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电缆接地故障查找方法电缆接地故障是电力系统中常见的故障之一，如果不及时查找和处理，会给电力系统带来严重的影响。
因此，掌握电缆接地故障的查找方法是非常重要的。
一、故障表现电缆接地故障的主要表现为电压降低、电流增大、线路发热等。
另外，当电缆接地故障发生时，会出现接地电流，这个时候，使用接地电流表可以很容易地检测到故障。
二、故障查找1. 使用绝缘电阻测试仪检测绝缘电阻在查找电缆接地故障时，首先要使用绝缘电阻测试仪检测绝缘电阻。
如果绝缘电阻低于正常范围，说明有可能存在接地故障。
但是，仅仅通过绝缘电阻测试仪无法确定故障位置，需要进一步检测。
2. 使用交流耐压测试仪检测绝缘强度在绝缘电阻测试仪检测后，如果怀疑存在接地故障，可以使用交流耐压测试仪检测绝缘强度。
交流耐压测试仪可以检测电缆绝缘层是否能够承受正常工作电压，如果不能，说明存在故障。
3. 使用接地电流测试仪检测接地电流在确定存在接地故障后，可以使用接地电流表检测接地电流大小及方向。
通过接地电流的大小和方向，可以初步确定故障位置。
4. 使用脉冲反射法检测故障位置脉冲反射法是一种常用的检测电缆接地故障位置的方法。
该方法通过在电缆一端注入脉冲信号，然后在另一端接收反射信号，通过分析反射信号的时间和幅值，可以确定故障位置。
5. 使用局部放电检测仪检测故障位置局部放电检测仪可以检测电缆中的局部放电现象，通过检测局部放电的位置和幅值，可以确定故障位置。
三、故障处理确定电缆接地故障位置后，需要对故障进行处理。
一般情况下，可以采用更换故障电缆或修复故障电缆的方式进行处理。
在更换或修复电缆时，需要注意安全，避免引起其他故障。
电缆接地故障的查找和处理需要专业人员进行，需要掌握各种检测方法和处理方法。
只有掌握这些方法，才能够快速、准确地找到故障位置，并进行有效的处理，保证电力系统的正常运行。
南瑞继保注入式转子接地保护原理嘿，朋友们，今天咱们聊聊一个有意思的话题，那就是南瑞继保的注入式转子接地保护原理。
这可不是个简单的概念，但别担心，我会把它讲得通俗易懂，像喝水一样简单。
咱们得明白什么是转子。
你知道吗，转子就像电机里的“心脏”，它负责把电能转化为机械能。
可这心脏可不是个普通的家伙，里边的结构复杂得很，转动的时候就像是在跳舞。
可是，万一它遇到点麻烦，比如接地故障，这可就不妙了，真的是“心痛”得厉害。
接地故障就像是电流在不该走的路上兜圈子，结果就可能导致设备损坏，甚至发生安全事故，想想都让人捏把汗。
南瑞继保的这个注入式转子接地保护，简单来说就是给这个“心脏”装上了一道安全锁。
这道锁是怎么工作的呢？它会监测转子上的电流。
当电流不正常，比如出现了接地故障，保护装置就会立刻“发声”，就像一个火警警报器，提醒大家有危险。
这时，保护装置就会迅速切断电源，避免更大的损失。
你看，这个过程可比平时出门前检查门锁要重要多了，关键时刻能保护好咱的“家”。
再说说这个“注入式”。
这名字听起来高大上，实际上它就是通过注入一个小信号，来监测转子的健康状况。
就像医生给你检查身体，测个血压啥的，没啥太复杂的。
通过这个小信号，保护装置就能判断出转子是不是“生病”了。
这个过程快得很，不像有些人看病排队都得等上半天。
这可不是小事，越早发现问题，越能减少损失，真的是“亡羊补牢，为时不晚”。
这种注入式的保护方式，还特别不容易受外界干扰。
你想想，如果周围有其他电气设备在工作，可能会影响到保护装置的判断能力。
但这个小家伙，特别聪明，能在嘈杂的环境中依然保持清醒，精准监测，真是个“聪明的小子”。
咱们再说说这个系统的可靠性。
转子接地保护系统可是经过严苛测试的，就像参加高考的学生，得通过层层关卡才能拿到入场券。
南瑞继保在设计上可是下了大功夫，确保这个系统在各种复杂的环境下都能稳定运行。
风吹雨打，雷电交加，它都能屹立不倒，保护我们的电机不受伤害。
小电流接地系统单相故障后的选线方法我国配电网络大多采用小电流接地方式，单相接地故障电流比较小。
在配电网中单相接地故障占线路总体故障的70%-80%，因此能够准确、可靠进行故障定位，及时找到故障线路并使故障排除，就可以提高供电可靠性。
小电流接地系统发生故障后的故障电流很小，不要求保护装置动作，允许系统继续运行1~2h，这大大提高了系统的可靠性。
但是，随着系统容量的增加，馈线增多，导致系统电容电流增大，在发生单相接地故障后，如果长时间带故障运行容易诱发持续时间长、影响面广的间歇性电弧过电压，从而损坏设备，破坏系统安全运行。
配电网中性点接地方式概括三相运行的电力系统中性点可以有多种接地方式，中性点可以直接接地，可以经某种元件接地，也可以不接地。
中性点接地方式对电力系统运行的很多方面都有影响，是一个很复杂的问题。
电力系统接地方式总体上说有两种方案，一种是大电流接地方案，另一种是小电流接地方案。
大电流接地方案是指中性点接地阻抗小，当发生单相接地故障时，故障回路中将流过很大的短路电流，要求保护装置立即动作，线路终止供电；小电流接地方案是指中性点接地阻抗非常大，发生单相接地故障时故障电流很小，保护装置不要求立即动作，系统仍可维持供电一段时间。
小电流接地系统即中性点不直接接地系统（NUGS），它包含中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统（NES），近年来还出现了电阻接地系统（NRS）。
中性点不接地系统的中性点对地是绝缘的，这样，当某一相发生接地故障时，不形成短路，只是经过线路对地电容形成容性电流通道，故障电流很小，不要求保护装置动作，允许系统继续运行1~2h。
所以，这种接地系统对于提高供电可靠性是极为有利的。
小电流接地不利的一面是当发生单相接地故障时，中性点电压将发生偏移，导致其他两相对地电压升高；另外由于没有电荷释放通道，间隙性弧光接地容易引起其他两相线路负荷积累而引起很高的过电压。
所以，不接地系统产生过电压的程度和可能性都比直接接地系统要大。
中性点经消弧线圈接地系统发生单相故障时选线不准问题分析小电流接地系统，包括中性点不接地系统，中性点经高阻接地、中性点经消弧线圈接地系统。
对于中性点不接地系统，由于不够成短路回路，我国规程规定可以继续运行1〜2个小时。
但随着线路长度增加，电容电流增大，弧光接地过电压倍数增高，长时间运行还容易造成相间短路，尤其是在中性点接地系统中，发生永久接地时，故而更有必要分开故障线路，进行检修。
但是由于中性点经消弧线圈系统具有接地故障电流小、不易燃起电弧等特点，其作用原理是补偿发生接地故障时流过中性点的容性电流，这就造成了故障电流变小的特点，给选线装置提出了技术难题，为深入剖析经消弧线圈接地系统选线不准的原因，有必要对小电流接地系统发生接地时的故障特点进行陈述。
对于中性点不直接接地系统，当发生单相接地故障时电路图如下图所示：图I中性点不接地系统示盍图从图中可以看出：1•电力系统发生单相接地时，故障线路故障相电压近于零，非故障相电压升高为线电压。
2. 非故障相线路电容电流值为原来的3倍，相位超前该相对地电压近90度。
3. 故障相零序电流最大，为非故障相零序电流之和。
对于中性点经消弧线圈接地系统，当发生单相接地故障时电路图如下图所示：图2中性点经消弧线圈接地示意图从图中可以看出，当中性点经消弧线圈接地系统，通过接地的电容电流与消弧线圈电感电流相互补偿，在发生单相接地故障时，使流过接地点的电流较小，小电流接地系统一般采用过补偿运行方式，在此种运行情况下，将与中性点不直接接地系统规律不同，故障线路与非故障线路的电流方向大致相同，幅值上也比较接近。
在以上接地故障特征的基础上，对于小电流接地系统故障选线装置，现在通用的单相接地选线方法原则上可以说就是通过故障发生时的故障特征来判断哪条线路发生了故障，这些故障特征一方面是稳态信号，一方面是暂态信号，总的来说稳态故障特征指的就是零序电流、零序电压，相位等，暂态特征指的是高次谐波，因为在发生故障时，高次谐波在故障线路与非故障线路时是不相同的，但总的来说故障电流较小，故障特征不明显是选线理论所要解决的核心问题。
1．2．1基于稳态分量的选线方法(1)零序电流比幅法当中性点不接地系统发生单相接地故障时。
流过故障线路的稳态零序电流在数值上等所有非故障线路对地电容电流之和。
故障线路上的零序电流最大，通过零序电流幅值大小比较就可以找出故障线路。
在以往实现上，采用“绝对整定值”原理，利用零序电流0I 与整定值Z I 做比较，整定值Z I 一般大于系统内任一条出线的电容电流值，如果0I 小于整定值Z I ，极化继电器不动作；如果0I 大于整定值Z I ，极化继电器动作，信号显示该回路的编号，选线完成。
但是由于系统可能存在某条线路的电容电流大于其它线路电容电流之和的情况，当这条线路发生接地故障时，就会出线拒动的情况．现在使用较多的是群体比幅法，应用微机技术采集并比较接地母线所有出线上的零序电流，将幅值最大的线路选为故障线路，由于不需设定门槛值，群体比幅法提高了检测可靠性和灵敏度，但是在母线故障时会出现误判断，并且一旦故障点出线间歇性拉弧现象，没有一个稳定的接地电流，也会导致选线失败。
对于谐振接地系统来说，由于谐振接地系统中消弧线圈补偿电流的存在，往往使故障线路电流幅值小于非故障线路，因此零序电流比幅法不适用于谐振接地系统。
(2)零序电流比相法当中性点不接地系统发生单相接地故障时，流经故障线路的稳态零序电流的方向是从线路流向母线；流经非故障线路的稳态零序电流的方向是从母线流向线路。
通过比较零序电流的方向就可以找出故障线路。
这种方法在故障点离互感器较近、线路很短、高阻接地等情况发生时，测量到的零序电压和零序电流较小，相位判别较困难，可靠性低。
对于间歇性接地故障来说，零序电流畸变严重，难以计算相位，容易出线误判。
对于谐振接地系统来说，因为在过补偿或完全补偿状态下。
故障线路的零序电流方向于非故障线路相同，因此零序电流比相法不适用于谐振接地系统。
(3)群体比幅比相法这种方法多用于中性点不接地系统，使用幅值大、波形稳定的零序电压作为参考正方向，监视零序开口电压，当零序开口电压大于电压闭锁设定值时，启动采样，进行快速傅立叶分解，按基波或五次谐波排队，取幅值较大的前三个零序电流进行比相，如果其中某个与其它两个相位相反，则为故障线，否则为母线故障嘲。
小电流接地选线装置首先通过测量母线的零序电压判断哪段母线接地,然后通过各条线路的零序电流与零序电压比较,零序电流落后零序电压90°,确定接地线路.还有一种方式是判断母线接地后,通过探索跳闸，经重合闸延时后重合闸动作，自动合上开关，当零序电压仍然存在，并表明“本线路未接地”；当零序电压不存在，并表明“本线路接地”。
只有在中性点不接或经消弧线圈接地欠补偿时故障线路与非故障线路的零序电流才不一致。
当经消弧圈过补偿时无法判别。
其次接地时利用停电后再重合是不允许的，因为造成短时停电。
对中心点不接地电网中的单相接地故障又以下结论：1、单相接地时，全系统都将出现零压；2、在非故障的元件上有零流，其数值等于本身的对地电容电流，电容性无功功率的实际方向为：母线->线路；3、故障线路上，零流为全系统非故障元件对地电容电流之和，数值一般较大，电容性无功功率的实际方向为：线路->母线；随着小电流接地自动选线不断研究和改进，微机技术和数字技术的应用，其性能在逐步提高，在不接地及消弧线圈接地系统已广泛应用。
其选线的正确率有了很大的提高。
目前了解到的选线方法压有：1、零序电压、零序电流突变量和功率方向法；（广州智光）2、残流增量及有功功率法；（北京电力设备总厂、邯郸旭辉自动化设备公司）3、并联电组法（上海思源、邯郸旭辉）4、五次谐波窄带选频，同时提取基波成分、利用相位关系判断故障线路；所有线路同时采样。
（北京新民科技发展有限公司）5、利用暂态小波分析、稳态过程谐波分析及能量分析等综合判断故障线路。
（甘肃明珠电力科技园有限公司）从上述选线方法可以看出，目前的选线装置多个判量综合分析的方法，所以使其选线正确明显提高。
小电流接地自动选线装置存在的问题：1、作为判据的信号量小，相对测量误差偏大；2、零序PT、CT的误差及长距离二次电缆引起测量误差；3 、干扰大、信噪比小；一是电磁干扰，二是系统负荷不平衡造成的零序电流和谐波电流较大；4、随机因素影响的不确定运行方式改变、电压水平、负荷电流的变化、接地故障形式和接地点过度电组的千变万化；5、小电流接地自动选线装置本身的性能不够完善。
小电流变频技术在油田电网系统电容电流测试中的研究与应用作者：何亚非李丽君孔春锋来源：《城市建设理论研究》2013年第27期摘要：本文针对油田电网10-35kV配电系统电容电流传统测试技术存在的问题与不足，提出了基于小电流变频技术测量系统电容电流的新技术，并通过在现场实际中分别采用新老技术测试得到的各类数据对比，突出新技术的优越性。
关键词：电容电流“间接法” “注入法” PT开口三角中图分类号：O361.4 文献标识码：A0 引言目前，油田10-35kV配电系统以中性点不接地或经消弧线圈接地的方式为主。
中性点不接地方式的优点是系统在经常发生的单相接地故障时，可以短时继续运行。
但是由于系统对地电容的存在，就有可能引发起间歇性弧光接地、铁磁谐振等中性点位移过电压，甚至发展为事故[1]。
设置消弧线圈即为解决此缺点的有效措施。
是否设置及如何使用消弧线圈，完全取决于系统对地的电容电流——系统电容电流。
鉴于电容电流的重要性，就有必要及时通过测量获取电网对地电容电流的大小。
这样可以提前采取措施，补偿此电容电流，防患于未然。
传统的测量配网电容电流的方法有估算法、直接法（即人为接地金属测量法）和间接法（即中性点外加电容法）等。
这些方法都要接触到一次设备，因而存在试验危险、操作繁杂，工作效率低等缺点。
小电流变频测量系统电容电流技术，又称“注入法”，完全无需触及或操作一次设备，仅是通过PT的二次辅助线圈作简单的连线、即可安全、迅速、准确地完成该系统对地电容电流的测量。
节约人力、时间，大大提高工作效率，准确性高，接近真实值。
1 传统的电容电流测量方法及存在的问题1.1 人为金属接地测量法早期采用单相金属接地测量系统电容电流，利用一个断路器来操作，它可以直接测量单相接地电容电流，但若测量期间发生两相接地，即形成了相间短路。
此法的优点是测量比较准确；缺点是危险性大，非接地相绝缘有弱点时，可能因由相电压升为线电压，绝缘击穿成相间短路故障；准备工作量大和需要退出一条线路，影响供电。
在我国6kV 至66kV 的配电网中大多采用的是小电流接地系统运行。
小电流单相接地故障在这类电网中的故障发生率较高。
当单相接地故障发生时，故障电流小于负荷电流，三相电压保持对称，系统能够继续运行。
但单相接地故障会引发两相或三相接地短路故障，严重威胁电网的安全可靠运行[1-3]。
能够迅速准确的找到故障点是继电保护工作中的关键技术。
从20世纪30年代起，国内外学者在小电流接地系统单相接地极测距方面进行了大量的研究，取得了一定的成果[4-7]。
这些研究中，主要是通过零序电流作为单相接地选线判据，这种方法适用于电缆输出端有零序电流互感器的线路。
还有一种通过向线路注入正弦信号，通过谐振频率，计算线路感抗的方法来确定故障位置，但这种方法容易受到分布电容的影响。
本文给出了一种基于S 注入法的配电网故障定位方法，这种方法对线路中的故障定位准确、可靠性高，可以有效的解决小电流接地系统中的单相接地故障定位。
1S 注入法原理分析图1所示为S 注入法的原理图。
当配电网正常运行时，U AN =U BN =U CN =U 。
当A 相短路时，U AN =0，U BN =U CN ≠0。
这时可以根据相电压的变化情况，判断故障出现在A 相，同时向A 相注入信号电流。
信号电流在A 相线路中流动，通过接地点F 入地，在A 相中产生特定频率的电磁场。
可以检测交变的电磁场来确定接地故障点F 。
这种方法适用于复杂的配电网故障定位。
图1S 注入法原理图本文对原有的S 注入法中信号和检测部分进行了改进，使系统的接线简单、效率高，可以有效的解决多分支配电网的故障定位。
2故障检测系统本文给出的S 注入法故障检测系统主要包括恒流信号和信号检测两部分。
恒流信号的作用是发出恒定频率和恒定幅值的信号电流S 注入配电网。
图2所示为由正弦信号发生器发出的正弦波信号通过编码处理、功率放大、最后将升压后的信号注入电网中。
系统中的PID 调节器可以在负载发生较大波动变化时，保证输入电网的信号电流保持频率和幅值的稳定。
信号注入法小电流接地故障保护中注入信号检测技术研究李盼盼，潘贞存，陈 青,丛 伟，施啸寒（山东大学电气工程学院，济南 250061）摘 要：针对基于信号注入法的小电流接地故障保护中注入信号由于幅值较小、干扰严重而导致检测困难的现状，研究了一种模拟滤波和数字滤波相结合的注入信号检测方法，分别设计了模拟滤波器和数字滤波器，分析了各自的传递函数特性，采用PSPICE和MATLAB分别对模拟滤波器和数字滤波器的工作特性进行了仿真，仿真结果表明，本文所研究的注入信号检测方法具有较高的灵敏度和可靠性，完全能够满足现场应用的要求。
关键词：注入信号小电流接地系统信号检测滤波器0 引言通过电压互感器的二次侧注入特殊信号进行小电流接地故障选线原理自上世纪90年代初被提出以来，已获得了较为广泛的应用。
理论上该方法具有较高的选线准确率，并能够进行故障定位。
但由于注入信号微弱，加之现场运行环境恶劣，难于准确提取出注入信号，致使容易出现误选或漏选等选线失败的现象，特别是过渡电阻较大且系统对地分布电容也较大时，对选线的准确率的影响也进一步增大。
与配网自身的高电压、大电流相比，注入信号不仅量值很小、而且能量很低，因此，能否准确、可靠的检测出注入信号，是保证选线准确率的根本。
本文设计了一种模拟滤波与数字滤波相结合的信号处理方法，通过设计不同特性的滤波器，能够可靠的将弱信号与强信号分离，并通过仿真试验验证了信号检测的效果。
1 信号注入法基本原理与注入信号的选取信号注入法是在发生单相接地故障后向系统注入特殊频率的信号，通过跟踪、检测注入信号的路径和特征来实现故障选线。
系统正常运行时，三相对称，系统中没有零序分量；线路发生金属性单相接地故障后，故障相对地电压降为零，两非故障相电压升高为线电压，零序电压升高为相电压。
此时TV的故障相一次绕组被短接，其二次绕组中也无感应电压，使TV的故障相在故障期间处于“闲置”状态。
利用这一特点，可以通过TV 的故障相二次侧将信号电流注入到故障系统中[1]。
注入信号仅在故障线路中流通，且越过接地点后注入信号不再存在，只要检测各出线中有无注入信号电流，便可找出故障线路[2]，这就是信号注入法选线的基本原理。
从TV二次侧注入的信号电流感应到一次系统中，实质上是人为增加了故障系统的零序电流，因此需保证在不影响配电系统的正常运行的前提下合理的选择注入信号的幅值和频率，并分析不同幅值频率对检测环节的影响。
1.1注入信号幅值的选取对注入信号幅值的选取首先要不影响配电系统的正常运行，其次要考虑到TV的容量有限，注入信号过大容易烧毁二次保险，另外由于信号源本身经济性的制约，注入信号源宜向系统提供幅值相对较小的信号。
具体幅值的大小还要考虑过渡电阻、系统分布电容、系统中性点接地方式、系统电压等级等诸多因素的影响，确保在极端的故障情况下也能可靠检测到注入信号电流[3]。
假设系统电压等级为10kV、TV变比为100：1，注入信号装置输出的电流为5A，则耦合到一次系统后注入信号的大小为0.05A，再经过零序TA耦合进入保护，设TA变比为50：1，最终进入保护的电流大小为1mA，此电流是未考虑其他影响因素分流前的结果。
如此微弱的信号对检测技术提出了更高的要求，如何从相差千倍以上的工频电流中提取微弱的注入信号成为了应用该原理需要解决的关键问题。
1.2注入信号频率的选取注入信号频率的选取主要取决于以下几个因素：（1）注入信号的频率必须与电网的固有频率相区分；（2）注入信号的频率不能太低，否则易受电力系统中工频和直流分量的影响，检测误差增加；注入信号的频率也不能太高，否则会使得系统容抗变大，降低检测灵敏度[4]；（3）为了满足数字滤波器的设计要求，在工频信号的一个采样周期内，对注入信号的采样点数也应为整数，且满足采样定理的要求。
在许多文献中提出了应用20Hz[4]，60Hz[5]、220Hz[6]等频率的信号。
选用20Hz主要是为了减小对地电容对注入交流信号的分流，但容易混入直流分量；60Hz 又离工频50Hz 太近，不易于信号的提取与检测；选用220Hz 主要是为了方便信号的运算与处理，但对AD 采样率的要求较高。
在实际的应用中考虑上述原因，假设AD 采样率为1600Hz ，选取注入信号的频率可选为80Hz 。
该信号的选取符合上面三个选取条件的要求，同时满足了AD 采样率和数字算法处理的要求，方便信号的运算与处理，但距工频50Hz 仍较近，因此必须设计性能足够好的滤波器。
2 注入信号的检测单元设计与工频信号相比，注入信号十分微弱，为了确保对注入信号有足够的精度，必须将工频信号衰减，并将注入信号放大到微机系统能够识别的量值，这部分工作由模拟滤波器完成。
为了进一步精确提取80Hz 的注入信号，还必须将与80Hz 频谱较为接近的信号滤掉，这部分工作则由数字滤波器完成。
模拟滤波器和数字滤波器配合工作，才能达到较好的检测效果。
2.1 模拟滤波器设计为了衰减工频信号，设计了双T 带阻滤波器，原理结构如图1（a ）所示。
图 1 双T 带阻滤波选频网络双T 网络为无源滤波器，是由一个低通电路和一个高通电路并联得到。
低通电路由两个电阻R 和一个电容2C 构成的T 形网络。
高通电路是由两个电容C 和一个电阻R/2构成T 形网络。
因此称为双T 网络。
利用星形—三角形变换原理将双T 网络简化成π型等效电路如图1（b ）所示。
其幅频特性为：()()()[]n2n 2n 313/4j /-1/-1j F ωωωωωωω+=+=z z z （1）式中RC1n =ω。
当时，，因此，就是双T 网络的特征角频率。
合理的选取RC 便可对工频实现很好的滤波效果。
n ωω=0=f v n ω带阻滤波后对工频信号进行了衰减，接下来需要对注入信号进行放大，放大电路的设计采用RC 双T 反馈选频放大电路，如图2所示。
图 2 双T 反馈选频放大电路其中双T 电路作为反馈，合理的选取RC 可以对80Hz 信号实现选频放大，滤波器选频特性与放大器放大倍数有关，倍数越大选频特性越好。
整个模拟滤波器的幅频响应特性曲线如图3所示。
图3 模拟滤波器幅频响应特性曲线图中横轴是频率（Hz ），纵轴是增益（dB ），可以看出，经过双T 带阻滤波器与反馈选频放大电路，50Hz 工频信号衰减28.984dB ，80Hz 增益为41.731dB ，即对工频衰减28倍，而对注入信号放大122倍，达到了最初设定的衰减工频放大注入信号的目的，但同时可以看到该模拟滤波器对二次谐波信号与三次谐波信号也有一定的放大作用，但放大倍数远低于80Hz 注入信号。
2.2 数字滤波器设计信号经过模拟滤波器后，虽然衰减了大部分的工频信号，但仍有少部分工频信号、放大了的谐波信号和无法滤掉的直流分量，为了进一步准确的将注入信号分离出来，首先要滤掉直流分量和各次谐波，然后经过窄带的带通滤波器，让以注入信号频率为中心的附近频带的信号通过，其它频率信号则衰减严重，达到了提取有用信号，滤除干扰信号的目的。
上述功能通过设计数字滤波器来完成。
(1)直流和谐波滤波器设计滤除直流分量和谐波可以采用最简单的差分滤波器。
设系统的采样频率为1600Hz ，对50Hz 工频信号而言一周采样32点，注入信号的频率为80Hz ，一个工频周期采样20点，差分滤波器表达式为：()()()32x n y −−=n x n （2）对于80Hz 的注入信号，其幅频响应为：() 1.92032sin2A ==πω （3）即经过差分滤波后，注入信号的幅值增大了1.9倍。
(2)带通滤波器的设计经过差分滤波后直流与谐波分量基本被滤除，剩余信号为注入信号和其他频段的干扰信号。
但若系统频率发生偏移，则差分滤波对谐波信号无法起到很好的滤除作用，剩余信号中将会出现新的不规则干扰信号。
最后的数字带通滤波器必须能对此类信号进行有效衰减。
采用FIR 滤波器进行数字带通滤波器的设计，其传递函数为()()n z n −=∑=1-N 0n h z H （4）FIR 滤波器可以对给定的频率特性直接进行设计，滤波器的系统函数只有零点，除原点外，没有极点，因此FIR 要取得好的衰减特性，一般要求传递函数的阶次要高。
用MATLAB 数字信号处理软件包所提供的Hamming 窗函数可以方便的设计出所需要的带通滤波器。
所设计的滤波器幅频响应如图4所示。
图4 FIR Hamming 窗带通滤波器的幅频特性图中滤波器的通带中心频率为80Hz ，上限频率为85Hz ，下限频率为75Hz ，滤波器阶数为200阶。
从图中可以看出，该数字滤波器对注入的80Hz 信号基本保持不变，对工频及谐波都有很好的衰减特性，其中对50Hz 、100Hz 和150Hz 信号衰减分别达到62.90dB 、63.98dB 和54.22dB ，同时对这些信号附近的信号也都具有很强的衰减能力，因此在发生频率偏移后同样也能够得到很好的滤波效果。
3仿真分析为了检验滤波器的性能进行了两组仿真试验，第一组构造了包含1V 基波、0.01V 二次谐波、0.1V 三次谐波和0.01V 直流分量的原始电压信号x 1，以及在上述信号中加入0.001V80Hz 注入信号的电压信号x 2，对这两个信号进行对比分析，比较最终的滤波效果。
第二组信号在第一组的基础上将基波、二次谐波和三次谐波信号的频率做了部分偏移分别输入的是49Hz ，98Hz 和147Hz ，得到了y 1和y 2两个信号，用来对比系统发生频率偏移后的滤波效果。
3.1模拟滤波器仿真本文采用专用电路分析仿真软件PSPICE 对设计的模拟滤波器进行仿真分析，仿真模型如图5所示。
图5 模拟滤波器仿真模型输入信号为构造的各种电源信号串联，首先经过双T 带阻滤波，之后经过两级双T 反馈选频放大电路，输出V o 进入数字滤波器。
下面对两组信号模拟滤波后的波形分别进行对比分析。
（a ）信号x 1 （b ）信号x 2图6 第一组原始输入信号对比（a ）信号x 1 经模拟滤波后 （b ）信号x 2经模拟滤波后图7 第一组信号经模拟滤波后输出的信号对比如图6所示，构造的原始信号x 2由于其中注入信号的幅值仅为1mA ，所以其波形与x 1基本无差别。
经过模拟滤波后可见图7中信号x 1主要是谐波混合信号，信号x 2中叠加了放大后的80Hz 信号，波形与x 1显著不同，说明注入信号在经过模拟滤波后已经在混合信号中占有很大的比重，达到了模拟滤波衰减工频放大注入信号的目的。
由图8可以看到，系统频率发生轻微偏移后，模拟滤波的效果与未发生偏移前差别不大，具有较好的抗频率偏移能力。
（a）信号y1 经模拟滤波后（b）信号y2经模拟滤波后图8 第二组信号经模拟滤波后输出的信号对比3.2数字滤波器仿真PSPICE将模拟滤波器的仿真结果以CSDF格式存储到文件中，在MATLAB中进行编程，对来自模拟滤波的数据进行数字滤波处理。
