Nâng cao phương pháp lọc nhiễu trong phép đo phóng điện cục bộ trên các thiết bị cao áp

Bài viết Nâng cao phương pháp lọc nhiễu trong phép đo phóng điện cục bộ trên các thiết bị cao áp trình bày dữ liệu đầu vào sử dụng tín hiệu PD đo được trong phòng thí nghiệm bằng cảm biến biến dòng cao tần.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nâng cao phương pháp lọc nhiễu trong phép đo phóng điện cục bộ trên các thiết bị cao áp CHUYỂN ĐỔI SỐ VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA NÂNG CAO PHƯƠNG PHÁP LỌC NHIỄU TRONG PHÉP ĐO PHÓNG ĐIỆN CỤC BỘ TRÊN CÁC THIẾT BỊ CAO ÁP Vũ Công Thức Công ty Thí nghiệm điện Điện lực Hà Nội, 0387313252, thucd12@gmail.com Tóm tắt: Bảo dưỡng dựa trên tình trạng là xu hướng hiện nay trong lĩnh vực thí nghiệm điện và dần dần thay thế phương pháp bảo dưỡng dựa trên thời gian, trong đó các phương pháp chẩn đoán nâng cao và giám sát thời gian thực được xem là các công cụ cẩn thiết. Phép đo phóng điện cục bộ (PD) là một phương pháp quan trọng để chẩn đoán tình trạng cách điện của thiết bị điện cao áp trong quá trình vận hành và được thực hiện như một hạng mục thí nghiệm chấp nhận và sau lắp đặt. Tuy nhiên, phương pháp này gặp phải rất nhiều thách thức. Trong đó khó khăn nhất khi thực hiện ngoài hiện trường là vấn đề nhiễu. Nhiễu có thể đến từ môi trường xung quanh hoặc trong mạch đo dẫn đến các kết quả không mong muốn và gây nhầm lẫn trong việc chẩn đoán. Để giải quyết vấn đề này, nghiên cứu này đề xuất phương pháp phân rã chế độ thực nghiệm tổng thể hoàn chỉnh đã được cải thiện với nhiễu tương thích (ICEEMDAN) kết hợp với phương pháp kiểm tra ý nghĩa thống kê. Bằng việc sử dụng tín hiệu mô phỏng trong phòng thí nghiệm, phương pháp này mang lại cải tiến đáng kể trong quá trình khử nhiễu và trở thành công cụ hữu ích để chẩn đoán PD trong các thiết bị điện cao áp Từ khoá: Phân rã chế độ thực nghiệm; hàm chế độ nội tại; phóng điện cục bộ; ICEEMDAN Abstract: Condition-based maintenance is the current trend in the field of electrical testing and gradually replace the time-based maintenance, in which advanced diagnostic methods and real-time monitoring are considered as critical tools. Partial discharge (PD) measurement is a vital method of diagnosing the insulation condition of high voltage equipment during operation and is performed as part of the acceptance test and after installation. However, there are significant challenges that this approach must overcome. The most difficult challenge of PD measurement in the field is noise. Noise from the surroundings or the measurement circuit might lead to undesired results and cause diagnostic confusion. To solve this problem, the improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise (ICEEMDAN) combined with statistical significance test is proposed in this study. By using simulated signal in the laboratory, this method resulted in significant improvement in denoising process to be a useful tool for diagnosing the PD on high voltage equipment. Keywords: Empirical mode decomposition; intrinsic mode function; partial discharge; ICEEMDAN. CHỮ VIẾT TẮT EMD Phân rã chế độ thực nghiệm HFCT Biến dòng cao tần 503 KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC NĂM 2022 ICEEMDAN Phân rã chế độ thực nghiệm tổng thể hoàn chỉnh đã được cải thiện với nhiễu tương thích IMF Hàm chế độ nội tại MSE Sai số bình phương trung bình NCC Hệ số tương quan chuẩn hóa PD Phóng điện cục bộ PRPD Phóng điện cục bộ xử lý theo góc pha SNR Tỷ sô tín hiệu - nhiễu SST Kiểm tra ý nghĩa thống kê 1. GIỚI THIỆU Phóng điện cục bộ (PD) là sự phóng điện một phần của hệ thống cách điện gây ra bởi các hiệu ứng về nhiệt, điện, cấu trúc cơ khí, và các tác động môi trường mà dần dần theo thời gian diễn tiến thành sự cố [1]. Chỉ một số ít vật liệu có khả năng chống lại phóng điện cục bộ; do đó, hiện tượng PD xảy ra hầu hết trên các hệ thống cách điện cao áp. PD phát ra năng lượng dưới dạng sóng điện từ, đặc tính hóa học, ánh sáng, và nhiệt, cũng như các tín hiệu ở các dải tần khác nhau [2]. Dựa trên các dạng năng lượng này, có nhiều kỹ thuật chẩn đoán và định vị các hiện tượng PD được phát triển, bao gồm phân tích khí hòa tan trong dầu [3], phương pháp ảnh nhiệt [4], các phương pháp điện và điện từ [5]. Mặc dù có rất nhiều phương pháp chẩn đoán, các phương pháp này vẫn còn tồn tại nhiều hạn chế, trong đó khó khăn nhất là việc lọc nhiễu và cung cấp kết quả chính xác, đồng nhất. Các phương pháp điện và điện từ đã đạt được những kết quả nhất định trong việc khử các tín hiệu nhiễu dừng và tuyến tính, tuy nhiên vẫn gặp nhiều thách thức với dạng nhiễu không dừng và phi tuyến. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp phân rã chế độ thực nghiệm tổng thể hoàn chỉnh đã được cải thiện với nhiễu tương thích (ICEEMDAN) và kiểm tra ý nghĩa thống kê (SST) để nâng cao khả năng lọc nhiễu từ các tín hiệu phi tuyến và không dừng. Phần 2 trình bày dữ liệu đầu vào sử dụng tín hiệu PD đo được trong phòng thí nghiệm bằng cảm biến biến dòng cao tần (HFCT). Phương pháp đề xuất cũng được trình bày trong phần này. Các kết quả được trình bày trong phần 3 và kết luận được đưa ra trong phần 4. 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT/PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Tín hiệu PD được thu thập bằng cách tạo một khuyết tật trên cách điện của cáp trung 504 CHUYỂN ĐỔI SỐ VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA thế, sau đó tín hiệu đo được được trộn với nhiễu trắng. Phương pháp EMD được Huang và đồng nghiệp giới thiệu lần đầu năm 1998 [6], và hiện nay phương pháp này được cải tiến dưới dạng nhiều biến thể khác nhau. ICEEMDAN là một trong số các biến thể của phương pháp EMD. Thuật toán ICEEMDAN algorithm được trình bày như sau [7]. Đặt Ek(‧) là toán tử EMD sinh ra chế độ thứ k, w(i) là nhiễu trắng thứ i và M(‧) là toán tử lấy trung bình. Các chế độ được si ...