區域性放電檢測系統的資料分析和處理

一 緒論#

區域性放電普遍存在於變壓器、電力電纜、開關櫃、等電力裝置的執行過程中，裝置的區域性放電會伴隨各種電、光、聲等複雜的現象．而電氣裝置絕緣故障早期階段通常表現為區域性放電，對區域性放電進行實時線上檢測，儘早識別並能迅速準確找到區域性放電發生位置是保障電力裝置乃至電網安全執行所迫切需要解決的問題．

按照實現的技術手段和檢測方法的基本原理進行分類，區域性放電的檢測方法分為直接法和間接法．直接法的理論基礎是經典電路理論，如脈衝電流法，間接法就是基於以上物理現象逐漸衍生出的多種區域性放電檢測方法，如化學法、光學法、電磁法、聲波法、熱掃描法和測溫法等，常用的區域性放電檢測方法特性如表 1 所示．

檢測方法	優點	缺點	可達精度	實際應用
脈衝電流檢測法	方法簡單，靈敏度高	不能線上檢測	5 pC	早期應用較多
超高頻法	靈敏度高，線上檢測	造價高		應用多
超聲波	不受電磁干擾	訊號衰減大，距離有限		應用多
化學法	不受電磁干擾	靈敏度差，不能長時間監測	差	極少應用
光檢測法	不受電磁干擾	靈敏度差，光學感測器受溫度影響較大，需多個感測器	差	極少應用

脈衝電流法透過檢測區域性放電在接地線上產生的電流來檢測區域性放電，能及時發現電力裝置的缺陷；可以評估缺陷損壞程度；校準方法比較有效，能對區域性放電定量分析．根據脈衝電流法測區域性放電，可以得到放電量與電壓的關係．但是其中會存在誤差需要修正，我們選擇這個題目分析誤差源並且得到更精準的測量方案．

二 測量方案#

三 原始資料#

四 粗大誤差的剔除#

由於重複測量的資料組數小於10，資料不一定符合正態分佈，無法使用 準則． 使用羅曼諾夫斯基準則剔除粗大誤差．選取顯著度水平 ．

每組資料都是等精度獨立測量．

當放電量為 時， 對於測量列 ，懷疑第 個資料 為離群值．

將其剔除後計算平均值 ，進而求得測量列的標準差 ．

由表2.1.5查得 分佈的檢驗係數 ．

因為 ， 所以需要剔除．

對於測量列 ，懷疑第 個資料 為離群值．

將其剔除後計算平均值 ，進而求得測量列的標準差 ．

由表2.1.5查得 分佈的檢驗係數 ．

因為 ， 所以需要剔除．

對於測量列 ，懷疑第 個資料 為離群值．

將其剔除後計算平均值 ，進而求得測量列的標準差 ．

由表2.1.5查得 分佈的檢驗係數 ．

因為 ， 所以不需要剔除，檢驗完畢．

當放電量為 時， 對於測量列 ，懷疑第 個資料 為離群值．

將其剔除後計算平均值 ，進而求得測量列的標準差 ．

由表2.1.5查得 分佈的檢驗係數 ．

因為 ， 所以不需要剔除，檢驗完畢．

當放電量為 時， 對於測量列 ，懷疑第 個資料 為離群值．

將其剔除後計算平均值 ，進而求得測量列的標準差 ．

由表2.1.5查得 分佈的檢驗係數 ．

因為 ， 所以需要剔除．

對於測量列 ，懷疑第 個資料 為離群值．

將其剔除後計算平均值 ，進而求得測量列的標準差 ．

由表2.1.5查得 分佈的檢驗係數 ．

因為 ， 所以需要剔除．

對於測量列 ，懷疑第 個資料 為離群值．

將其剔除後計算平均值 ，進而求得測量列的標準差 ．

由表2.1.5查得 分佈的檢驗係數 ．

因為 ， 所以需要剔除．

對於測量列 ，懷疑第 個資料 為離群值．

將其剔除後計算平均值 ，進而求得測量列的標準差 ．

由表2.1.5查得 分佈的檢驗係數 ．

因為 ， 所以不需要剔除，檢驗完畢．

當放電量為 時， 對於測量列 ，懷疑第 個資料 為離群值．

將其剔除後計算平均值 ，進而求得測量列的標準差 ．

由表2.1.5查得 分佈的檢驗係數 ．

因為 ， 所以需要剔除．

對於測量列 ，懷疑第 個資料 為離群值．

將其剔除後計算平均值 ，進而求得測量列的標準差 ．

由表2.1.5查得 分佈的檢驗係數 ．

因為 ， 所以需要剔除．

對於測量列 ，懷疑第 個資料 為離群值．

將其剔除後計算平均值 ，進而求得測量列的標準差 ．

由表2.1.5查得 分佈的檢驗係數 ．

因為 ， 所以不需要剔除，檢驗完畢．

當放電量為 時， 對於測量列 ，懷疑第 個資料 為離群值．

將其剔除後計算平均值 ，進而求得測量列的標準差 ．

由表2.1.5查得 分佈的檢驗係數 ．

因為 ， 所以需要剔除．

對於測量列 ，懷疑第 個資料 為離群值．

將其剔除後計算平均值 ，進而求得測量列的標準差 ．

由表2.1.5查得 分佈的檢驗係數 ．

因為 ， 所以需要剔除．

對於測量列 ，懷疑第 個資料 為離群值．

將其剔除後計算平均值 ，進而求得測量列的標準差 ．

由表2.1.5查得 分佈的檢驗係數 ．

因為 ， 所以不需要剔除，檢驗完畢．

五 剔除粗大誤差後的資料#

六 每組求平均後的資料#

N	1	2	3	4	5
	50	200	300	500	800
	0.186	0.361	0.65	1.013	1.924

七 迴歸方程的確定#

1 計算 #

2 計算 #

3 計算 #

4 計算 和 #

最終的迴歸直線為

如圖所示．

由於升級 typst 0.13，plotst 圖表暫不可用．

八 方差分析#

總離差平方和

迴歸平方和

殘餘平方和

九 顯著性檢驗#

1 檢驗#

故一元迴歸方程擬合顯著．

失擬平方和對實驗誤差影響較小；一元線性迴歸方程擬合得好．

十 方差分析表#

顯著度水平

來源	平方和	自由度	方差
迴歸
失擬
誤差				N/A	N/A
總計			N/A		N/A

十一 誤差源分析#

1 感測器導致的誤差#

• 由於在放電過程中存在放熱現象，感測器並不能工作在穩定的環境內，由於溫度變化，感測器溫漂將會帶來誤差．
• 如果感測器的響應時間較慢，測得的電壓值會小於區域性放電的瞬時的電壓峰值．
• 如果感測器的分辨力不足，將會導致測量值的精確度不夠，使得誤差增大．

2 資料傳輸和儲存造成的誤差#

3 資料處理的誤差#

在資料處理中，如果演算法編寫不當，會導致資料處理的誤差增大．在數值計算中，IEEE 754 浮點數標準的舍入誤差也會導致誤差增大．

4 放大器及濾波電路模組#

由於環境中的電磁干擾帶來的噪聲影響，如果濾波器並未完全消除噪聲，放大器將會增大噪聲對於所測資料的影響，導致誤差增大．

5 ADC 模數轉換器#

在取樣過程中，由於取樣頻率低，取樣週期長，對於電壓訊號的測量範圍的覆蓋不夠全面，也會導致測量不到電壓峰值，使測量值偏低．

6 環境因素帶來的誤差#

環境條件由於放電過程所伴隨的電、聲、光、熱等現象，會持續改變，由此導致環境因素的不穩定，系統將會受到影響，使得誤差增大．

十二 系統精度提高方案#

1 選擇合適的校驗方式#

奇偶校驗能夠檢測出資訊傳輸過程中的部分誤碼（1位誤碼能檢出，2位及2位以上誤碼不能檢出），使用簡單，同時，它不能糾錯．在發現錯誤後，只能要求重發．CRC迴圈冗餘校驗．檢錯和糾錯能力強，可以用於實現差錯控制．

2 改進取樣方式#

根據 Nyquist 取樣定理，為了正確地重構一個訊號，取樣頻率應至少為訊號最高頻率的兩倍．如果取樣頻率低於這個標準，就會發生欠取樣．因此，對於 ADC，可以增大采樣頻率，增大采樣頻寬，得到更多的資料量，保證訊號峰值被測量到．

3 減少電磁干擾#

確保所有裝置都正確接地，使用遮蔽電纜和遮蔽元件．

4 更換感測器#

選擇更穩定、效能更好的感測器，並在使用前校準．

5 選擇更好的測量方案#

區域性放電光纖感測檢測法是目前較為常見的檢測方法．因其能夠實現長距離、分散式、快速實時檢測，且所用感測光纖具有本質安全，抗電磁干擾，鋪設靈活等優點為區域性放電的檢測提供了新的思路．

由於使用的光纖具有抗電磁干擾、絕緣效能極佳、體積小、佈置方式靈活、靈敏度高、耐腐蝕等特點，工作狀態不會受到影響．抗干擾能力更強．