[發(fā)明專利]基于波形匹配的局部放電全站綜合定位方法及傳感器

在審

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• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108490318A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設計）人: 劉懷東;秦婷
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

本發(fā)明涉及電氣設備及電氣工程，為使得局放定位精度大大提高，對高壓設備進行準確的局放定位，及時排除設備絕緣故障，預防突發(fā)性事故的發(fā)生，有力于電力系統(tǒng)安全運行，本發(fā)明基于波形匹配的局部放電全站綜合定位方法及傳感器，變電站內各傳感器可能同時接收到多個放電點的放電信號脈沖，首先對不同的放電點產(chǎn)生的脈沖信號加以區(qū)分即波形匹配，并將它們存至同一個放電信號表中，接著利用全站定位綜合算法對局放位置進行計算，其中，波形匹配是通過一定比例的放大使帶匹配的兩波形峰值相同，然后將兩波形各個同時刻采樣點的數(shù)字信號值作方差運算，當方差小于一定的閾值時，即判定兩波形來自同一放電源。本發(fā)明主要應用于電氣設備局方定位場合。

技術領域

本發(fā)明涉及電氣設備及電氣工程，具體講,涉及基于波形匹配的局部放電全站綜合定位方法。

背景技術

超高壓設備故障中80％是絕緣故障，用局部放電在線監(jiān)測的方法可以將故障提前檢測出來并進行消除。在變電站內部的關鍵設備和必要構架上裝設局部放電傳感器，一旦設備發(fā)生嚴重的、危及設備安全的局部放電時，在其周圍將有多個傳感器接收到幅值大小不一的局放脈沖信號，利用局部放電信號在空間傳播的幅值衰減特性和時間延遲特性，采用局部放電定位分析技術，可以最大限度地估算局部放電的發(fā)生位置和強度等信息，可判定信號發(fā)生源是電力系統(tǒng)中的某一設備還是電暈干擾，亦或是與電力系統(tǒng)無關的干擾信號。采用該種辦法，可以運用有限的傳感器，監(jiān)測電力系統(tǒng)里的全部重要設備甚至是全部設備。

局部放電定位的基本算法有兩種：中垂線算法和三邊定位算法。

1、基于相似脈沖接收幅值的中垂線算法

中垂線算法的中心思想是設定閾值，若兩傳感器接收到的脈沖幅值差在這個閾值之內，則認為待測放電點和這兩個傳感器節(jié)點的距離相同。連接這兩個傳感器節(jié)點并作該兩線的中垂線，可以認為待測放電點在這條中垂線上。在取得多條中垂線后，計算兩兩中垂線之間的交點，把這些交點的橫縱坐標代數(shù)平均值作為待測放電點的估計位置。值得注意的是，在將某一中垂線納入?yún)⒖贾写咕€集合之前，需要對兩傳感器節(jié)點的距離進行判別，當兩節(jié)點的距離小于某一閾值時，排除這條中垂線。當兩節(jié)點距離過小時，形成的中垂線方向不具有參考價值。

圖1為中垂線算法原理圖，外部的六個點為參與定位的傳感器節(jié)點，M1、M2、M3為中垂線交點，它們橫縱坐標的平均值作為最終放電點位置(M)的橫縱坐標。

中垂線算法在存在噪聲的情況下誤差較大，原因在于中垂線算法對計入運算的傳感器節(jié)點沒有選擇。由于復雜環(huán)境因素的存在，當定位用傳感器節(jié)點距離放電點距離較大時，其接收幅值將不能夠精確反應傳感器與放電點之間的距離。而中垂線算法只對接收值的差距而不是大小進行判斷，很容易將不具有參考價值的節(jié)點數(shù)據(jù)納入算法運算。另外，中垂線算法對傳感器節(jié)點的合理分布，閾值的選取和傳感器節(jié)點的密度都有較高的要求。

2、三邊定位算法模型

三邊定位算法是通過距離待測放電點最近的幾個傳感器節(jié)點進行定位的。

當不同傳感器上所有同源脈沖被分置于M表的同一行時，從中選取峰值最大的四個點作為代入運算的點(若此四點不能滿足計算需求，可順序取入脈沖電壓幅值較大的點)。以下簡述三邊定位算法步驟如下：

1.初始化

設定方程計算迭代步長step，設定一個較小的數(shù)作為迭代結束閾值ε。

2.列方程

方程中(x_i,y_i)為傳感器節(jié)點的位置坐標，(x,y)為放電點坐標，d_i為傳感器節(jié)點到局部放電點的估算距離。

3.使用迭代法解方程