制局放干扰的优势
• 1.3 课题研究的意义和主要内容
• 2 数字滤波抑制局放干扰的方法与设计
• 2.1 主要方法分类
• 2.2 傅立叶级数法抗干扰原理
• 2.3 级联IIR格型陷波器抑制局放干扰
• 2.4 动态FIR滤波抑制周期性干扰的原理
• 2.5 自适应滤波抑制局放干扰
• 3 采样与数字滤波系统单元的硬件设计
• 3.1 系统方案
• 3.2 采样单元
• 3.2.1 A/D转换
• 3.2.2 数据缓冲
• 3.3 DSP实时处理单元
• 3.3.1 DSP芯片
• 3.3.2 控制逻辑
• 3.4 接口通讯
• 4 DSP软件设计
• 4.1 CCS开发环境
• 4.2 DSPLIB算法包
• 4.2.1 TI C67x DSPLIB介绍
• 4.2.2 DSPLIB函数在本设计中的应用
• 4.3 TMS320C6000芯片支持库（CSL）
• 4.4 局放检测系统信号采集与处理的程序实现
• 6 运用实例
• 6.1 实例一
• 6.2 实例二
• 7 结论
• 参考文献