强噪声背景下变压器绕组变形信号滤波方法研究与FPGA实现

发布时间：2020-05-12 21:19

【摘要】：电力变压器是电力系统的重要设备,电力变压器进行绕组变形检测,是预防变压器故障和事故的有效手段。本文就应用于变压器绕组变形在线检测的数字滤波算法及其FPGA实现方法进行研究。首先,针对常规滤波方法无法准确提取强噪声下目标正弦信号幅值的问题,本文利用目标信号与噪声不相关的互相关检测原理,设计了数字滤波时域、频域算法,实现了噪声抑制与幅值检测的目的。其次,采用Matlab软件在不同条件下对两种滤波算法进行仿真研究。仿真结果表明,在-15dB电网噪声和-5dB高斯白噪声的强噪声干扰下,时域、频域数字滤波方法的幅值检测误差分别为2.06%和2.32%,达到了设计要求。选择了时域滤波算法FPGA实现的采样长度和采样频率。利用相位偏移仿真结果确定了算法FPGA实现时计算互相关函数序列(n=N-99～N+99共199点)。最后,研究时域数字滤波算法的FPGA实现,将滤波算法综合进变压器绕组变形检测装置样机进行实验。实验结果表明,数字滤波器对噪声信号的衰减作用最高可达44.5dB;加入滤波算法后,变压器绕组变形离线检测的幅频特性曲线毛刺得到明显改善;对200kHz定频激励信号下变压器绕组变形在线检测的响应信号滤波结果为-68dB,与Matlab仿真结果误差约为1%,表明了数字滤波算法FPGA实现的正确性;多组实验原始数据的滤波结果误差在1dB以内,符合我国电力行业标准,初步验证了设计在变压器绕组变形在线检测工程应用的可行性。
【图文】：

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1 绪论论究背景及意义变压器作为电力系统中的重要设备，承担着电压变换、电能分配和电力变压器的正常运行，是电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要变形是变压器事故的主要原因，，因此对变压器进行提早的绕组变形在线采取防治措施，可以有效预防变压器事故。陕西省重点产业创新链-工7ZDCXL-GY-01-01）由中国电力科学研究院、西安交通大学和西安理工法变压器绕组变形在线检测系统构架方案，系统结构如图 1-1 所示，本统关键的数字滤波技术进行研究。

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西安理工大学硕士毕业论文压器退出电网进行检测，停电造成不必要的经济损失，因此国内外学者又础上发展出了许多在线检测方法[5][6][7]。目前应用于变压器绕组变形的在有短路电抗法[8][9]、振动分析法[10]、超声波检测法[11]、频率响应分析法[12][法在线检测方法因其良好的测试结果重复性以及测试仪器简单、测试结析等优点，成为国内外变压器绕组变形在线检测的研究热点。频响法检测变压器绕组变形基本原理高频电压下，变压器绕组可视为一个由绕组的每匝电阻、电感以及匝间和对地电容等电气参数构成的无源线性二端口网络，其等效电路如图 1-2
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN713;TM41;TN791

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