干擾抑制一般從干擾源、干擾途徑、信號(hào)后處理等3個(gè)方面來(lái)考慮。解決干擾最有效最根本的方法是找到干擾源直接消除或切斷相應(yīng)的干擾路徑，但在不允許改變?cè)性O(shè)備運(yùn)行方式的情況下，有效地分析出干擾源和干擾途徑，能夠采取的措施是很有限的。運(yùn)用各種信號(hào)處理技術(shù)抑制經(jīng)電流傳感器耦合進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的各種干擾，一般可以從工頻相位、頻譜、脈沖幅度及其分布、信號(hào)極性、重復(fù)率和物理位置等方面區(qū)分局部放電信號(hào)和干擾信號(hào)。
抑制干擾有兩種思路：①基于窄帶信號(hào)的的處理方法(頻帶通常是10至10kHz)，這種思路拾取信號(hào)的方法是通過(guò)頻帶合適的窄帶電流傳感器和帶通濾波電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，避開(kāi)各種連續(xù)的周期性干擾，測(cè)量信號(hào)的信噪比得到提高。此方法僅僅適用于某個(gè)具體的變電站，使用不是很方便。另外，局部放電信號(hào)一般是寬頻帶脈沖，運(yùn)用窄帶測(cè)量可能會(huì)使信號(hào)的波形失真，對(duì)后面的數(shù)字信號(hào)處理產(chǎn)生影響。②基于寬頻信號(hào)的處理方法(頻帶通常是10至1000kHz)，信號(hào)中含有局部放電的大部分能量和大量干擾，但是信噪比比較低。
對(duì)于這些干擾的一般的處理步驟是：1)抑制窄帶干擾；2)抑制白噪干擾；3)抑制周期性脈沖干擾；4)抑制隨機(jī)性脈沖干擾。目前，運(yùn)用的數(shù)字信號(hào)處理方法可以歸結(jié)為時(shí)域處理和頻域處理方法。時(shí)域處理方法是依據(jù)脈沖型干擾在時(shí)域中的離散特點(diǎn)來(lái)處理，頻域方法是根據(jù)周期性干擾在頻域上的離散特點(diǎn)來(lái)處理，兩種方法可以通過(guò)硬件和軟件兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。工程實(shí)踐中干擾抑制可按下圖所示的分層式處理模型進(jìn)行。
a. 窄帶干擾的抑制
窄帶干擾，在各種干擾中占很大比重。它的強(qiáng)度大、相位分布固定，一般是采用頻域方法處理，頻域方法可以通過(guò)硬件電路或軟件方法實(shí)現(xiàn)，硬件是選擇合適頻帶的窄帶電流傳感器和程控帶通濾波電路，來(lái)抑制各種窄帶干擾，但它在安裝前須經(jīng)過(guò)細(xì)致復(fù)雜的試驗(yàn)來(lái)選擇最佳的頻帶，必須根據(jù)干擾頻帶的先驗(yàn)知識(shí)確定濾波器的通頻帶，沒(méi)有數(shù)字濾波方便靈活，通用性差。軟件方法包括頻域閾值濾波、自適應(yīng)濾波、級(jí)聯(lián)IIR陷波濾波器、傅立葉級(jí)數(shù)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)數(shù)字濾波、小波分析、混沌檢測(cè)、多種技術(shù)結(jié)合等方法，這些方法主要是利用窄帶干擾與局部放電信號(hào)頻譜不重合的特點(diǎn)，即信號(hào)與干擾之間的頻帶不同。頻域閾值濾波有閾值直線法、閾值曲線法，該方法在將干擾成分置零的同時(shí)，丟失信號(hào)的能量過(guò)多，不利于提取局部放電信號(hào)的特征，當(dāng)出現(xiàn)新的窄帶干擾或者干擾的中心頻率發(fā)生變化時(shí)，原有的參數(shù)設(shè)置將失效。自適應(yīng)濾波器只需要很少或完全不需要關(guān)于噪聲和信號(hào)的先驗(yàn)統(tǒng)計(jì)特性知識(shí)，直接利用有限個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)干擾分量，通過(guò)計(jì)算可以自動(dòng)調(diào)節(jié)濾波器參數(shù)，從而滿足某種最佳準(zhǔn)則的要求，但因時(shí)延收斂因子等多種因子的選擇對(duì)結(jié)果影響較大且有時(shí)會(huì)不收斂，使該方法調(diào)節(jié)困難，穩(wěn)定性較差。級(jí)聯(lián)IIR陷波濾波器先計(jì)算輸入信號(hào)的自相關(guān)系數(shù)，再計(jì)算干擾和局部放電信號(hào)的功率譜，求出干擾的諧振頻率，再估算各譜波函數(shù)，最后用數(shù)字陷波濾波法去除干擾，該方法對(duì)局部放電信號(hào)波形畸變比較小、干擾抑制比高、穩(wěn)定性好、處理時(shí)間短，但該濾波器對(duì)多諧波成分的周期性干擾存在參數(shù)調(diào)整困難、濾波時(shí)間長(zhǎng)、占用內(nèi)存大等問(wèn)題。傅立葉級(jí)數(shù)法運(yùn)用計(jì)算傅立葉級(jí)數(shù)得到干擾的參數(shù)后，得到模擬干擾，再?gòu)男盘?hào)中減去獲得的模擬干擾，該方法相對(duì)于單純頻域方法能夠較好地保持局部放電原始波形、幅值和極性等，獲得了較好的效果，只是步驟較為繁瑣。MAXNET網(wǎng)絡(luò)是利用振幅譜中干擾的幅值普遍高于局部放電信號(hào)，通過(guò)橫向比較輸出最大值，把其他值為零，從而獲得干擾信號(hào)的頻率并將其去除，這樣反復(fù)迭代直到滿意為止。該方法自適應(yīng)能力比較強(qiáng)，可以根據(jù)干擾信號(hào)和調(diào)制信號(hào)位置自動(dòng)確定要去除的頻率成分，但由于頻率成分跳躍性較大，穩(wěn)定性比較差，且對(duì)窄帶干擾頻率在檢測(cè)頻帶內(nèi)的局部放電信號(hào)有較大損失。有研究應(yīng)用數(shù)學(xué)形態(tài)濾波器抑制局部放電窄帶干擾，該方法通過(guò)構(gòu)造自適應(yīng)組合形態(tài)濾波器，根據(jù)干擾信號(hào)和局部放電信號(hào)波形的幾何結(jié)構(gòu)特性不同利用預(yù)先定義的結(jié)構(gòu)元素(相當(dāng)于濾波窗)對(duì)信號(hào)進(jìn)行匹配或局部修正，從而去除干擾。根據(jù)局部放電信號(hào)和窄帶干擾的頻譜特性不同，在開(kāi)閉和閉開(kāi)形態(tài)學(xué)濾波器的基礎(chǔ)上，應(yīng)用組合廣義形態(tài)學(xué)濾波器抑制變壓器局部放電信號(hào)窄帶干擾。近年來(lái)，不少學(xué)者對(duì)小波分析方法在局部放電窄帶干擾抑制中的應(yīng)用展開(kāi)了一系列研究，小波和復(fù)小波變換對(duì)接近或?qū)儆诰植糠烹娦盘?hào)監(jiān)測(cè)頻帶范圍內(nèi)的窄帶干擾，抑制效果不理想；小波包變換法是目前公認(rèn)能較好區(qū)分局部放電信號(hào)和窄帶干擾的方法，但還遠(yuǎn)達(dá)不到像抑制白噪干擾那樣令人滿意的效果。
b. 白噪干擾的抑制
白噪干擾是局部放電噪聲中的主要成分，白噪干擾屬于寬帶干擾信號(hào)，是均值為0的平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)。由于局部放電信號(hào)與白噪干擾具有相似的頻域特征，很難用頻域方法去除，為了有效地識(shí)別和抑制白噪，需要采用時(shí)頻局部化分析。美國(guó)數(shù)學(xué)家Donoho和Johnstone從理論和實(shí)踐應(yīng)用上比較了去除白噪干擾的各種方法，認(rèn)為基于小波的濾波方法優(yōu)于基于FFT的濾波方法。小波去噪一般是應(yīng)用Shrinkage技術(shù)，也就是設(shè)定一個(gè)門(mén)限值，將系數(shù)小于門(mén)限的值置為0，大于門(mén)限的值被保留，然后經(jīng)過(guò)反變換后就可以得到去噪后的信號(hào)。小波包分解是最優(yōu)樹(shù)分解，能量比較集中，Shrinkage技術(shù)可以進(jìn)一步提高信噪比。小波變換特別適宜于處理突發(fā)性信號(hào)，同時(shí)具有良好的時(shí)域和頻域局部化性質(zhì)，相對(duì)于短時(shí)傅立葉變換，它具有一個(gè)可變的時(shí)頻窗，對(duì)高頻(低頻)信號(hào)成分，時(shí)窗自動(dòng)變窄(寬)。因此，小波分析能對(duì)突發(fā)性局部放電信號(hào)中的高頻成分采用逐漸精細(xì)的時(shí)域或頻域取樣步長(zhǎng)，能夠聚焦到信號(hào)的任意細(xì)節(jié)。針對(duì)白噪干擾的特點(diǎn)采取抑制措施，可有效地抑制白噪干擾，從而提高局部放電在線監(jiān)測(cè)的靈敏度。近年來(lái)，圍繞如何更有效地用小波分析方法抑制白噪干擾，有關(guān)學(xué)者做了大量工作，但多數(shù)還是局限于用實(shí)小波對(duì)信號(hào)處理的研究，并且大多是用于對(duì)超高頻以下的局部放電信號(hào)提取，有學(xué)者針對(duì)現(xiàn)有抑制白噪干擾的方法的不足，根據(jù)白噪干擾的特點(diǎn)構(gòu)造了Daubechie's系列復(fù)小波，運(yùn)用復(fù)小波變換的簡(jiǎn)單信息和構(gòu)成的復(fù)合信息，對(duì)受到白噪干擾的仿真信號(hào)和實(shí)測(cè)信號(hào)進(jìn)行去噪研究，表明能更有效地抑制局部放電超高頻信號(hào)中的白噪干擾。
C. 周期性脈沖干擾的抑制
周期性脈沖干擾的抑制主要有模擬方法和數(shù)字方法兩類。模擬方法有差動(dòng)平衡法、定向藕合法和參考信號(hào)法等。它們是利用兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)間外來(lái)脈沖同極性、內(nèi)部局部放電脈沖反極性來(lái)抑制外部脈沖干擾的。工程實(shí)踐中，由于兩路脈沖干擾的來(lái)源和傳播途徑不同，兩路脈沖干擾在相位、幅值和波形上有很大的差別，要調(diào)整電路比較困難。此外，變壓器繞組為電感、電阻、電容組成的分布參數(shù)系統(tǒng)，其傳播途徑比較復(fù)雜，會(huì)導(dǎo)致測(cè)得的兩路脈沖不符合對(duì)干擾極性相同、對(duì)局部放電極性相反的規(guī)律，從而無(wú)法有效地抑制干擾。GKonig和U.Kopf提出的一種方法，在記錄多個(gè)周期的信號(hào)之后，對(duì)每個(gè)周期同相位上的數(shù)據(jù)做平均，以此構(gòu)成模板與原始信號(hào)相減，從而去除周期性的脈沖干擾，當(dāng)局部放電信號(hào)較少并且分布特點(diǎn)比較明確時(shí)，這種方法去除干擾的效果較好，當(dāng)局部放電信號(hào)多并且比較強(qiáng)，這種方法去除干擾的效果不太好。也有學(xué)者提出了多端調(diào)節(jié)—定向藕合差動(dòng)平衡的改進(jìn)算法，但仍難以從根本上彌補(bǔ)其缺陷，因此實(shí)際應(yīng)用中更側(cè)重于數(shù)字處理方法。數(shù)字方法是利用局部放電信號(hào)和干擾的相位分布不同來(lái)處理。印度的V Nagesh和B.I.Gururaj提出的一種方法，它的基本原理是基于局部放電信號(hào)同周期性脈沖干擾信號(hào)具有不同的形狀，借鑒生物信號(hào)處理的一些成果，首先將數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，從波形信號(hào)中把脈沖分離成單個(gè)脈沖序列，運(yùn)用FFT算法在頻域?qū)Ω鱾€(gè)脈沖進(jìn)行互相關(guān)計(jì)算，根據(jù)其相似度按一定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分組，依據(jù)這些組脈沖求取類信號(hào)的模板，然后在時(shí)域?qū)γ恳活愋盘?hào)進(jìn)行合成。研究發(fā)現(xiàn)，局部放電信號(hào)的相位比較分散，干擾的相位非常集中，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)可以去除周期性脈沖干擾類，再把剩余的信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，就可以得到去除周期性脈沖干擾的信號(hào)。根據(jù)局部放電脈沖與周期干擾脈沖的相位分布和波形形狀特征，提出了一種區(qū)分局部放電脈沖和周期性干擾脈沖，抑制周期性脈沖干擾的方法，運(yùn)用基于脈沖波形特征的邏輯判斷法識(shí)別脈沖比單閩值判斷法更有效，降低了誤判振蕩脈沖的概率。
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