中试控股技术研究院鲁工为您讲解：DSP输电线路工频参数的变频检测仪

ZSXL-Y输电线路异频参数测试系统

测量线路间互感和耦合电容(线路直阻采用专门的线路直阻仪进行测量)
DSP数字信号处理器为内核
参考标准： DL/T 741-2010

输电线路异频参数测试系统：集成异频测试电源、测量仪表、数学模型于一体，消除强干扰的影响，保证仪器设备的安全，能极其方便快速、准确地测量输电线路的工频参数。输电线路是用变压器将发电机发出的电能升压后，再经断路器等控制设备接入输电线路来实现。结构形式，输电线路分为架空输电线路和电缆线路。输电线路试验为离线检测和在线检测，运用带电作业或其他作业方式对杆塔本体、基础、架空导地线、绝缘子、金具及接地装置等的运行状态进行检测，可以对线路运行状态及可靠性提供评估依据，对线路状态检修提供可靠的分析数据，对线路事故、故障的原因进行分析判断及提前防范的作用。

参数
仪器供电电源 三相，AC380V±10%，15A，50Hz (有效值)
仪器内部异频电源特性 最大输出电压 三相，0～200V(有效值＜±1%)
最大输出电流 5A
输出频率 47.5Hz，52.5Hz (＜±0.1HZ)
有功功率 功率因数在0.1～1.0时，±0.5%读数±1个字
有功功率 47.5Hz，52.5Hz (＜±0.1HZ)
最大输出功率 三相3×3kW(9kW)
具备测量两相线路的功能(包括直流输电线路和电气化铁路牵引线路)
测量范围 电容 0.1～30μF
阻抗 0.1～400Ω
阻抗角 0°～360°
线路长度从0.3km到400km均应能够稳定准确测试
测量分辨率 电容 0.01μF
阻抗 0.01Ω
阻抗角 0.01°
测量准确度 电容 ≥1μF时，±1%读数±0.01μF
＜1μF时，±3%读数±0.01μF
阻抗 ≥1Ω时，±1%读数±0.01Ω
＜1Ω时，±3%读数±0.01Ω
阻抗角 测试条件：电流＞0.1A
±0.3°(电压＞1.0V)，±0.5°(电压:0.2V～1.0V)

输电线路的常见问题及维护对策
1.电杆积水冰冻 
电杆积水冰冻主要是因为电杆积水，水分进入到电杆内部，冰冻以后膨胀对电杆造成破坏。在维护工作中应该做好四方面的工作：第一是在有可能积水的地段，做好封堵工作，或者将电杆外基封实；

第二是在冰冻期到来以前，对线路上所有的电杆进行不要的检查，并针对出现的问题进行维护；第三是在施工以前检查电杆的质量；第四是在积水冰冻以前及时的清理，并保证水流的畅通。 
2.倒杆塔 
对于倒杆塔的维护工作，首先应该做好杆塔的管护工作，并且针对杆塔的出现的问题进行相应的调整，比如因质量问题要及时更换等；其次要对拉线进行必要的检查和维护工作，从而保证整个输电线路稳定的运行，同时及时的补全输电线路构件损失，稳定杆塔的受力；

最后在特殊天气时增强对线路的巡检工作，并在巡检是注意导线连接处的受热问题。 
3.雷击 
雷击能够对输电线路造成巨大的直接和间接伤害，因此要加强在此方面的维护工作。其主要的维护策略分为四个方面：第一严格落实避雷线的架设，做好防雷基本工作；第二是降低杆塔的接地电阻，提高杆塔的抗雷击能力；第三是架设相应的耦合地线，以对雷击电流进行分流；

第四是增强线路的绝缘性，并装置自动重合闸。 
4.线路触电 
线路触电给线路维护人员带来了生命威胁，因此应该对这方面的维护工作给予高度的重视。在实际维护工作中，首先应该保证维护人员进行作业时相关工具的绝缘性和作业活动的安全距离；

其次应该严格的规范接地操作的规范性，做好自我防护工作；最后应该做好杆塔工作的监护工作，保证维护工作的有效性

电力系统由发电厂（发电机、升压变）、220-500kV高压输电线路、区域变电站（降压变压器）、35-110kV高压配电线路（用户、降压变压器）和6-10kV配电线路以及220V380V低压配电线路组成。

其中高压输电线路、低压配电线路是连接发电、供电、用电之间的桥梁，极其重要！

输电线路工频参数包含线路的正序电容、零序电容、正序阻抗、零序阻抗、线路间的互感电抗和耦合电容测量；

工频线路参数测试仪是我公司开发、研制的专门用于输电线路工频参数测量的高精度仪器，对于输电线路的一系列工频参数可进行精密的测量。它以大屏幕图形式液晶作为显示窗口，图形式菜单操作并配有汉字提示，集多参量于一屏的显示界面，人机对话界面友好，使用简便、快捷，是各级用户的首选产品。该仪器具有体积小、重量轻、测量准确度高、稳定性好、操作简便易学等优点,完全可取代以往利用多表法测量线路参数的方法，接线简单，测试、记录方便，大大提高了工作效率。

1、输入特性

电流测量范围：0~100A，内部自动切换量程。

电压测量范围：0~750V 宽量限，一档可保证精度。

2、准确度

电压、电流：±0.5%

功率：±0.5%（CosΦ>0.1），±1.0%（0.02<CosΦ<0.1）

电阻、电容、电感、电导、电纳：0.5%

阻抗、容抗、感抗：0.5%

4、工作电源：交流160V~265V

3、工作温度：－10℃~ +40℃

5、绝缘：a、电压、电流输入端对机壳的绝缘电阻≥100MΩ。

b、工作电源输入端对外壳之间承受工频2KV（有效值），历时1分钟实验。

6、体积：32cm×24cm×13cm

由于变压器处在复杂的电磁干扰环境中，使得本来很微弱的局部放

电信号淹没在很强的各种干扰当中，从而很难获得真正的有用信息，也就不能诊断设备

真实的绝缘状况。放电信号的提取是进行绝缘故障诊断的前提和基础，而抗干扰能力是

整个在线监测系统最脆弱的环节。从设备所处的实际环境来看，在线采集局放信号数据

包含的干扰主要有：

①连续性周期干扰，包括电力设备的载波通讯和高频保护信号(频率范围在30-500kHz)

及无线电广播的干扰(频率范围>500kHz)；

②周期性脉冲干扰，如由可控硅整流设备引起的干扰，在工频周期上发生的相位相对固

定但随负载不同而变化；

③同局放信号相似的脉冲干扰，由线路或其它设备的放电产生；

④随机性脉冲干扰，如开关、继电器的动作及雷电等干扰。

由此可见，这些干扰信号类型众多，发生的随机性大，有的与局部放电信号很相似，给

抗干扰带来很大的难度。要解决这一问题，除了要从硬件着手设置灵敏的保护装置来降

低干扰电平外，还应运用信号处理的方法来除去各种干扰。从现有的研究成果来看，这

些技术主要有硬件滤波技术、数字滤波技术和时频联合分析技术。

1、硬件去干扰技术

硬件具有软件无法比拟的实时和快速特性，因而被广泛地用作数据采集系统和信号的预

处理。目前己有的硬件去干扰技术主要有：

(1)时域开窗法，对一些己知的且相位固定的干扰，运用电子技术不予采集或置零，从

而达到去除干扰的目的，如用于局部放电测试的椭圆显示仪就是在时域开窗的。

(2)极性鉴别法，脉冲极性鉴别法最早由Hashimoto提出，1975年由Black最先将其应用

于局部放电测量，该方法的基本原理是局部放电信号在电气设备内部形成的回路中传播

至两个传感器时输出极性相反的脉冲而干扰信号输出时极性相同，这种方法抑制干扰的

关键是要求脉冲通过设备的两个等效回路后波形保持基本相同而且相互无时延，才能取

得显著的抑制效果。

(3)差动平衡法，差动平衡法的基本原理同极性鉴别法相似，主要用于抑制共模干扰，

差动系统是否有效的关键是要求两路共模信号的相位、波形完全一致，才可获得好的抑

制比。有研究提出“平衡对”的概念对此法进行改进，对干扰进行抑制的同时可获得局

放脉冲的幅值及个数。上述两种方法的局限性在于模拟延迟和极性鉴别器受外界因素影

响较多，造成电子门的误动作，降低极性鉴别的准确性。

(4)定向耦合差动平衡法，德国人Borsi.H的定向祸合法，它用特殊绕制的Rogowski线圈

套在高压套管底部靠近法兰处来耦合局部放电信号，并根据线圈两端电压的大小来判断

是局放信号还是干扰信号，该法把Rogowski线圈的中间抽头与高压套管末屏的测量端子

连接起来，并在末屏测量端子经小电阻接地，可以看成末屏和末屏的对地电容构成电容

分压器的低压臂，经小电阻接地后形成高通滤波器，只有高频成分才能通过。Rogowski

线圈与套管末屏的测量端子一起构成祸合回路。定向祸合差动平衡法是用Rogowski线圈

电流传感器分别从高压套管和套管末屏接地线上同时耦合信号。当外部干扰进入变压器

时，两电流传感器所测得的信号极性相同，而当内部放电信号产生时，两传感器测到极

性相反的信号，利用电流传感器构成差动平衡系统，将两信号分别调相，调幅后送入放

大器，干扰信号互相抵消而得到抑制，局部放电信号相加而得到加强。

2、软件去干扰技术

硬件在一定程度上可以抑制某些类型的干扰，但由于干扰的复杂性，单靠硬件滤波远远

不能达到满意的结果。随着现代数字信号处理技术的发展，局放在线监测去干扰的手段

开始向软件的方向发展，软硬件结合进行信号处理，这些数字处理方法有：

(1)FFT阈值滤波器，傅立叶分析是现代信号处理的基础，这种方法一般是先把采集到的

含有干扰的局放信号运用快速傅立叶(FFT)技术变换到频域，通过局放信号和干扰信号

的在频域的不同幅度，设置阈值曲线，将干扰成分置零，再将其转换到时域，从而达到

滤波的目的，如快速傅立叶(FFT)阈值曲线法。傅立叶分析的方法仅适用于平稳、缓变

信号的分析，无法反映持续时间远小于时窗宽度的短时突变信号。FFT阈值滤波器存在

着通带选择的不确定性、阈值大小影响着滤波效果等问题。

(2)有限冲击响应(FIR)滤波器，有限冲击响应数字滤波器的特点是稳定性好，容易实现

多个阻带，较多地运用于连续的周期性干扰的抑制，但有限冲击响应滤波器抑制能力有

限，在干扰很强的情况下难以达到预期的效果。

(3)卡尔曼滤波器，卡尔曼滤波是在递推滤波的同时利用观测数据提供的信息，不断地

由滤波本身在线估计模型参数和噪声的统计特性，提高滤波精度，减小状态估计误差的

一种现代滤波器。

(4)自适应滤波器，这种技术能根据信号特征的变化自动调节滤波系数，从而达到最佳

滤波，对信号和干扰的先验知识要求少。目前研究最多的是最小均方误差(LMS)自适应

滤波器，但自适应滤波本质上是对局放信号和噪声去相关来提高信噪比的，其系数如时

延、收敛因子的选择对滤波器的影响很大，滤波效果不稳定。局放信号为非平稳信号，

其自协方差矩阵的特征值的分散度很大，有时难以收敛。

(5)二阶级联无限冲击响应(IIR)格型滤波器，通过对各种数字滤波器的综合比较和评判

，指出自适应滤波器稳定性差，提出了一种信号失真小、抑制能力强、滤波时间短的非

自适应滤波器结构：无限冲击响应(IIR)非自适应格型陷波器，用于抑制连续的周期性

干扰效果非常明显。

(6)相关消去法，对周期性脉冲干扰而言，它们是在电压周波的固定相位处发生的周期

信号，其周期就是工频周期。这种干扰在频域内同局部放电信号严重重叠，因此，只有

在时域内设法去除。信号x(t)和y(t)的相关函数反映了x(t)和y(t)的相似程度，把某一

族周波内的脉冲信号同不含局放信号的参考周波的信号求相关，可得一族相关函数，从

而确定周期性干扰的位置，即检测到了脉冲性干扰。将检测到的周期脉冲建立模型，然

后在输入信号中减去模型数据，从而达到去除干扰的目的。

(7)基于人工神经网络(ANN)结构与算法的滤波技术。人工神经网络具有良好的非线形和

自适应性，可以处理环境信息十分复杂、背景不清楚的问题，类似一个“黑匣子”。基

于人工神经网络的滤波是通过大量的样本来训练网络，使其输出为输入的某种非线形映

射，保留其中的有用信号，去除噪声。显然，样本的质量直接决定了滤波效果的好坏。

人工神经网络在局部放电在线监测中目前较多地用于放电模式的识别，在去干扰方面只

起辅助性作用。