[發(fā)明專利]一種基于空間譜無模糊估計的變電站局部放電定位方法

在審

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• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107942212A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于嘯;韓斌;吳世哲;楊勇志;郭永占;趙聰;李松原;劉青;鄧軍波;劉偉
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)天津市電力公司;國網(wǎng)天津市電力公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)公司;西安交通大學(xué)
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司12209
• 代理人: 王來佳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力設(shè)備局部放電檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于空間譜無模糊估計的變電站局部放電定位方法。

背景技術(shù)

敞開式變電站數(shù)量龐大，運行環(huán)境惡劣，高壓設(shè)備絕緣老化比較嚴(yán)重，局部放電問題更應(yīng)該引起關(guān)注。目前國內(nèi)外開展的局放檢測，通常將傳感器固定安裝在氣體絕緣組合電器及變壓器等核心設(shè)備上，局部放電檢測和定位主要是針對具體設(shè)備進行。而變電站中的斷路器、隔離開關(guān)、套管及電壓/電流互感器等任意高壓電力設(shè)備均可能發(fā)生局部放電，引發(fā)絕緣故障，但目前極少在這些設(shè)備上安裝局部放電監(jiān)測裝置。若能夠建立一種新型的變電站局部放電巡檢系統(tǒng)，利用較少的傳感器，對變電站全站高壓設(shè)備進行全方位的局部放電巡檢和定位，可有效提高變電站巡檢效率，并降低大規(guī)模安裝在線監(jiān)測裝置的成本。

為了縮小系統(tǒng)體積，提高局部放電檢測系統(tǒng)的巡檢效率，空間譜估計被應(yīng)用于該系統(tǒng)的定位方法中。空間譜估計是電子對抗領(lǐng)域中的一種基于陣列的測向算法，相比傳統(tǒng)的單個定向傳感器，具有靈活的波束控制、高的信號增益、極強的抗干擾能力以及高的空間超分辨能力的優(yōu)點。然而，如果陣列布置(陣元數(shù)目、陣元間距、陣列形狀)選擇不當(dāng)，將會發(fā)生測向模糊，即在空間譜圖上出現(xiàn)若干的虛假譜峰，干擾對真實譜峰的分辨，使無法對局部放電進行正常地定位。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目地在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于空間譜無模糊估計的變電站局部放電定位方法，解決測向模糊、測向精度低以及陣列尺寸過大的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種基于空間譜無模糊估計的變電站局部放電定位方法，包括以下步驟：

步驟1、選用均勻圓陣作為特高頻天線陣列；

步驟2、利用最小二乘算法對采集到的局部放電信號進行聚焦；

步驟3、采用基于四階累計量的多重信號分類算法計算局部放電源的方位角和俯仰角；

步驟4、改變天線陣列位置，確定發(fā)生局部放電的電力設(shè)備。

步驟1中所述均勻圓陣的陣元為特高頻天線，相鄰陣元的間距是相同的，間距大于局部放電信號的半波長；陣元數(shù)目大于4且不含6。

步驟2中所述聚焦是將采集系統(tǒng)采集到的寬帶局部放電信號轉(zhuǎn)化為參考頻率f₀下的窄帶信號的過程。

步驟2中所述最小二乘算法包含以下步驟：

⑴利用離散傅里葉變換方法將采集系統(tǒng)采集到的局部放電信號分散到J個頻寬較窄的頻帶上，各頻帶的中心頻率為f_j(j＝0,1…J-1)；

⑵利用下式聚焦誤差最小準(zhǔn)則選擇步驟3所述的參考頻率f₀

式中其中矩陣P_j是f_j頻點下去噪后的數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣(j＝0,1,…,J-1)，σ_i(P_j)為矩陣P_j經(jīng)奇異分解后第i列對應(yīng)的奇異值，N為陣元數(shù)目；

⑶計算聚焦矩陣T(f_j)

T(f_j)＝Q₀Q_j^H

式中，Q₀和Q_j分別為A₀A_j^H的左右奇異矢量(j＝0,1,…,J-1)，^H表示共軛轉(zhuǎn)置，陣列流型矩陣如下式：

式中f_j為各頻帶的中心頻率，τ_i為第i個陣元相對于參考陣元的時延(i＝1,2,…,N)，θ為局部放電源相對于陣列中心的方位角，為局部放電源相對陣列中心的俯仰角，^T代表轉(zhuǎn)置運算；

⑷計算聚焦后的信號X(f₀)

式中，X(f_j)為f_j頻點下的數(shù)據(jù)矩陣(j＝0,1,…J-1)。

步驟3中所述基于四階累計量的多重信號分類算法包括以下步驟：

⑴計算數(shù)據(jù)矩陣的四階累積量R₄(f₀)

式中，X(f₀)為參考頻點f₀下的數(shù)據(jù)矩陣，E表示統(tǒng)計平均，*表示共軛運算，表示Kronecker積；