專利名稱：用于定位部分放電的設(shè)備與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)備與方法，用于定位部分放電，該部分放電發(fā)生在具有細長形狀的電裝置中的放電點處，并產(chǎn)生相應(yīng)電脈沖沿該裝置軸向地從該放電點向相反方向傳播。更具體地，本發(fā)明涉及通過探測/處理部分放電來診斷電力系統(tǒng)(特別是高壓系統(tǒng))的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
應(yīng)該注意，部分放電是指局限在電力系統(tǒng)的絕緣部分處的放電，并不會因此導(dǎo)致該系統(tǒng)的即時故障，而是導(dǎo)致其逐漸劣化。通過部分放電的獨特性質(zhì)，部分放電基本被局限在絕緣系統(tǒng)的缺陷的范圍內(nèi)。據(jù)此，基于探測與解讀部分放電的診斷方法是科研領(lǐng)域中最有前景和所廣泛研究的項目之一，因為處理涉及部分放電的信號使得可能探究發(fā)生放電的絕緣系統(tǒng)中的缺陷的性質(zhì)并在絕緣系統(tǒng)中定位缺陷的位置。更具體而言，本發(fā)明涉及組成用于傳輸放電脈沖(也就是說，形成使脈沖沿其傳播的路徑)的電線的具有細長形狀的電氣設(shè)備的診斷；例如，這種設(shè)備包括用于中高壓的電線、自耦變壓器或GIL (氣體絕緣傳輸線)。在這種類型的設(shè)備中，重要的是標識可能導(dǎo)致電線故障的任何缺陷，諸如，例如， 在接頭或終端或甚至在電線絕緣中的缺陷。這些缺陷一般是部分放電的點；一般而言，因此，目的是通過使用與被檢電纜耦合的合適傳感器探測相應(yīng)的部分放電來標識這些缺陷。已知數(shù)種用于定位沿電纜的放電點的方法。其中一個，被稱為反射(reflectometric)方法，包括在位于電纜一端的探測站處獲取信號，并測量在一個信號與來自電纜另一端的由該信號反射回來的信號之間經(jīng)歷的時間段。然后根據(jù)該信號在該電纜中傳播的速度計算出該信號源與探測點之間的距離。對于較長的電纜而言，這個方法并不是非常可靠的，因為在電纜上傳播的信號會被衰減到某個程度而會有在探測站處完全不能探測到它們的風(fēng)險。另一個方法包括在沿電纜的不同位置處將該電纜與多個傳感器(至少2個，一般 3個)耦合(藉此形成多個探測站)。當(dāng)傳感器中的一個處的信號超出預(yù)確定的水平時，來自不同傳感器的信號可同步地獲得；該獲取時間窗必須要足夠長以容許通過不同傳感器對傳輸中的同一個脈沖的測量。將同一個信號到達每一個傳感器的時間進行比較，可能定位沿電纜的信號源。該方法相比反射方法更為準確，但是引起一些問題。第一個問題是標識一對同源(homologous)脈沖，也就是說，可分配給同一處部分放電的并在相反方向上傳播的脈沖。應(yīng)該注意的是，在沿該設(shè)備彼此間隔開的兩個不同傳感器處探測到的一對同源脈沖的存在意味著產(chǎn)生這些脈沖的放電所發(fā)生的點位于這兩個傳感器之間。
據(jù)此，現(xiàn)有技術(shù)的解決方法(例如，US5070537或US63660%)教導(dǎo)通過絕對時間參考，例如GPS，來同步在不同傳感器處探測到的信號。這些現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備包括-與該設(shè)備在第一和第二探測站處連接，且沿該設(shè)備間隔開的第一和第二傳感器， 用于探測電信號；-與該傳感器相連接的處理單元，用于接收信號，還具有用于選擇至少一對信號的模塊，所述信號是在第一和第二傳感器中探測到的且代表一對同源脈沖(也就是說，與同一處部分放電相關(guān)并沿該裝置在相反方向上傳播的脈沖)，以及用于基于所選擇出的一對同源脈沖而計算放電點與探測站之間的距離的模塊。在現(xiàn)有技術(shù)的解決方法中，該計算模塊處理如下信息估算電纜中的脈沖傳播的速度、探測站之間的距離、以及所考慮的一對脈沖被探測到的時刻之間所經(jīng)過的時間。根據(jù)所考慮的一對脈沖被探測到的時刻之間所經(jīng)過的時間，推導(dǎo)出在一個探測站相對于另一個探測站的方向上，放電點沿電纜所偏移的量。據(jù)此，如果同時地探測到該對信號，其意味著放電點與兩個探測站之間是等距離的?；谶@個信息以及探測站之間的距離，計算模塊得到放電點與探測站之間的距
1 O然而，這些系統(tǒng)具有兩個缺點。第一個缺點應(yīng)歸于難以可靠地標識要檢查的部分放電。也就是說，在足夠短的時間段(與所估計的在設(shè)備中的脈沖傳播速度以及傳感器之間的距離相兼容)內(nèi)由相應(yīng)的傳感器探測到兩個信號這樣的事實并不能保證這些信號來自部分放電，特別是來自同一處部分放電。事實上，除了與所要標識的部分放電相對應(yīng)的目標信號之外，很多信號都可與傳感器相耦合；這些不需要的信號可包括背景噪聲或另一種性質(zhì)的干擾，或者甚至是其他部分放電(在另一個放電點或在電纜之外發(fā)生的)。所有這些信號基本都伴隨著所要探測的由部分放電產(chǎn)生的目標信號，且經(jīng)常妨礙后者被標識出(特別是如果其幅度大于所要探測的目標信號的幅度時)。為了克服這個缺點，現(xiàn)有技術(shù)的方法教導(dǎo)使用經(jīng)合適地調(diào)節(jié)的過濾傳感器及系統(tǒng)來試圖在不探測到噪聲信號的情況下探測到部分放電信號。然而，這些系統(tǒng)不可能確定所探測到的信號是否應(yīng)歸于同一處部分放電活動。另外，這些方法具有固有缺點。實際上，不可能提供為每一個環(huán)境及所有環(huán)境而優(yōu)化的傳感器，且過濾系統(tǒng)經(jīng)常是效率低下的。還有，由于將要被探測到的目標放電信號的頻率在事先是未知的，可能有將這些恰好的信號過濾出去的危險。最后，當(dāng)將要被探測的由目標部分放電活動所產(chǎn)生的信號伴隨著要被忽略的部分放電(例如因為它們位于電纜之外)所產(chǎn)生的其他信號時，存在這些信號不能由現(xiàn)在用的過濾系統(tǒng)(例如，由模擬通帶濾波器組成)選擇性地處理的危險?，F(xiàn)有的定位系統(tǒng)的第二個缺點涉及從所選擇出的一對同源脈沖中定位目標的準確性。上述所提到的現(xiàn)有技術(shù)中的方案包括處理一對同源脈沖信號之間的時間相移。在傳感器之間的距離已知時，這個時間相移允許基于脈沖傳播速度的估算而計算傳感器與放電點之間的距離。信號的這種時域比較意味著在兩個信號中標識相應(yīng)的參考點(因為兩個脈沖不是理想的，但其每一個具有自身不可忽略的隨時間的演變(development in time)。一般，將脈沖的第一個峰值(或者最高的峰值)用作處理脈沖的時間相移的基準。這可導(dǎo)致嚴重的處理誤差，因為該脈沖，在它們在該設(shè)備中傳播的過程中，與其行經(jīng)的空間成比例地變形。還有，時間相移可被儀器所感知的精度是有限制的(即使在要被比較的脈沖的參考點完美匹配的這一荒謬假設(shè)的基礎(chǔ)上)。例如，時間精度是100ns，假設(shè)脈沖以光速傳播， 則轉(zhuǎn)換到30m的精度。因此，現(xiàn)有技術(shù)中有關(guān)定位所探測到的信號的準確度的困難與缺點增加了與識別實際上與放電活動、特別是同一處部分放電相關(guān)聯(lián)的信號有關(guān)的那些困難與缺點。據(jù)此，現(xiàn)有技術(shù)的方法不保證可靠的結(jié)果且經(jīng)常是效率低下的。公開內(nèi)容本發(fā)明的一個目的是提供克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點的設(shè)備與方法。更具體地，本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)備與方法，用于以特別正確與精確的方式定位部分放電，該部分放電發(fā)生在在具有細長形狀的電氣設(shè)備中的放電點處，并產(chǎn)生相應(yīng)電脈沖軸向地沿該裝置從該放電點向相反方向傳播。此處一般地使用短語“軸向地”來表示該電脈沖沿該設(shè)備(其具有細長形狀)傳播。因此，短語“軸向地”不能被理解為僅(以及以一定程度限制地)是指帶有圓柱形狀的設(shè)備(諸如電纜，例如)的具體情況。本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于定位部分放電的設(shè)備與方法，其在標識用于定位的一對同源脈沖時是非?？煽壳曳€(wěn)健的。這些目的用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備完全實現(xiàn)，如隨附的權(quán)利要求所表征的那樣，并且， 更具體地，其特征在于處理單元，該處理單元包括用于推導(dǎo)的模塊，該模塊對于所選擇出的同源脈沖對的信號，推導(dǎo)出至少一個衰減參數(shù)，該衰減參數(shù)相關(guān)于隨脈沖從放電點到相應(yīng)探測站之間行經(jīng)的距離而變化的量，該處理單元還具有計算模塊其被設(shè)置成為所選擇出的同源脈沖對的信號而處理衰減參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的方法，其特征在于其包括如下步驟-探測由第一和第二傳感器所獲得的電脈沖，所述第一和第二傳感器在沿設(shè)備隔開的第一和第二探測站處可操作地與該設(shè)備連接，并產(chǎn)生代表脈沖波形的相應(yīng)的電信號；-選擇在第一和第二傳感器中所探測的至少一對信號，該至少一對信息代表一對同源脈沖，其與同一處部分放電相關(guān)并沿該設(shè)備在相反方向上傳播；-為該所選擇出的同源脈沖對的信號，推導(dǎo)出至少一個衰減參數(shù)，該衰減參數(shù)相關(guān)于隨脈沖從放電點到相應(yīng)探測站之間行經(jīng)的距離而變化的量；-基于對為所選擇出的同源脈沖對的信號的衰減參數(shù)的值的處理，計算放電點與探測站之間的距離。附圖簡述
根據(jù)以下結(jié)合附圖所進行的對本發(fā)明的優(yōu)選但非限制性實施例的描述，本發(fā)明的這些以及其他特征將會顯而易見，其中-

圖1示意地示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備；-圖2示意地示出根據(jù)本發(fā)明的方法。本發(fā)明優(yōu)詵實施例的具體描述圖1中的標記1表示根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。裝置1是被用于定位部分放電的裝置，該部分放電發(fā)生在具有細長形狀的電氣設(shè)備3中的放電點2處，并產(chǎn)生相應(yīng)電脈沖4沿該設(shè)備3從該放電點2向相反方向傳播。用于定位部分放電的裝置1可應(yīng)用于，例如，中高壓電纜、自耦變壓器或GIL。裝置1包括可與設(shè)備3(例如電纜)在第一探測站6處相連接的第一傳感器5。裝置1還包括可在第二探測站8處與設(shè)備3相連接的第二傳感器7。傳感器5、7被設(shè)置為探測代表放電脈沖4的波形的模擬電信號。傳感器5、7包括，例如，磁性探針、電感性或電容性的探針或者其他已知的儀器。無論什么情況，對于傳感器5、7的探測頻帶，其優(yōu)選覆蓋從約IMhz到約6GHz的頻率范圍。然而，應(yīng)該注意，由傳感器5、7和由處理單元9所限定的探測頻帶取決于設(shè)備3的類型和特性。更具體地，在設(shè)備3是電纜的情況下，對于傳感器5、7的探測頻帶，其優(yōu)選地限定小于約2MHz (或更小)的截止頻率以及大于約200MHz (或更大)的截止頻率。在設(shè)備3是GIL的情況下，對于傳感器5、7的探測頻帶，其優(yōu)選地限定小于約 300MHz (或更小)的截止頻率以及大于約5GHz (或更大)的截止頻率。優(yōu)選地，傳感器5、7是定向類型的，也就是說，它們被設(shè)置為探測脈沖4沿設(shè)備3 的傳播方向。傳感器5、7與處理單元9相連接。處理單元9被配置為接收由傳感器5、7所探測到的信號并將其數(shù)字化。在實現(xiàn)中，傳感器5、7優(yōu)選地探測代表脈沖4的波形的模擬電信號；處理單元9被設(shè)計為接收該模擬信號并產(chǎn)生代表放電脈沖4的波形的相應(yīng)數(shù)字信號。第一探測站6和第二探測站8沿設(shè)備3被間隔開。根據(jù)本發(fā)明，該裝置還包括沿設(shè)備3放置的在對應(yīng)探測站中的多于兩個的傳感
ο每一對相繼的(consecutive)傳感器5、7被設(shè)計為探測設(shè)備3在傳感器自身之間延伸的一段中的放電點2(也就是，在其處產(chǎn)生部分放電的缺陷，其進而產(chǎn)生沿設(shè)備3在相反方向上傳播的放電脈沖)處所發(fā)生的部分放電脈沖。圖1中的參考標號Z1和&分別表示自傳感器5和7到放電點2之間的距離(也就是，分別自探測站6、8的距離)。據(jù)此，存在多個傳感器則減少數(shù)個放電點2(如果有數(shù)個放電點2的話)之間的距離，還減少了用于定位它們的探測站之間的距離(也就是，其使得Z1和τ2的平均值減少了。)處理單元9包括一模塊，用于選擇在第一傳感器5和第二傳感器7中探測到的信號的，代表一對同源脈沖的至少一對信號。術(shù)語一對同源脈沖是指脈沖對4，其涉及(也就是，由其產(chǎn)生)同一處部分放電并以相反方向沿設(shè)備3傳播。據(jù)此，有利的是傳感器5、7是定向類型的。處理單元9還包括根據(jù)所選擇出的一對同源脈沖而計算放電點2與探測站6、8之間的距離的模塊(也就是，用于計算Z1和、值的模塊)。根據(jù)本發(fā)明，處理單元9還包括推導(dǎo)模塊、分離模塊、標識模塊和關(guān)聯(lián)模塊。推導(dǎo)模塊被設(shè)置為從所探測到的信號，具體地，從數(shù)字信號(代表脈沖4的波形) 推導(dǎo)出-與信號的波形(也就是，相應(yīng)的脈沖4的波形)相關(guān)聯(lián)的至少一個形狀參數(shù)；-幅度參數(shù)，其與脈沖4的幅度相關(guān)聯(lián)(例如，信號的峰值或與脈沖4的能量內(nèi)容相關(guān)聯(lián)的信號的有效值)；-相位參數(shù)，其代表當(dāng)信號被探測到的時刻所施加到電氣設(shè)備3上的電壓的相位 (假設(shè)設(shè)備3經(jīng)受交流電壓)；分離模塊被設(shè)置為將在每一個探測站中探測到的信號集合分離為相應(yīng)子集，以使每個子集的數(shù)字信號具有類似的形狀參數(shù)值。標識模塊被設(shè)置為標識與部分放電相關(guān)的被分離的信號子集。更具體地，標識模塊被設(shè)置為單獨處理的每一個信號子集統(tǒng)計地處理其幅度和相位參數(shù)值，以便其進行分類。關(guān)聯(lián)模塊被設(shè)置為在被標識為與部分放電相關(guān)的子集中，將在第一探測站6和第二探測站8中探測到的，且被類似地分類的信號子集關(guān)聯(lián)起來；因此關(guān)聯(lián)模塊被設(shè)置為推導(dǎo)出與在同一個放電點2處產(chǎn)生的脈沖相關(guān)的一對信號子集。根據(jù)本發(fā)明，用于選擇與一對同源脈沖相關(guān)的一對信號的模塊被設(shè)置為從所述一對相關(guān)聯(lián)的子集中選擇信號。用于選擇一對同源脈沖的模塊包括用于將從第一傳感器5中探測到的信號與第二傳感器7中探測到的那些信號進行同步的裝置10(這些同步裝置包括，例如，GPS系統(tǒng)或者其他本身已知的絕對參考系統(tǒng))。因此，選擇模塊被設(shè)置為選擇至少一對信號，其在相應(yīng)的傳感器中(也就是，該對信號的第一信號在第一傳感器5中被探測到，該對信號的第二信號在第二傳感器7中被探測到)在小于預(yù)確定值的單個時間段內(nèi)被探測到。在實現(xiàn)中，由于探測站6、8之間的距離是已知的(即使是大約地)，且由于脈沖4 沿設(shè)備3傳播的速度可被估算(即使是大約地)，傳輸時間T，也就是脈沖4沿設(shè)備3從第一探測站6傳播到第二探測站8 (或者反之)所需要的時間，也是已知的(或至少可大約估算出來)。因此，選擇模塊，對于屬于被標識為與部分放電活動(原發(fā)于放電點2)相關(guān)的子群(在第一傳感器5中探測到的信號子群)，且在時刻、被探測到的信號，檢查在與它相關(guān)的信號子群(也就是，在另一個傳感器7中被探測到的，且與被以類似方式分類的部分放電活動相關(guān)的信號子群)中，在落在含有時刻tl的預(yù)確定時間段內(nèi)的時刻t2時是否有信號被探測到。
優(yōu)選地，處理其中心為、且其持續(xù)時間為兩倍T的參考時間段?？刹僮鞯?，所使用的參考時間段具有時刻ti-T作為其開始時刻，具有ti+T作為其結(jié)束時刻。如果相關(guān)聯(lián)的子群(也就是，在另一個探測器7中被探測到的，且與被以類似方式分類的部分放電活動相關(guān)的信號子群)含有包括在所述參考時間段內(nèi)的時刻t2，則在時刻、和t2所探測到的信號被選中為相關(guān)于一對同源信號4。應(yīng)該注意的是，優(yōu)選地從優(yōu)選含有測量開始時的時刻的參考時刻中計算出脈沖探測時刻。因此，上述時刻、和t2對應(yīng)于參考時刻與相應(yīng)探測時刻之間所經(jīng)過的時間段。優(yōu)選地，推導(dǎo)模塊被設(shè)置為推導(dǎo)出與信號的頻率內(nèi)容相關(guān)聯(lián)的第一形狀參數(shù)，以及與信號的持續(xù)時間相關(guān)聯(lián)的第二形狀參數(shù)。優(yōu)選地，分離模塊被設(shè)置為將落在以所述第一和第二形狀參數(shù)作為坐標系的參考平面上同一區(qū)域內(nèi)的信號分類到單個子集中。因此，分離模塊被設(shè)計為將信號分類為子集，子集中脈沖4的波形一致。當(dāng)脈沖4 從將其產(chǎn)生的源行進到傳感器的時候，由于脈沖4的波形與脈沖4所經(jīng)歷的傳輸函數(shù)相關(guān)聯(lián)，所以被一起分類到單個子集中的信號可被追溯到同一個源。這使得可能將與部分放電活動相關(guān)的信號與由于噪聲或不同的部分放電活動 (也就是，在不同放電點處發(fā)生的)的信號分離開來。然而，應(yīng)該注意的是，比較在同一個傳感器中獲得的脈沖的形狀是有意義的，但是比較在不同傳感器中探測到的信號的形狀則并不重要?？紤]到這一點，可闡述標識模塊的功能。標識模塊被設(shè)計為將每個(分離的)子群中的信號分配給特定類型的源，其意味著容許將子群分類。優(yōu)選地，用于標識子集的模塊涉及根據(jù)在該子集中的信號的相位和幅度參數(shù)的值來使用模糊推理推動(motor)操作。實際上，在同一個子群中的且在以相位與幅度參數(shù)作為坐標系的平面中所表示的信號，根據(jù)軌跡(trace)而被安排，所述軌跡和產(chǎn)生與這些信號相關(guān)的脈沖的源的本質(zhì)相關(guān)聯(lián)。為了標識的目的，因此，有必要處理(統(tǒng)計地)信號子群。優(yōu)選地，標識模塊被設(shè)置為根據(jù)軌跡的形狀(由在具有相位與幅度參數(shù)作為坐標系的參考平面上的點的形式所檢測出的信號子集所定義)來分類子群。應(yīng)該注意的是，然而，如果在沒有首先將信號分離到均一組中的情況下標識信號組的話，可能存在分析含有來自不同源(由于噪聲，例如)的信號的軌跡的危險；這可能使任何形式的統(tǒng)計處理失效，使得所得到的標識不可靠。因此，裝置1容許以特別良好程度的可靠性來標識與同源脈沖對相關(guān)的信號。有利地，裝置1不要求特別準確地已知傳感器之間的距離以及設(shè)備3中的脈沖的傳播。有利地，即使在處理時間相移時有特別高程度的準確度，在不同傳感器中探測信號的時刻之間使用同步裝置10不是必須的。在實現(xiàn)中，選擇模塊(其檢查在小于預(yù)確定值的時間段內(nèi)(例如值τ)探測到的所選的脈沖4)在僅含有與發(fā)生在同一源處的部分放電相關(guān)的脈沖4的對應(yīng)信號的信號子集 (從分離與標識模塊接收到的)上操作。應(yīng)該注意的是分析信號的跡象(sign)(也就是，傳感器5、7是定向傳感器)使得可能保證所選中的信號對是與位于傳感器5、7之間的放電點2相關(guān)的，而不是與位于其外側(cè)的放電點相關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，推導(dǎo)模塊被設(shè)置為推導(dǎo)(至少對于所選擇出的一對同源脈沖的信號)至少一個衰減參數(shù)，其關(guān)聯(lián)于隨脈沖從放電點2到相應(yīng)探測站所行經(jīng)的距離而變化的量。優(yōu)選地，該衰減參數(shù)是幅度參數(shù)；這有利地使得可能避免推導(dǎo)模塊進行的進一步處理。然而，衰減參數(shù)還可包括其他量，諸如，例如，與信號的頻率內(nèi)容相鏈接的量。根據(jù)本發(fā)明，計算模塊被設(shè)置成為所選擇出的一對同源脈沖的信號而處理衰減參數(shù)值。更具體地，計算參數(shù)被設(shè)置成比較所探測到的傳感器5、7的衰減參數(shù)值。下述是基于處理衰減參數(shù)(其在本示例中是信號的幅度)來計算距離21和& (從放電點2到探測站6、8)的算法的示例。使用信號幅度作為衰減參數(shù)，一對同源脈沖的信號的幅度V1和V2分別在，例如，第一傳感器5和第二傳感器7中探測到。通過以下設(shè)定的計算式(1)可計算出理想的距離Z1和&的值。V1 = V2 · exp ( α · ζ2_ α · Z1) (1)在式(1)中，α是衰減常數(shù)。常數(shù)α可根據(jù)使用來制作電氣設(shè)備3的材料類型(且，更具體地，設(shè)備3的絕緣材料)推導(dǎo)出來(例如使用合適的表格)。式(1)表達對應(yīng)同一處部分放電并從其被原發(fā)的放電點2傳播到其被探測到的探測站6、8的脈沖4的衰減。值得注意的是量Zl+Z2是已知的，因為這就是傳感器5、7之間(也就是，探測站6、 8之間的)沿電纜的距離。這容許式(1)解出Z1和T^常數(shù)α的值還取決于信號的頻率。據(jù)此，計算模塊被設(shè)置成從來自所選擇出的同源脈沖對的信號中推導(dǎo)出通過傅里葉變換形式而變換的相應(yīng)信號，并在經(jīng)變換的信號上，為多個頻率值而處理該衰減參數(shù)值。在上述示例中，根據(jù)下面的式( 來實現(xiàn)計算模塊。V1 (ω) = V2 ( ω ) · exp ( α (ω) · ζ2_ α (ω) · Z1) (2)這有利地容許對放電點2距離探測站6和8之間的距離進行特別準確的測量，由于在頻域中已經(jīng)完成了處理，藉此獲得了多個距離值，這些距離值然后被平均。將為信號的不同經(jīng)變換項所獲得的值取平均還具有從同一個所選中的脈沖對來執(zhí)行的優(yōu)點。如果所使用的傳感器5、7和處理單元9形成寬探測帶(正如根據(jù)本發(fā)明所優(yōu)選的那樣)，那么在頻域中處理信號衰減這樣的事實是特別有利的。事實上，根據(jù)本發(fā)明，選擇模塊被設(shè)置成選擇與屬于同一個所選擇出的信號子集對的相應(yīng)脈沖4對相關(guān)的多個信號對。這有利地容許計算多個值Z1和^，此多個值對應(yīng)于將要被進一步統(tǒng)計地處理(例如，計算平均值和置信區(qū)間)的不同信號對。因此，裝置1容許對要探測的值(Z1和Z2)的統(tǒng)計平均值的兩個數(shù)量級的估算。這容許實現(xiàn)良好程度的定位可靠性及準確性，還可能將置信值分配(以特別準確、可靠的方式)給這些計算出來的值。本發(fā)明還提供了用于定位在電氣設(shè)備3中的放電點2處發(fā)生的部分放電的方法。該方法包括以下步驟-探測11由第一傳感器5和第二傳感器7獲得的電脈沖4，第一傳感器5和第二傳感器7可操作地在第一探測站6和第二探測站8處(分別)連接到設(shè)備3，第一和第二探測站沿設(shè)備3間隔排列，并產(chǎn)生代表脈沖4的波形的相應(yīng)電信號；-選擇12在第一和第二傳感器中探測到的至少一對信號，代表分別在第一傳感器 5和第二傳感器7中，在小于預(yù)確定值的同一時間段內(nèi)探測到的一對同源脈沖(也就是說， 與同一處部分放電相關(guān)且沿設(shè)備3反向傳播的脈沖)。-計算13，基于所選擇出的一對信號，計算放電點2與探測站6和8之間的距離。根據(jù)本發(fā)明，該方法在探測步驟11之后還包括以下步驟-分配14，將代表在探測到信號的時刻施加到電氣設(shè)備上的電壓的相位的相位參數(shù)值分配給每一個探測到的信號；-推導(dǎo)15，為每一個探測到的信號，推導(dǎo)至少一個與對應(yīng)該信號的脈沖4的波形相關(guān)聯(lián)的形狀參數(shù)；-推導(dǎo)16，為每一個信號，推導(dǎo)至少一個與該信號的幅度相關(guān)聯(lián)的幅度參數(shù)；-分離17，將在每個探測站探測到的信號組分離為相應(yīng)的子集，以使每個子集的信號具有類似的形狀參數(shù)值(優(yōu)選地如上結(jié)合裝置1所述)；-標識18，將信號子集標識為與部分放電相關(guān)，并根據(jù)基于幅度和相位參數(shù)而為每個單獨處理的信號子集的統(tǒng)計處理而將其分類(優(yōu)選地如上結(jié)合裝置1所述)；-關(guān)聯(lián)19，在被標識為與部分放電有關(guān)的子集內(nèi)，將在第一探測站6和第二探測站 8中探測到的，并被類似地分類的信號子集關(guān)聯(lián)起來，從而推導(dǎo)出與在同一個放電點2處產(chǎn)生的脈沖相關(guān)的一對信號子集。據(jù)此，選擇一對同源脈沖的步驟被施加到屬于所述相關(guān)聯(lián)的子集對的信號上。這樣，根據(jù)本發(fā)明的定位方法特別可靠，因為其容許特別確定且一致地選擇與同源脈沖對相關(guān)的信號。進一步，該方法特別穩(wěn)健，因為它脈沖探測時刻之間的時間相移上處理方面不需要特別的準確性(這個處理特別關(guān)鍵且不是非常準確)。優(yōu)選地，在選擇步驟前(且，更具體地，在探測步驟過程中)，本發(fā)明考慮通過絕對時間參考進行將在第一傳感器5和第二傳感器7中所探測到的信號進行同步的步驟(如上結(jié)合裝置1所述)。優(yōu)選地，分配步驟14包括，為每一個探測到的(數(shù)字)信號，推導(dǎo)出與信號的頻率內(nèi)容相關(guān)聯(lián)的第一形狀參數(shù)，以及與信號的持續(xù)時間相關(guān)聯(lián)的第二形狀參數(shù)。據(jù)此，分離步驟17包括將落在以所述第一和第二形狀參數(shù)作為坐標系的參考平面同一區(qū)域內(nèi)的所有信號分類到單個子集中。優(yōu)選地，標識步驟18涉及根據(jù)在該子集中的信號的相位與幅度參數(shù)的值來使用模糊推理驅(qū)動操作。優(yōu)選地，在標識步驟18中，根據(jù)軌跡(trace)的形狀(軌跡由在具有相位與幅度參數(shù)作為坐標系的參考平面上的點的形式所檢測出的信號子集所定義)來執(zhí)行分類。應(yīng)該注意的是分離步驟17必需在標識步驟18之前。推導(dǎo)形狀參數(shù)的步驟15必需在分離步驟17之前。分配相位參數(shù)的步驟14和推導(dǎo)幅度參數(shù)的步驟16必需在標識步驟18之前。相反，分配步驟14和推導(dǎo)步驟16必需在分離步驟17后。這樣的優(yōu)勢是，防止相位參數(shù)分配步驟14和幅度參數(shù)推導(dǎo)步驟16被施加到基于形狀參數(shù)(例如由于形狀參數(shù)采用了噪聲的典型值)而被過濾了的(且因此隨后被忽略)的任何信號子集上。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，該方法包括推導(dǎo)的步驟，至少對于所選擇出的同源脈沖對的信號推導(dǎo)至少一個衰減參數(shù)，該衰減參數(shù)關(guān)聯(lián)于隨脈沖4從放電點2到相應(yīng)探測站行進的距離而變化的量。優(yōu)選地，衰減參數(shù)是幅度參數(shù)。在這種情況下，如果為所有探測到的信號而執(zhí)行推導(dǎo)幅度參數(shù)的步驟16的話，推導(dǎo)衰減參數(shù)的進一步的步驟就不是必需的。另一方面，如果沒有執(zhí)行推導(dǎo)幅度參數(shù)的步驟16，那么推導(dǎo)衰減參數(shù)的步驟就是必需的。在這種情況下，所述推導(dǎo)衰減參數(shù)的步驟在選擇步驟12之后執(zhí)行，以節(jié)省時間與資源。在實現(xiàn)中，衰減參數(shù)的推導(dǎo)僅對于所選擇的信號是重要的。在實現(xiàn)中，還是根據(jù)本發(fā)明，計算放電點2與探測站6和8之間的距離包括處理 (也就是，比較)所選擇出的同源脈沖對的信號的衰減參數(shù)的值。在上述示例中，計算步驟包括使用基于式(1)的算法。優(yōu)選地，在頻域中處理所選擇出的同源脈沖對的(數(shù)字)信號。更具體地，從所選擇出的同源脈沖對的(數(shù)字)信號中推導(dǎo)出使用傅里葉變換而變換的相應(yīng)信號。據(jù)此，在經(jīng)變換的信號上為多個頻率值而執(zhí)行計算放電點2與探測站距離的步驟 13 (使用式(2)，例如)。因此，對于同一所選擇出的信號對(與相應(yīng)的同源脈沖4對相關(guān))，優(yōu)選地重復(fù)計算步驟13預(yù)確定次數(shù)的(對于每一個頻率值)。在這個情況下，本方法包括平均步驟20，將通過為不同頻率值而重復(fù)步驟13所計算出來的多個距離值(放電點2與探測站6和8之間)進行平均(術(shù)語平均一般被用于指用于獲得多個值的平均值的統(tǒng)計處理)。平均步驟20要求計算出來的多個值經(jīng)受統(tǒng)計處理。優(yōu)選地，為其重復(fù)步驟13的多個頻率值落在約IMHz到約IOOMHz范圍內(nèi)。優(yōu)選地，該方法包括重復(fù)選擇步驟12預(yù)確定的次數(shù)，以選擇代表多個同源脈沖對的信號并計算放電點2與探測站6和8之間的相應(yīng)的多個距離值。應(yīng)該注意的是在同對關(guān)聯(lián)子集(含有在同一部分放電活動中獲得的數(shù)據(jù))的情況下要重復(fù)選擇與不同的同源脈沖對相關(guān)的信號的選擇步驟12。據(jù)此，此處有進一步的步驟21，將對于所選擇出的不同信號對的所計算出來的距離值進行平均；所述平均步驟包括對所述值進行統(tǒng)計處理。優(yōu)選地，為不同的所選對(其經(jīng)歷了所述進一步的平均步驟21)而探測到的每一個距離值進而是將對于相應(yīng)多個頻率值而計算出來的多個距離值進行平均的步驟20 (如上所述)的結(jié)果。這優(yōu)選地轉(zhuǎn)換為定位時的穩(wěn)健與特別高的準確性(通過放電點2與探測站之間的距離值的計算求平均(meaning)，還優(yōu)選地標識了這些值上的置信區(qū)間)。因此，計算放電點2與探測站6、8之間的距離Z1和、容許定位放電點2自身的距
1 O因此，本發(fā)明提供以下優(yōu)點。用于定位設(shè)備3中的放電點2的裝置1和方法是特別可靠的，因為它們?nèi)菰S以特別可靠確定的方式來選擇與同源脈沖對相關(guān)的信號。在實現(xiàn)中，僅在僅與對應(yīng)于目標放電活動相關(guān)的脈沖中進行選擇；因此，避免了比較非均一(non-uniform)信號的風(fēng)險；也就是說，顯著減少了在選擇同源脈沖對時的誤差風(fēng)險。另外，相比與在確定探測脈沖對的時刻之間的時間相移中的不確定性，本發(fā)明所提出的選擇與同源脈沖對相關(guān)的信號是特別穩(wěn)健的，藉此也簡化了同步裝置。本發(fā)明的另一個優(yōu)點是提出了基于處理(更具體地，比較)所選信號的衰減來計算放電點2與探測站之間距離的特別有效的系統(tǒng)。這個方法，定位是特別準確且穩(wěn)健的，因為它避免了確定信號之間的時間相移中可能的誤差與不精確。進一步，本發(fā)明有利地容許在多個所計算出的值上執(zhí)行統(tǒng)計處理，且，如果必需的話，甚至在進行級聯(lián)的第二次統(tǒng)計處理，使得計算特別準確并容許對于所計算的值的置信區(qū)間的特別穩(wěn)健的標識。
權(quán)利要求
1.用于定位部分放電的方法，所述部分放電在具有細長形狀的電氣設(shè)備(3)中的放電點(2)處發(fā)生，并產(chǎn)生相應(yīng)電脈沖(4)沿所述設(shè)備C3)從所述放電點( 在相反方向上傳播，其特征在于所述方法包括以下步驟-探測(11)由第一和第二傳感器(5、7)所獲得的脈沖G)，所述第一和第二傳感器在沿所述設(shè)備(3)間隔開的第一和第二探測站(6、8)中可操作地與所述設(shè)備(3)連接，并生成代表脈沖的波形的相應(yīng)的電信號；-選擇(1 在所述第一和第二傳感器(5、7)中所探測到的至少一對信號，該對信號代表一對同源脈沖G)，與同一處部分放電相關(guān)，并沿裝置在相反方向上傳播；-對于所選擇出的同源脈沖對的信號，推導(dǎo)出至少一個衰減參數(shù)，該衰減參數(shù)關(guān)聯(lián)于隨所述脈沖(4)從放電點( 到相應(yīng)探測站處行經(jīng)的距離而變化的量；-基于對所選擇出的同源脈沖對(4)的衰減系數(shù)值的處理而計算(1 所述放電點(2) 與所述探測站(6、8)沿設(shè)備(3)的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述選擇步驟(12)、推導(dǎo)步驟和計算步驟 (13)被重復(fù)預(yù)確定的次數(shù)，用于選擇代表多個同源脈沖對(4)的信號，并計算放電點(2)與所述探測站(6、8)之間的相應(yīng)的多個距離值，還包括統(tǒng)計處理所計算出的值的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，對于所選擇出的同源脈沖對(4)的信號，推導(dǎo)出由相應(yīng)傳感器所探測到的信號的幅值，所述幅值構(gòu)成所述至少一個衰減參數(shù)。
4.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，從所選擇出的同源脈沖對的信號中推導(dǎo)出使用傅里葉變換而變換的相應(yīng)信號，為多個頻率值在經(jīng)變換的信號上實現(xiàn)放電點( 和探測站(6、8)之間的距離的計算，然后對所計算出的相應(yīng)的多個距離值進行統(tǒng)計處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在約IMhz到約IOOMHz頻率范圍內(nèi)為經(jīng)變換的信號執(zhí)行對衰減參數(shù)的處理。
6.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在選擇步驟(1 之前，包括將在所述第一傳感器( 和第二傳感器(7)中探測到的信號進行同步的步驟，對與同源脈沖(4) 相關(guān)的至少一對信號的選擇包括檢查以確認所選信號是否是在小于預(yù)確定值的同一個時間段內(nèi)在相應(yīng)傳感器(5、7)中所探測到的。
7.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在所述選擇步驟(1 之前，包括如下步驟-分配(14)，將代表在探測到信號的那個時刻所施加到所述器件C3)上的電壓的相位的相位參數(shù)值分配給每一個所探測到的信號；-推導(dǎo)(15)，為每一個信號，推導(dǎo)出與對應(yīng)脈沖的波形相關(guān)聯(lián)的至少一個形狀參數(shù)；-推導(dǎo)(16)，為每一個信號，推導(dǎo)出與對應(yīng)脈沖的幅度相關(guān)聯(lián)的至少一個幅值參數(shù)；-分離(17)，將在每一個探測站中所探測到的信號集合分離為相應(yīng)子集，以使每個子集的信號具有類似的形狀參數(shù)值；-標識(18)與部分放電相關(guān)的信號子集，并根據(jù)基于單獨考慮的每一個信號子集的幅值與相位參數(shù)的統(tǒng)計處理來對它們進行分類；-關(guān)聯(lián)(19)，在被標識為與部分放電相關(guān)的子集中，將在第一和第二探測站(6、8)中所探測到的且被類似分類的信號子集關(guān)聯(lián)起來，以便推導(dǎo)出與在同一個放電點( 產(chǎn)生的脈沖(4)相關(guān)的一對信號子集，選擇與施加到屬于相關(guān)聯(lián)子集對的信號上的同源脈沖(4)相關(guān)的所述至少一對信號的步驟(12)。
8.用于定位部分放電的裝置(1)，所述部分放電在具有細長形狀的電氣設(shè)備(3)中放電點( 處發(fā)生，并產(chǎn)生相應(yīng)電脈沖(4)沿所述設(shè)備C3)從所述放電點O)向相反方向傳播的設(shè)備(1)，所述裝置包括-在沿所述設(shè)備(3)間隔開的第一和第二探測站(6、8)中可操作地與所述裝置連接的第一和第二傳感器(5、7)，用于探測所述脈沖(4)并產(chǎn)生代表脈沖(4)的波形的相應(yīng)的電信號；-與所述傳感器(5、7)相連接的處理單元(9)，用于接收信號，并具有用于選擇至少一對信號的模塊，所述至少一對信號是在所述第一和第二傳感器(5、7)中探測到的且代表一對同源脈沖G)，該同源脈沖對與同一處部分放電相關(guān)并沿所述設(shè)備C3)在相反方向上傳播，所述處理單元還具有用于基于所選擇出的同源脈沖對(4)而計算所述放電點( 與所述探測站(6、8)之間沿設(shè)備(3)的距離的模塊，所述裝置其特征在于，所述處理單元(9)包括用于推導(dǎo)的模塊，對所選擇出的同源脈沖對(4)的信號，推導(dǎo)出至少一個衰減參數(shù)，該衰減參數(shù)關(guān)聯(lián)于隨所述脈沖(4)從所述放電點(2)到相應(yīng)探測站所行進的距離而變化的量，所述計算模塊被設(shè)置成為所選擇出的同源脈沖對(4)的信號而處理衰減參數(shù)值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于用于，所述用于選擇同源脈沖對(4)的模塊包括將在第一傳感器( 和第二傳感器(7)中探測到的信號進行同步的裝置(10)，所述選擇模塊被設(shè)置成選擇在相應(yīng)傳感器中在小于預(yù)確定值的同一個時間段內(nèi)所探測到的至少一對信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，所述計算模塊被設(shè)置成從所選擇出的同源脈沖對的信號中推導(dǎo)出經(jīng)傅里葉變換形式而變換的相應(yīng)信號，并在經(jīng)變換的信號上為多個頻率值處理衰減參數(shù)。
全文摘要
用于定位部分放電的方法，該部分放電在具有細長形狀的電氣設(shè)備(3)中的放電點(2)處發(fā)生，且產(chǎn)生相應(yīng)電脈沖(4)沿所述設(shè)備(3)從所述放電點(2)在相反方向上傳播，包括以下步驟探測(11)在連接到設(shè)備(3)并沿其間隔開的第一和第二傳感器(5，7)所獲得的脈沖(4)；為每一個所探測到的信號，推導(dǎo)(15)出相位和幅度參數(shù)；將在每一個傳感器中探測到的信號集合分離(17)到相應(yīng)子集中，子集有統(tǒng)一的脈沖波形；標識(18)與部分放電相關(guān)的信號子集并對它們進行分類；將在不同傳感器中探測到的且被類似地分類的子集關(guān)聯(lián)(19)起來，從而推導(dǎo)出與同一個放電點(2)相關(guān)的一對信號子集；對于相關(guān)聯(lián)的子集對，選擇(12)在同一個時間段內(nèi)在不同傳感器中探測到的至少一對同源脈沖(4)；和基于對所選擇出的同源脈沖對(4)而計算(13)所述放電點(2)與所述傳感器之間的距離。
文檔編號G01R31/08GK102365555SQ201080015862
公開日2012年2月29日 申請日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者A·卡瓦利尼, G·C·蒙塔納里, G·帕西尼, S·塞拉 申請人:特英普科技有限公司