專利名稱：檢測(cè)局部放電位置的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)控電子裝置的系統(tǒng)和方法，具體地講，所述系統(tǒng)和方法能檢測(cè)局部放電位置。

背景技術(shù)：
因?yàn)榉烹娫吹拇笮⊥ǔＬ《鵁o(wú)法找到，所以難以檢測(cè)和去除放電源。因此，更準(zhǔn)確地估計(jì)局部放電位置以防止電子裝置的可能崩潰被認(rèn)為是重要的方案之一。
用于估計(jì)局部放電位置的方案可大致分為使用放電產(chǎn)生的電磁放電信號(hào)的衰減的一種方案和使用電磁放電信號(hào)的到達(dá)局部放大傳感器的時(shí)間的差的一種方案。
圖1是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的檢測(cè)局部放電位置的方法的示圖。
參照?qǐng)D1，電子裝置(例如，氣體絕緣總線(GIB)10)包括中央導(dǎo)體12、配電盒14和多個(gè)局部放大傳感器16。配電盒14與中央導(dǎo)體12絕緣，并纏繞在中央導(dǎo)體12周圍。局部放大傳感器16檢測(cè)在GIB 10局部放電信號(hào)的發(fā)生。
當(dāng)在GIB 10發(fā)生局部放大時(shí)，位于局部放電位置DP附近的局部放大傳感器16可檢測(cè)強(qiáng)的局部放電信號(hào)，距局部放電位置DP遠(yuǎn)的另一局部放大傳感器16可檢測(cè)相對(duì)弱的局部放電信號(hào)。可通過在由局部放大傳感器16感測(cè)的局部放電信號(hào)的位置信號(hào)強(qiáng)度的曲線中執(zhí)行插值法來(lái)近似估計(jì)位置DP。
圖2是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的使用電磁放電信號(hào)到達(dá)局部放電傳感器的時(shí)間的差來(lái)檢測(cè)局部放電位置的方法的示圖。
在該方法中，如圖2所示，第一局部放電傳感器26和第二局部放電傳感器28安裝在待檢測(cè)的電子裝置中，以估計(jì)局部放電位置。在所述電子裝置將第一局部放電傳感器26和第二局部放電傳感器28彼此隔開預(yù)定間隔Dt。當(dāng)產(chǎn)生了局部放電時(shí)，通過第一局部放電傳感器26和第二局部放電傳感器28來(lái)檢測(cè)局部放電信號(hào)，并通過測(cè)量單元23來(lái)計(jì)算局部放電信號(hào)到達(dá)第一局部放電傳感器26和第二局部放電傳感器28的時(shí)間。到達(dá)時(shí)間根據(jù)放電傳感器16和位置DP之間的距離而變化，因此，可通過使用達(dá)到時(shí)間來(lái)計(jì)算第一局部放電傳感器26和位置DP之間的第一距離D1以及第二局部放電傳感器28和位置DP之間的距離D2。


發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題 以上描述的傳統(tǒng)方法需要多個(gè)局部放電傳感器用于估計(jì)放電位置。因此，放電傳感器需要彼此之間充分窄地被安裝，從而能夠檢測(cè)弱的放電信號(hào)。這導(dǎo)致難以例如在復(fù)雜電子裝置中安裝此類傳感器。
另一方面，當(dāng)將傳感器之間的間隔設(shè)置的寬時(shí)，可能難以將傳感器有線連接到測(cè)量單元，在將信號(hào)從傳感器發(fā)送到測(cè)量單元時(shí)信號(hào)可能衰減或失真。這可能使估計(jì)局部放電位置的方法的可靠性降低。
技術(shù)方案 本發(fā)明的一方面提供了一種通過采用單個(gè)局部放電傳感器檢測(cè)局部放電位置的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的另一方面提供了一種檢測(cè)局部放電位置的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法通過采用單個(gè)局部放電傳感器能夠提高準(zhǔn)確性。
本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供了一種檢測(cè)局部放電位置的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括局部放電傳感器，檢測(cè)電磁局部放電信號(hào)；波形監(jiān)控器，測(cè)量由局部放電傳感器檢測(cè)的局部放電信號(hào)的波形；變換模塊，變換波形，并根據(jù)每種傳輸模式劃分局部放電信號(hào)；計(jì)算模塊，通過劃分的局部放電信號(hào)的達(dá)到時(shí)間和頻率來(lái)計(jì)算局部放電傳感器和局部放電位置之間的距離。
變換模塊可具有同時(shí)分析時(shí)間和頻率的算法。
所述算法可包括STFT(短時(shí)傅里葉變換)或WT(小波變換)。
計(jì)算模塊可產(chǎn)生每種傳輸模式的信號(hào)的群速，并通過兩種傳輸模式的兩個(gè)信號(hào)的群速和所述兩個(gè)信號(hào)的達(dá)到時(shí)間的差來(lái)計(jì)算局部放電傳感器和局部放電位置之間的距離。
本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例提供了一種檢測(cè)局部放電位置的方法，所述方法包括測(cè)量局部放電信號(hào)的波形；變換波形，并根據(jù)每種傳輸模式劃分局部放電信號(hào)；通過劃分的局部放電信號(hào)的頻率來(lái)計(jì)算每種傳輸模式的信號(hào)的群速；通過兩種傳輸模式的兩個(gè)信號(hào)的群速和所述兩個(gè)信號(hào)的達(dá)到時(shí)間的差來(lái)計(jì)算局部放電位置。
劃分變換的波形的步驟可包括通過使用同時(shí)分析時(shí)間和頻率的算法來(lái)劃分局部放電信號(hào)。
可根據(jù)如下的等式1來(lái)計(jì)算群速 [等式1] 其中，“C”表示光速，“fc”表示每種模式的信號(hào)的切斷頻率，“f”表示相應(yīng)模式的信號(hào)的達(dá)到時(shí)間時(shí)的頻率。
計(jì)算局部放電位置的步驟可包括選擇第一傳輸模式和第二傳輸模式；計(jì)算第一傳輸模式和第二傳輸模式的兩個(gè)信號(hào)的達(dá)到時(shí)間的差；通過在如下的等式3中輸入達(dá)到時(shí)間的差和在達(dá)到時(shí)間時(shí)所述兩個(gè)信號(hào)的群速來(lái)計(jì)算局部放電傳感器和局部放電位置的距離 [等式3] 其中，“L”表示局部放電傳感器和局部放電位置之間的距離，“vg1”和“vg2”分別表示第一傳輸模式和第二傳輸模式的信號(hào)的群速，“Δt”表示達(dá)到時(shí)間的差。
有益效果 本發(fā)明可提供與采用多個(gè)局部放電傳感器的傳統(tǒng)方法相比在檢測(cè)局部放電位置方面進(jìn)一步提高的可靠性。
并且，由于提供了單個(gè)局部放電傳感器，所以可節(jié)省成本。



以下將參照附圖更全面地描述本發(fā)明，在附圖顯示了本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，不應(yīng)該被解釋為限于這里闡述的實(shí)施例 圖1和圖2是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的檢測(cè)局部放電位置的方法的示圖； 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的檢測(cè)局部放電位置的方法的示圖； 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的檢測(cè)局部放電位置的方法的流程圖； 圖5是顯示局部放電信號(hào)的波形的曲線圖； 圖6是顯示局部放電信號(hào)的達(dá)到時(shí)間和頻率之間的關(guān)系的曲線圖； 圖7是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的檢測(cè)局部放電位置的系統(tǒng)的示圖。

具體實(shí)施例方式 以下將參照附圖更全面地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式被實(shí)現(xiàn)，不應(yīng)該被解釋為限于這里闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例以使本公開是徹底的，并將本發(fā)明的范圍全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在附圖中，為了清晰，層和區(qū)域的大小或相對(duì)大小可被夸大。附圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的元件。以下，將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的檢測(cè)局部放電位置的方法的示圖。
即使包括配電盒32和中央導(dǎo)體34的氣體絕緣總線(GIB)作為示例性實(shí)施例中的示例被描述，但本發(fā)明并不限于此，GIB還可被應(yīng)用于各種電子裝置(例如，氣體絕緣的開關(guān)裝置、變壓器和電纜)。
參照?qǐng)D3，當(dāng)在電子裝置(例如，同軸結(jié)構(gòu)的GIB)中的局部放電位置DP發(fā)生局部放電時(shí)，以各種傳輸模式(例如，橫向電磁(TEM)模式和橫向電(TE)模式TE11、TE21、TE31和TE41)的一種總模式來(lái)產(chǎn)生電磁局部放電信號(hào)，并進(jìn)行傳播。
理論上，除了TEM模式之外的傳輸模式的信號(hào)具有它們自己的唯一切斷頻率，具有比這種切斷頻率大的頻率的電磁信號(hào)按它們的相應(yīng)模式被單獨(dú)傳輸。
根據(jù)每種模式以不同的速度傳輸信號(hào)，從而局部放電傳感器36檢測(cè)到信號(hào)的時(shí)間根據(jù)每種模式而變化。因此，可通過每種模式的信號(hào)的達(dá)到時(shí)間來(lái)估計(jì)局部放電傳感器36和局部放電位置DP之間的距離L。
當(dāng)電子裝置發(fā)生局部放電時(shí)，以光速C傳輸?shù)腡EM模式的信號(hào)被局部放電傳感器36首先檢測(cè)到。然后，其他模式的信號(hào)以群速vg傳播，并被局部放電傳感器36檢測(cè)到?？捎刹ㄐ伪O(jiān)控器38(例如，示波器)測(cè)量檢測(cè)的放電信號(hào)，因此，可根據(jù)測(cè)量的值來(lái)計(jì)算距離L。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的檢測(cè)局部放電位置的方法的流程圖。圖5是顯示局部放電信號(hào)的波形的曲線圖，圖6是顯示局部放電信號(hào)的達(dá)到時(shí)間和頻率之間的關(guān)系的曲線圖。
參照?qǐng)D4、圖5和圖6，通過使用波形監(jiān)控器38來(lái)測(cè)量由局部放電傳感器36檢測(cè)的局部放電信號(hào)的波形(步驟S1)。
局部放電信號(hào)是從圖5中示出的各種傳輸模式的信號(hào)合成的一種信號(hào)。
計(jì)算不同模式的信號(hào)的每個(gè)達(dá)到時(shí)間和每個(gè)頻率，以根據(jù)測(cè)量的波形產(chǎn)生群速(vg)(步驟S2)。
首先，在圖5的第一時(shí)間點(diǎn)52檢測(cè)到具有最快群速的TEM模式的信號(hào)。然后，在第二時(shí)間點(diǎn)54檢測(cè)到具有第二最快群速的TE11模式的信號(hào)，并將該信號(hào)與TEM模式的信號(hào)合成。
可通過以下方案來(lái)更準(zhǔn)確地計(jì)算所述信號(hào)的到達(dá)時(shí)間和頻率，所述方案可根據(jù)各種模式的達(dá)到時(shí)間和頻率來(lái)分析所述信號(hào)。
作為示例，可引入高時(shí)頻分辨率方案的方案(例如，STFT(短時(shí)傅里葉變換)和WT(小波變換))來(lái)分析局部放電信號(hào)。
可通過對(duì)如圖6所示的測(cè)量到的局部放電信號(hào)執(zhí)行STFT來(lái)獲取頻率和時(shí)間的關(guān)系?？煽闯?，可通過STFT關(guān)于每種傳輸模式來(lái)劃分局部放電信號(hào)。在第一時(shí)間點(diǎn)62到達(dá)的信號(hào)是TEM模式的一種信號(hào)，在第二時(shí)間點(diǎn)64達(dá)到的信號(hào)是TE11模式的一種信號(hào)，該信號(hào)是除了TEM模式的信號(hào)之外的第二最快信號(hào)，其中，TE11模式的信號(hào)的頻率66是668MHz。
通過使用每種傳輸模式的每個(gè)信號(hào)的達(dá)到時(shí)間和頻率來(lái)計(jì)算每個(gè)群速(步驟S3)。
TEM模式的信號(hào)以光的光速C傳播，從下面的等式1來(lái)產(chǎn)生除了TEM模式的信號(hào)之外的信號(hào)的群速vg [等式1] 其中，“fc”表示每種模式的每個(gè)信號(hào)的切斷頻率，“f”表示每種模式的每個(gè)信號(hào)在每個(gè)達(dá)到時(shí)間時(shí)的每個(gè)頻率，“C”表示光速。
可如等式2表示達(dá)到時(shí)間的差(Δt) [等式2] 其中，“t1”和“t2”分別表示第一傳輸模式和第二傳輸模式的信號(hào)的達(dá)到時(shí)間，“vg1”和“vg2”分別表示第一傳輸模式和第二傳輸模式的群速，“L”表示局部放電傳感器和放電位置(DP)之間的距離。
通過兩個(gè)傳輸模式的信號(hào)的群速和兩個(gè)傳輸模式的信號(hào)之間的達(dá)到時(shí)間差來(lái)計(jì)算放電位置DP(步驟S4)。
在等式2可看出，可通過所述群速和距離來(lái)表示達(dá)到時(shí)間的差?？赏ㄟ^等式3來(lái)計(jì)算局部放電傳感器36和放電位置DP之間距離L，所述等式3是從等式2關(guān)于“L”重寫的。
[等式3] 可通過根據(jù)每種傳輸模式劃分的局部放電信號(hào)的達(dá)到時(shí)間和在所述達(dá)到時(shí)間的頻率來(lái)計(jì)算每種傳輸模式的信號(hào)的群速。結(jié)果，可通過在簡(jiǎn)單等式中輸入兩種傳輸模式的信號(hào)的群速和兩種傳輸模式的信號(hào)之間的達(dá)到時(shí)間差來(lái)計(jì)算局部放電傳感器和局部放電位置DP之間的距離。例如，可通過使用TEM模式的信號(hào)和TE11模式的信號(hào)之間的達(dá)到時(shí)間的差以及群速來(lái)計(jì)算局部放電傳感器和局部放電位置DP之間的距離L。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，甚至可用單個(gè)局部放電傳感器來(lái)檢測(cè)局部放電位置(DP)，從而可消除一些可在采用多個(gè)局部放電傳感器的現(xiàn)有方法中出現(xiàn)的缺點(diǎn)，例如信號(hào)延遲或信號(hào)失真以及在測(cè)量區(qū)域內(nèi)的限制。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的檢測(cè)局部放電位置的系統(tǒng)的示圖。
參照?qǐng)D7，檢測(cè)系統(tǒng)70包括局部放電傳感器72、波形監(jiān)控器74、變換模塊75、計(jì)算模塊76和存儲(chǔ)單元78。局部放電傳感器72檢測(cè)局部放電信號(hào)。波形監(jiān)控器74測(cè)量由局部放電傳感器72檢測(cè)的局部放電信號(hào)的波形。變換模塊75對(duì)檢測(cè)的波形執(zhí)行變換，并根據(jù)每種傳輸模式劃分變換的波形。計(jì)算模塊76通過預(yù)定等式來(lái)計(jì)算局部放電傳感器72和局部放電位置之間的距離。存儲(chǔ)單元78將所述等式存儲(chǔ)在其中。
變換模塊75具有變換算法，所述變換算法用于將合成了多種傳輸模式的局部放電信號(hào)變換成具有高時(shí)頻分辨率的時(shí)頻分布信號(hào)。例如，可在變換模塊75中實(shí)施多種變換算法(例如，STFT(短時(shí)傅里葉變換)和WT(小波變換))中的至少一種。
可通過變換算法根據(jù)局部放電信號(hào)的達(dá)到時(shí)間和頻率來(lái)劃分局部放電信號(hào)。此時(shí)，達(dá)到時(shí)間和頻率根據(jù)局部放電信號(hào)的傳輸模式而彼此不同，從而劃分的信號(hào)可對(duì)應(yīng)于傳輸模式。
計(jì)算模塊76從變換模塊75接收兩種傳輸模式的兩個(gè)信號(hào)的頻率和達(dá)到時(shí)間，以計(jì)算兩個(gè)信號(hào)的群速，并通過達(dá)到時(shí)間的差和群速來(lái)估計(jì)局部放電位置和局部放電傳感器72之間的距離。
變換模塊75和計(jì)算模塊76可在微處理器中被編程，或用硬件實(shí)現(xiàn)。例如，變換模塊75和計(jì)算模塊76可以是可執(zhí)行其功能的半導(dǎo)體芯片或單個(gè)芯片。存儲(chǔ)單元78可以是可獨(dú)立安裝在系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器，或與變換模塊75和/或計(jì)算模塊76集成。
在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，提供了單個(gè)局部放電傳感器來(lái)檢測(cè)局部放電位置?？赏ㄟ^根據(jù)傳輸模式劃分的局部放電信號(hào)的達(dá)到時(shí)間差和所述局部放電信號(hào)的群速來(lái)估計(jì)局部放電傳感器和局部放電位置之間的距離。
本發(fā)明的示例性實(shí)施例可進(jìn)一步提供與采用多個(gè)局部放電傳感器的傳統(tǒng)方法相比在檢測(cè)局部放電位置中改進(jìn)的可靠性。
由于提供了單個(gè)局部放電傳感器，所以可節(jié)省成本。
盡管這里已參照附圖描述了本發(fā)明的說(shuō)明性的實(shí)施例，但應(yīng)該理解，本發(fā)明不應(yīng)限于這些確切的實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可做出各種其他實(shí)施例和修改。所有這種改變和修改意在被包括在權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)局部放電位置的系統(tǒng)，包括
局部放電傳感器，檢測(cè)電磁局部放電信號(hào)；
波形監(jiān)控器，測(cè)量由局部放電傳感器檢測(cè)的局部放電信號(hào)的波形；
變換模塊，變換波形，并根據(jù)每種傳輸模式劃分局部放電信號(hào)；
計(jì)算模塊，通過劃分的局部放電信號(hào)的達(dá)到時(shí)間和頻率來(lái)計(jì)算局部放電傳感器和局部放電位置之間的距離。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，
變換模塊具有同時(shí)分析時(shí)間和頻率的算法。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，
所述算法包括短時(shí)傅里葉變換算法或小波變換算法。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，
計(jì)算模塊產(chǎn)生每種傳輸模式的信號(hào)的群速，并通過兩種傳輸模式的兩個(gè)信號(hào)的群速和所述兩個(gè)信號(hào)的達(dá)到時(shí)間的差來(lái)計(jì)算局部放電傳感器和局部放電位置之間的距離。
5.一種檢測(cè)局部放電位置的方法，包括
測(cè)量局部放電信號(hào)的波形；
變換波形，并根據(jù)每種傳輸模式劃分局部放電信號(hào)；
通過劃分的局部放電信號(hào)的頻率來(lái)計(jì)算每種傳輸模式的信號(hào)的群速；
通過兩種傳輸模式的兩個(gè)信號(hào)的群速和所述兩個(gè)信號(hào)的達(dá)到時(shí)間的差來(lái)計(jì)算局部放電位置。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，劃分局部放電信號(hào)的步驟包括通過使用同時(shí)分析時(shí)間和頻率的算法來(lái)劃分局部放電信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述算法包括短時(shí)傅里葉變換算法或小波變換算法。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，
根據(jù)如下的等式1來(lái)計(jì)算群速
[等式1]
其中，“C”表示光速，“fc”表示每種模式的信號(hào)的切斷頻率，“f”表示相應(yīng)模式的信號(hào)的達(dá)到時(shí)間時(shí)的頻率。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，
計(jì)算局部放電位置的步驟包括
選擇第一傳輸模式和第二傳輸模式；
計(jì)算第一傳輸模式和第二傳輸模式的兩個(gè)信號(hào)的達(dá)到時(shí)間的差；
通過在如下的等式3中輸入達(dá)到時(shí)間的差和在達(dá)到時(shí)間時(shí)所述兩個(gè)信號(hào)的群速來(lái)計(jì)算局部放電傳感器和局部放電位置的距離
[等式3]
其中，“L”表示局部放電傳感器和局部放電位置之間的距離，“vg1”和“vg2”分別表示第一傳輸模式和第二傳輸模式的兩個(gè)信號(hào)的群速，“Δt”表示達(dá)到時(shí)間的差。
全文摘要
公開了一種檢測(cè)局部放電位置的系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)包括局部放電傳感器，檢測(cè)電磁局部放電信號(hào)；波形監(jiān)控器，測(cè)量由局部放電傳感器檢測(cè)的局部放電信號(hào)的波形；變換模塊，變換波形，并根據(jù)每種傳輸模式劃分局部放電信號(hào)；計(jì)算模塊，通過劃分的局部放電信號(hào)的達(dá)到時(shí)間和頻率來(lái)計(jì)算局部放電傳感器和局部放電位置之間的距離。
文檔編號(hào)G01R31/12GK101743484SQ200880023092
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月2日
發(fā)明者具禪根, 朱炯俊, 尹珍烈, 韓基善, 樸基濬 申請(qǐng)人:韓國(guó)電力公社