มาตรการป้องกันการรบกวนในการทดสอบการคายประจุบางส่วน

1. แหล่งที่มาของสัญญาณรบกวน

ในความหมายกว้าง สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้ารวมถึงไม่เพียงแต่สัญญาณรบกวนที่เข้าสู่ระบบตรวจวัดผ่านตัวตรวจจับกระแสพร้อมกับสัญญาณการคายประจุบางส่วนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสัญญาณรบกวนที่ส่งผลต่อตัวระบบตรวจวัดเอง เช่น สัญญาณรบกวนที่เกิดจากการต่อกราวด์ การป้องกัน shielding และการจัดการวงจรที่ไม่เหมาะสม สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าในสถานที่จริงหมายถึงประเภทแรกโดยเฉพาะ ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นสัญญาณรบกวนแบบเป็นคาบต่อเนื่อง สัญญาณรบกวนแบบพัลส์ และสัญญาณรบกวนสีขาว (white noise) สัญญาณรบกวนแบบเป็นคาบ ได้แก่ ฮาร์มอนิกลำดับสูงของระบบ การสื่อสารแบบ carrier communication และการสื่อสารวิทยุ สัญญาณรบกวนแบบพัลส์แบ่งออกเป็นสัญญาณรบกวนแบบพัลส์เป็นคาบและสัญญาณรบกวนแบบพัลส์สุ่ม สัญญาณรบกวนแบบพัลส์เป็นคาบเกิดหลักจากกระแสกระชากความถี่สูงที่สร้างขึ้นโดยการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง สัญญาณรบกวนแบบพัลส์สุ่ม ได้แก่ การคายประจุโคโรนาบนสายไฟฟ้าแรงสูง การคายประจุบางส่วนจากอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น การคายประจุจากการทำงานของแทปเชนเจอร์ การคายประจุแบบอาร์คจากการทำงานของมอเตอร์ และการคายประจุจากศักย์ลอยตัว (floating potential) จากการสัมผัสที่ไม่ดี สัญญาณรบกวนสีขาว ได้แก่ สัญญาณรบกวนความร้อนของขดลวด สัญญาณรบกวนของกราวด์เน็ตเวิร์ก สายไฟเลี้ยง และสัญญาณรบกวนต่างๆ ที่ถูกคัปปลิงเข้าสู่สายสัญญาณรีเลย์ป้องกันของหม้อแปลง

สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้ามักจะเข้าสู่จุดวัดผ่านการคัปปลิงโดยตรงในอวกาศและการนำผ่านสายสัญญาณ จุดวัดที่แตกต่างกันมีเส้นทางการคัปปลิงของสัญญาณรบกวนและอิทธิพลต่อการวัดที่แตกต่างกัน จุดวัดที่แตกต่างกันมีประเภทและความเข้มของสัญญาณรบกวนที่แตกต่างกัน

2. วิธีการกำจัดสัญญาณรบกวนที่ใช้กันทั่วไป
การกำจัดสัญญาณรบกวนมักพิจารณาจากสามด้านเสมอ: แหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวน เส้นทางสัญญาณรบกวน และการประมวลผลสัญญาณหลังการรับสัญญาณ การหาแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนและกำจัดโดยตรงหรือตัดเส้นทางรบกวนที่เกี่ยวข้องเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพและเป็นพื้นฐานที่สุดในการแก้ปัญหาสัญญาณรบกวน แต่ต้องอาศัยการวิเคราะห์แหล่งกำเนิดและเส้นทางสัญญาณรบกวนอย่างละเอียด และโดยทั่วไปไม่允許ให้เปลี่ยนโหมดการทำงานเดิมของหม้อแปลง ดังนั้นในสองด้านนี้ สิ่งที่สามารถทำได้มักมีจำกัด จึงมีการนำเทคนิคการประมวลผลสัญญาณต่างๆ มาใช้เพื่อกำจัดสัญญาณรบกวนต่างๆ ที่ถูกคัปปลิงเข้าสู่ระบบตรวจวัดผ่านตัวตรวจจับกระแส
โดยทั่วไปแล้ว สัญญาณการคายประจุบางส่วนและสัญญาณรบกวนจะถูกแยกแยะจากด้านต่อไปนี้: เฟสของความถี่ไฟฟ้า (power frequency phase) สเปกตรัมความถี่ แอมพลิจูดพัลส์และการกระจายแอมพลิจูด ขั้วของสัญญาณ อัตราการเกิดซ้ำ และตำแหน่งทางกายภาพ เป็นต้น

ในเทคโนโลยีการป้องกันสัญญาณรบกวน มีแนวคิดที่แตกต่างกันสองแบบ:

แบบหนึ่งอิงสัญญาณแถบความถี่แคบ (โดยทั่วไป 10kHz ถึงหลายสิบ kHz) โดยรับสัญญาณผ่านตัวตรวจจับกระแสแถบแคบที่มีแถบความถี่เหมาะสมและวงจรกรองแบบผ่านแถบ (band-pass filter) เพื่อหลีกเลี่ยงสัญญาณรบกวนแบบเป็นคาบต่อเนื่องต่างๆ และปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (signal-to-noise ratio) ของสัญญาณวัด วิธีนี้เหมาะสำหรับสถานีย่อยเฉพาะแห่งเท่านั้น และไม่สะดวกในการใช้งาน นอกจากนี้ เนื่องจากสัญญาณการคายประจุบางส่วนเป็นพัลส์แบบกว้าง การวัดแบบแถบแคบจะทำให้รูปคลื่นสัญญาณบิดเบี้ยว ซึ่งไม่เอื้อต่อการประมวลผลดิจิทัลในขั้นตอนต่อไป

อีกแบบหนึ่งเป็นวิธีการประมวลผลที่อิงสัญญาณแถบความถี่กว้าง (โดยทั่วไป แถบความถี่ 10 ถึง 1000 kHz) สัญญาณที่ตรวจจับได้มีพลังงานการคายประจุบางส่วนส่วนใหญ่และสัญญาณรบกวนจำนวนมาก แต่มีอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนต่ำ ขั้นตอนการประมวลผลสำหรับสัญญาณรบกวนเหล่านี้โดยทั่วไปคือ:
ก. กำจัดสัญญาณรบกวนแบบเป็นคาบต่อเนื่อง
ข. กำจัดสัญญาณรบกวนแบบพัลส์เป็นคาบ
ค. กำจัดสัญญาณรบกวนแบบพัลส์สุ่ม ด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยีดิจิทัลและการประยุกต์ใช้วิธีการจดจำรูปแบบ (pattern recognition) ในการคายประจุบางส่วน วิธีการประมวลผลแบบนี้มักจะได้ผลลัพธ์ที่ดีกว่า ในการประมวลผลหลังการรับสัญญาณ วิธีการประมวลผลหลายวิธีมีความสอดคล้องกัน สามารถสรุปได้เป็นวิธีการประมวลผลในโดเมนความถี่และโดเมนเวลา วิธีโดเมนความถี่ใช้คุณลักษณะไม่ต่อเนื่องของสัญญาณรบกวนแบบเป็นคาบในโดเมนความถี่เพื่อประมวลผล ในขณะที่วิธีการประมวลผลโดเมนเวลาอิงคุณลักษณะไม่ต่อเนื่องของสัญญาณรบกวนแบบพัลส์ในโดเมนเวลา

เนื่องจากสัญญาณพัลส์การคายประจุบางส่วนเป็นสัญญาณที่อ่อนมาก สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าในสถานที่จริงจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดขนาดใหญ่ในผลการวัด ดังนั้นการวัดที่แม่นยำจึงทำได้ยาก เพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการวัด นอกเหนือจากมาตรการป้องกันสัญญาณรบกวนที่อธิบายไว้ข้างต้นแล้ว ระหว่างการวัดควรดำเนินมาตรการต่อไปนี้ด้วย:
อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดสอบควรใช้อุปกรณ์ที่ไม่มีฮาโล (halo) ให้มากที่สุด โดยเฉพาะหม้อแปลงทดสอบและตัวเก็บประจุคัปปลิง Ck

ตัวกรองควรมีประสิทธิภาพดี และควรทำให้แหล่งจ่ายไฟและลูปการวัดแยกจากกันในความถี่สูง

ควรเลือกเวลาทดสอบในช่วงเวลาที่มีสัญญาณรบกวนน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เช่น ในเวลากลางคืน

การจับคู่พารามิเตอร์ของลูปการวัดควรเหมาะสม และตัวเก็บประจุคัปปลิงควรมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เช่น ให้มีขนาดเล็กเท่ากับตัวเก็บประจุทดสอบ Cx เพื่อให้ประจุสามารถเคลื่อนย้ายระหว่าง Cx และ Ck ได้อย่างรวดเร็วระหว่างการเกิดการคายประจุบางส่วน

บริษัท คิงรัน ทรานสฟอร์เมอร์ อินสตรูเมนท์ จำกัด

เครื่องทดสอบหม้อแปลงเพิ่มเติมจากคิงรัน