[發明專利]一種基于梯度逼近式干式電抗器PD源定位算法

在審

• 申請號: 202110282080.4
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113092956A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 周秀;張鵬程;田天;劉寧波;吳旭濤;李秀廣;何寧輝;劉威峰;馬云龍;羅艷;汪毅;董慎學;白濤;周建良;李辛;徐玉華;馬飛越;牛勃;倪輝;陳磊;魏瑩
• 申請（專利權）人: 國網寧夏電力有限公司電力科學研究院;國網寧夏電力有限公司石嘴山供電公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 彭艷君

本發明涉及干式電抗器PD源定位領域，具體涉及一種基于梯度逼近式干式電抗器PD源定位算法，對傳統網格搜索牛頓迭代法進行了改進，改進后的算法呈階梯式，包括階梯1和階梯2；階梯1利用網格搜索牛頓迭代法對PD源進行粗略定位；階梯2對初始定位坐標X、Y進行距離和值最小值逼近式尋優，將尋優后的X、Y回代到時差定位方程中求出Z坐標。該改進算法在一定程度上減少了Z坐標的定位誤差提高了干式電抗器的PD源定位精度。

技術領域

本發明屬于干式電抗器PD源定位領域，特別涉及一種基于梯度逼近式干式電抗器PD源定位算法。

背景技術

局部放電(Partial discharge,PD)是一種由于絕緣材料內部或絕緣表面局部電場特別集中而引起的電氣現象，PD是干式電抗器絕緣劣化的重要征兆，長期的PD會使絕緣劣化，威脅干式電抗器的安全運行，導致運行中出現故障，從而影響電力系統的安全穩定運行。通過PD的在線監測和定位，可及時發現干式電抗器內部絕緣存在的潛伏性缺陷，判斷干式電抗器內部絕緣劣化的程度，PD源位置可視化也為干式電抗器的檢修提供很大的便利，避免干式電抗器發生突發性絕緣故障。

聲、光、電、熱等物理現象和化學反應會伴隨著PD發生。隨之，檢測局部放電的方法有多種，比如超聲波檢測法、脈沖電流法、光測法、特高頻法和化學檢測法等。干式電抗器大多運行在大電流工況下，其電磁振動導致的聲信號具有很明顯的相位幅值特征，其內部存在絕緣故障時，產生的聲信號的特征也會隨之變化，因此超聲波檢測法常用于干式電抗器故障監測，其靈敏度高，設備使用簡便，可以通過對設備的逐點測量進行缺陷定位，適合應用于干式電抗器帶電巡檢和短期的在線監測。

但在實踐運用的過程中發現，超聲波檢測法對干式電抗器PD進行定位時因為各種干擾噪聲、環境狀態、測量誤差等因素的影響，在利用電力行業標準《電力變壓器PD的特高頻檢測方法》(DL/T-2016)推薦使用的網格搜索牛頓迭代算法求解PD源時差定位方程的過程中，存在干式電抗器一個PD源定位出多個坐標或無法定位的問題，定位精度不能滿足需求；而且為了讓定位裝置結構簡單、節約空間、減少成本，聲壓傳感器陣列一般布置在一個水平面上，根據網格搜索牛頓迭代算法原理，將聲壓傳感器布置在同一水平面時，在對X、Y、Z坐標進行等步尋優時，對Z的定位結果存在較大的誤差，對干式電抗器PD源定位結果不夠精確。

以上所闡述的兩個方面的原因都會降低傳統網格搜索牛頓迭代算法對干式電抗器PD源的定位精度。因此，改進現有定位算法提出具有更高精度的PD源定位算法求解干式電抗器PD源是非常有必要的。

發明內容

針對背景技術存在的問題，本發明提供一種基于梯度逼近式干式電抗器PD源定位算法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種基于梯度逼近式干式電抗器PD源定位算法，對傳統網格搜索牛頓迭代法進行改進，改進后的算法呈階梯式，包括階梯1和階梯2；階梯1利用網格搜索牛頓迭代法對PD源進行粗略定位；階梯2對初始定位坐標X、Y進行距離和值最小值逼近式尋優，將尋優后的X、Y回代到時差定位方程中求出Z坐標；包括以下步驟：

步驟1、階梯1的具體步驟：

步驟1.1、聲壓傳感器陣列接收干式電抗器PD源產生的聲信號；

步驟1.2、根據聲壓傳感器采集到的聲信號相較于參考聲壓傳感器的時間差列PD源定位時差方程：

其中，V為聲信號傳播速度，

步驟1.3、將采集的干式電抗器PD源聲信號數據代入到PD源定位時差方程形成關于變量x、y、z的系數方程矩陣；

步驟1.4、利用網格搜索牛頓迭代法對定位時差方程矩陣進行初步求解得出粗略的初始PD源的N組坐標點集P_k(X_k,Y_k)，k＝1，2，3，…；