振荡波局放抗电晕干扰技术 CNR217-065

项目背景

电力电缆的振荡波局部放电测试是在电缆上施加一个衰减的振荡电压——激发出电缆内部绝缘缺陷处的局部放电信号——通过检测局部放电信号判断电缆绝缘状态。振荡波测试的一大难题是如何区分来自电缆内部的真实局部放电信号和来自电缆终端头外部的电晕放电干扰信号。电缆终端头在测试电压作用下——终端头表面的空气中可能因电场集中产生电晕放电——电晕放电也是一种局部放电的现象但发生在终端头外部空气中不反映电缆内部绝缘状态。测试仪器捕获到的信号可能同时包含内部真实的局部放电和外部虚假的电晕放电——如果将电晕信号误判为电缆内部绝缘缺陷——将导致对电缆绝缘状态的错误判断——将状况正常的电缆误判为存在绝缘缺陷。

存在问题

• 终端头外部电晕放电信号与电缆内部真实局放信号混杂
• 将电晕信号误判为电缆内部绝缘缺陷导致错误判断
• 无法有效区分内部局放和外部电晕的相位特征
• 终端头电晕干扰是振荡波测试准确性的最大障碍

创新目标

研究振荡波局放测试中抗电晕干扰的技术。通过分析内部局放信号和外部电晕信号在相位分布和脉冲波形上的差异——建立区分两者的判据算法。在振荡波测试仪中嵌入该算法——在测试过程中自动滤除电晕干扰信号只保留内部真实的局部放电信号。

技术方案

技术方案基于内部局放和外部电晕在物理特性上的两个关键差异。

第一个差异是相位分布。电缆内部绝缘缺陷处的局部放电——在振荡波电压的正负半周都会发生——因为缺陷不管电压是正半周还是负半周只要有足够的电场强度就会放电。而终端头外部空气中的电晕放电——在电压的正半周发生的概率远高于负半周——因为空气中正极性电晕的起始电场低于负极性电晕。利用这个不对称性——算法统计被测信号在振荡波正负半周的放电次数比。如果正半周放电次数明显多于负半周（如超过一定倍数）——判定为电晕干扰信号。如果正负半周放电次数大致相当——判定为内部局放信号。

第二个差异是脉冲波形。内部局放脉冲的上升时间极短（通常在纳秒级）——脉冲宽度窄。外部电晕脉冲由于空气中放电通道的扩散性——脉冲上升时间比内部局放宽——脉冲宽度稍宽。算法在硬件层通过一个脉冲宽度甄别器——设定一个脉冲宽度阈值（如约50ns）——脉冲宽度窄于阈值的判定为内部局放，宽于阈值的判定为电晕干扰。脉冲宽度甄别在硬件层完成速度极快——不影响测试仪的实时数据处理。

创新亮点

• 正负半周放电次数比区分：电晕正极性远多于内部对称
• 脉冲宽度纳秒级甄别：内部窄脉冲电晕宽脉冲
• 硬件层实时滤除：不影响测试数据处理速度
• 嵌入测试仪自动运行：不需人工识别判断

落地应用效果

抗电晕干扰技术已嵌入振荡波测试仪中使用。在一次电缆振荡波测试中——测试仪捕获到大量放电信号。如果不加区分这些信号将被判为电缆内部多处绝缘缺陷——电缆将被判定为需要更换。算法自动滤除了终端头电晕干扰信号后——内部真实的局放信号只有少量低幅值脉冲——电缆绝缘状态被判断为正常——避免了不必要的电缆更换。后续对电缆的持续运行监测也印证了这一判断——电缆未发生绝缘故障。

产出物：抗电晕干扰算法软件一套（含相位分布分析和脉冲宽度甄别器实现代码）、技术方案文件。

适用场景：电力电缆振荡波局部放电测试中抗电晕干扰。

安全提示：测试电压施加时测试区域须设置安全围栏；电缆两端须确认已从系统中断开并放电。