專利名稱：一種電氣設備局部放電定位方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測電氣設備內(nèi)部局部放電位置的方法和檢測系統(tǒng)，屬檢測技術領域。
背景技術：
局部放電的檢測與精確定位對于及時發(fā)現(xiàn)電氣設備內(nèi)部的潛伏性絕緣缺陷、預防事故的發(fā)生具有重要意義。局部放電的檢測方法有多種，超聲波法因具有原理簡單、定位方便等優(yōu)點，已得到廣泛應用。但由于超聲波在變壓器內(nèi)部的傳播較為復雜，普通超聲傳感 器在某些情況下難以檢測到超聲波信號，因此相關研究中采用具有強干擾抑制能力和高空間分辨能力的超聲陣列傳感器代替單個超聲傳感器，利用陣列信號處理技術實現(xiàn)局部放電的準確定位。研究表明，陣列信號定位方法是目前電氣設備局部放電檢測的一種行之有效的手段。但現(xiàn)有的超聲陣列定位方法存在以下不足
(I)局部放電超聲陣列定位方法方面的不足。傳統(tǒng)的陣列信號測向算法一般適用于窄帶信號的測向估計，而電氣設備的局放信號是一種典型的寬帶信號，現(xiàn)有的聚焦算法運算量較大，精度不高，不適用于電氣設備局放信號的處理；
傳統(tǒng)的MUSIC測向算法收斂速度慢，且在低信噪比和小樣本條件下不能分辨空間距離比較近的信號；
傳統(tǒng)的幾何定位方法，如測向交叉定位方法和雙平臺公垂線中點定位方法原理簡單、計算方便，能在一定程度上找出局部放電源的幾何空間位置。但是，這些方法仍然存在精度不夠、誤差放大等問題。(2)局部放電超聲陣列信號去噪方法方面的不足。電氣設備運行時所處環(huán)境極其復雜，周圍存在強烈的背景噪聲，由于局放超聲信號十分微弱，常常被湮沒在強背景噪聲中，使得局部放電檢測的精度大大下降甚至造成檢測失敗。傳統(tǒng)的去噪方法對于單通道、單陣元超聲信號具有良好的去噪效果，但是，對于電氣設備局放超聲陣列定位方法而言，目前缺乏一套成熟的去噪方法，若使用傳統(tǒng)去噪方法，則陣列信號的相位差信息丟失嚴重，而這正是局放定位的關鍵數(shù)據(jù)。(3)局部放電超聲陣列傳感器設計方面的不足?，F(xiàn)有定位方法中所用的超聲陣列傳感器大都采用平面方形陣列和直線型陣列傳感器，平面方形陣列傳感器可以獲得局放源二維方位角和俯仰角信息，但由于陣元個數(shù)多，成本較高；直線型陣列傳感器原理簡單，在保證一定測向精度的同時，可以減少冗余陣元，大大降低了成本，但只能獲取局放源的一維方位信息，忽略了信號的空域特征。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足、提供一種新的電氣設備局部放電定位方法，實現(xiàn)局部放電的精確定位，同時，本發(fā)明還對超聲陣列傳感器進行了改進。本發(fā)明所述問題是以下述技術方案實現(xiàn)的
一種電氣設備局部放電定位方法，它首先利用三個超聲陣列傳感器在電氣設備的不同位置接收局部放電超聲波信號，并形成陣列模型；然后應用基于總體最小二乘法(TLS)的寬頻聚焦算法將三個超聲陣列傳感器所接收的寬帶信號轉(zhuǎn)換成窄帶信號，再采用相位匹配原理和云優(yōu)化搜索相結(jié)合的窄帶測向算法獲得局放源的方位信息，最后采用全局優(yōu)化搜索的局放源定位算法確定電氣設備局部放電的具體位置。上述電氣設備局部放電定位方法，它包括以下步驟
a、利用三個超聲陣列傳感器在電氣設備的不同位置接收局部放電超聲波信號；
b、應用基于TLS的寬頻聚焦算法將三個超聲陣列傳感器所接收的寬帶信號轉(zhuǎn)換成窄帶信號
假設 寬帶陣列 信號模型為
權(quán)利要求
1.ー種電氣設備局部放電定位方法，其特征在于，它首先利用三個超聲陣列傳感器在電氣設備的不同位置接收局部放電超聲波信號，并形成陣列模型；然后應用基于TLS的寬頻聚焦算法將三個超聲陣列傳感器所接收的寬帶信號轉(zhuǎn)換成窄帶信號，再采用相位匹配原理和云優(yōu)化搜索相結(jié)合的窄帶測向算法獲得局放源的方位信息，最后采用全局優(yōu)化搜索的局放源定位算法確定電氣設備局部放電的具體位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述電氣設備局部放電定位方法，其特征在于，它包括以下步驟 a、利用三個超聲陣列傳感器在電氣設備的不同位置接收局部放電超聲波信號； b、應用基于TLS的寬頻聚焦算法將三個超聲陣列傳感器所接收的寬帶信號轉(zhuǎn)換成窄帶信號 假設 寬帶陣列 信號模型為 式中，1(ゐ)是陣列信號的接收數(shù)據(jù)矢量；是Mx況的方向矩陣，整個寬頻帶共分為ゾ個窄帶；鞏//)為原始信號的數(shù)據(jù)矢量；為第j段接收數(shù)據(jù)噪聲空間數(shù)據(jù)矩陣, 轉(zhuǎn)換的基本步驟為 Φ估計信號的初始值，并選定參考頻率； 0利用信號的初始值，構(gòu)造各頻率點的陣列流型
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述電氣設備局部放電定位方法,其特征在于,在對超聲陣列傳感器所接收的寬帶信號進行聚焦之前，應采用基于快速獨立分量分析(FastICA)的算法對信號進行去噪，具體步驟為 ①對局放超聲陣列信號進行中心化(去均值)和白化預處理 中心化把每ー組觀測數(shù)據(jù)ろW減去其均值從而使其成為ー個均值為O的變量； 白化對混合觀測信號！な)的協(xié)方差矩陣進行特征值分解，獲得特征矢量矩陣5和以特征值為對角兀素的對角矩陣￡)，則白化后的信號為*(0 = ^^な)，其中,=Ir1^r ； ②局放超聲陣列信號的盲分離， 基于復數(shù)的FastICA算法的期望函數(shù)為
4.ー種電氣設備局部放電定位系統(tǒng)，其特征是，它包括超聲陣列傳感器(15)、多通道同歩數(shù)據(jù)采集器(16)和計算機(17)，所述超聲陣列傳感器(15)包括不銹鋼殼體(8)和安裝在不銹鋼殼體(8)內(nèi)的多個壓電陣元(7)，所述多個壓電陣元(7)排列成十字形，它們的信號接收端朝向不銹鋼殼體(8)的信號接收ロ，多個壓電陣元(7)的信號輸出端經(jīng)陣元引線(4)分別接多通道同歩數(shù)據(jù)采集器(16)的不同輸入端；所述多通道同歩數(shù)據(jù)采集器(16)的信號輸出端接計算機(17)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述電氣設備局部放電定位系統(tǒng)，其特征是，所述不銹鋼殼體(8)的信號接收口上設置有不銹鋼護膜(10)，在不銹鋼殼體(8)與壓電陣元(7)之間設置有硅橡膠填充物(9)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述電氣設備局部放電定位系統(tǒng)，其特征是，在壓電陣元(7)與陣元引線(4)之間設置有聲阻尼塊(6 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述電氣設備局部放電定位系統(tǒng)，其特征是，所述壓電陣元(7)設置九個。
全文摘要
一種電氣設備局部放電定位方法，用于對電氣設備的局部放電進行檢測和定位。其技術方案是它首先利用三個超聲陣列傳感器在電氣設備的不同位置接收局部放電超聲波信號，并形成陣列模型；然后應用基于TLS的寬頻聚焦算法將三個超聲陣列傳感器所接收的寬帶信號轉(zhuǎn)換成窄帶信號，再采用相位匹配原理和云優(yōu)化搜索相結(jié)合的窄帶測向算法獲得局放源的方位信息，最后采用基于修正遺傳算法全局優(yōu)化搜索的局放源定位算法確定電氣設備局部放電的具體位置。本發(fā)明同時還給出了一種改進的部放電定位系統(tǒng)。同傳統(tǒng)局部放電定位方法相比，本發(fā)明具有運算量小、測向精度高、定位準確、收斂速度快等優(yōu)點；所用定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，定位精度高。
文檔編號G01R31/12GK102662132SQ20121017323
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者律方成, 程述一, 謝慶 申請人:華北電力大學(保定)