變電站異常聲響監(jiān)測(cè)與定位方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于電學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種變電站異常聲響監(jiān)測(cè)與定位方法。該方法將局部放電產(chǎn)生的聲波信號(hào)作為檢測(cè)對(duì)象，包括聲波相控接收平面陣列傳感器，多通道同步高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，信號(hào)調(diào)理模塊，DSP數(shù)據(jù)處理模塊以及網(wǎng)絡(luò)通信模塊。其主要特征如下：1）將變電站母線區(qū)劃分為若干區(qū)域，并設(shè)置各自的幾何中心。在各自幾何中心布置一個(gè)聲波傳感器平面陣列；2）傳感器接收的信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理模塊處理之后接至多通道同步高速數(shù)據(jù)采集模塊；3）DSP模塊對(duì)聲波進(jìn)行數(shù)字波束合成，進(jìn)而計(jì)算得出放電點(diǎn)的位置；4）網(wǎng)絡(luò)通信模塊傳輸定位結(jié)果和控制指令。本發(fā)明利用相控陣技術(shù)實(shí)現(xiàn)變電站異常聲響定位，提高了精確度；DSP并行運(yùn)算處理數(shù)據(jù)，高速實(shí)效。
【專(zhuān)利說(shuō)明】變電站異常聲響監(jiān)測(cè)與定位方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種變電站異常聲響監(jiān)測(cè)與定位方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 變電站時(shí)常會(huì)有因設(shè)備連接處、絕緣支柱等放電而產(chǎn)生的異常聲響。此處放電是 指電力設(shè)備絕緣部分在足夠強(qiáng)的電場(chǎng)作用下局部范圍內(nèi)發(fā)生的放電或在電力設(shè)備連接處 因接觸不良產(chǎn)生的放電。每一次放電都會(huì)造成絕緣介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度或連接部件損傷，輕微 的放電對(duì)電力設(shè)備絕緣或連接部件的影響較小，設(shè)備性能的下降較緩；而強(qiáng)烈的放電，則會(huì) 使得絕緣強(qiáng)度或間接部件性能很快下降。這是使高壓電力設(shè)備損壞的一個(gè)重要因素。因此， 對(duì)運(yùn)行中的設(shè)備要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，當(dāng)放電超過(guò)一定程度時(shí)，應(yīng)將設(shè)備退出運(yùn)行，進(jìn)行檢修或者更 換。
[0003] 目前已有的針對(duì)單臺(tái)電氣設(shè)備的檢測(cè)和定位裝置，針對(duì)變電站母線及所連接設(shè)備 的空間聲源檢測(cè)及定位的技術(shù)尚未見(jiàn)報(bào)道。主要困難是變電站空間放電是多點(diǎn)放電，且絕 大多數(shù)放電屬于正常現(xiàn)象(如電暈)。聲波在空氣中傳播，隨著傳播距離產(chǎn)生衰減。如果簡(jiǎn) 單的使用一個(gè)聲波傳感器，故障信息將淹沒(méi)在各種正常放電產(chǎn)生的聲波信號(hào)中。因此，要實(shí) 現(xiàn)空間聲源的檢測(cè)和定位，檢測(cè)裝置必需具有空間定向檢測(cè)的能力（指向性)，即對(duì)指定的 方向具有最大的靈敏度，而對(duì)非指定方向則接受到的信號(hào)越小越好。機(jī)械旋轉(zhuǎn)也能實(shí)現(xiàn)指 向性，但是相對(duì)于相控掃描而言，其掃描速度慢3個(gè)數(shù)量級(jí)以上，而且放電具有隨機(jī)性，掃 描速度慢會(huì)導(dǎo)致信號(hào)丟失。因此為達(dá)到高精度，必須采用相控掃描。
[0004] 介質(zhì)中發(fā)生放電時(shí)，其瞬時(shí)釋放的能量將放電源周?chē)慕橘|(zhì)加熱使其蒸發(fā)，效果 就像一個(gè)小爆炸。此時(shí)放電源如同一個(gè)聲源，向外發(fā)出聲波。由于放電持續(xù)時(shí)間很短，所發(fā) 射的聲波頻譜很寬，可達(dá)到數(shù)MHz。本發(fā)明通過(guò)檢測(cè)放電產(chǎn)生的聲波信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決變電站異常聲響監(jiān)測(cè)與定位問(wèn)題，結(jié)合相控陣技術(shù)，本發(fā)明提供了一種變 電站異常聲響監(jiān)測(cè)與定位方法。
[0006] 對(duì)于等間隔排列的線陣列，其指向性函數(shù)為

【權(quán)利要求】
1. 一種變電站異常聲響監(jiān)測(cè)與定位方法，其特征是：將放電產(chǎn)生的聲波信號(hào)作為檢測(cè) 對(duì)象，包括聲波相控接收平面陣列傳感器模塊，多通道同步高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，信號(hào)調(diào)理模 塊，DSP數(shù)據(jù)處理模塊以及網(wǎng)絡(luò)通信模塊，并充分考慮排除放電以外的干擾信號(hào)；其各個(gè)模 塊之間的連接關(guān)系是：聲波相控接收傳感器平面陣列、信號(hào)調(diào)理模塊、多通道同步高速數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)、DSP數(shù)據(jù)處理模塊依次連接，網(wǎng)絡(luò)連接定位系統(tǒng)與上位機(jī)，共同完成變電站異常 聲響的在線監(jiān)測(cè)和定位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站異常聲響監(jiān)測(cè)與定位方法，其特征是：所述聲波相控 接收平面陣列傳感器，由21 X21個(gè)聲波傳感器構(gòu)成接收陣列，排列成正方形平面，傳感器 之間的距離為等距。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站異常聲響監(jiān)測(cè)與定位方法，其特征是：所述聲波傳感 器相控接收平面陣接收的信號(hào)為中心頻率40KHz，帶寬50KHz的聲波信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站異常聲響監(jiān)測(cè)與定位方法，其特征是：所述多通道同 步高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為21通道一組，共21組；每通道有一個(gè)信號(hào)調(diào)理模塊；每組共用一片 DSP ;21組DSP同步并行工作。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站異常聲響監(jiān)測(cè)與定位方法，其特征是：所述信號(hào)調(diào)理 模塊主要由帶通濾波器、前置放大器、檢波器、積分器等組成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站異常聲響監(jiān)測(cè)與定位方法，其特征是：多通道同步高 速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)信號(hào)采樣率為150KS/S。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站異常聲響監(jiān)測(cè)與定位方法，其特征是：所述放電以外 的干擾信號(hào)主要包括環(huán)境噪聲、開(kāi)關(guān)閉合和開(kāi)斷時(shí)發(fā)出的聲響、白噪聲以及由電暈引起的 干擾信號(hào)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站異常聲響監(jiān)測(cè)與定位方法，其特征是：網(wǎng)絡(luò)模塊實(shí)現(xiàn) 上位機(jī)與定位系統(tǒng)之間的通信，傳輸定位結(jié)果以及控制指令。
【文檔編號(hào)】G01R31/12GK104280718SQ201310270791
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月1日
【發(fā)明者】李衛(wèi)國(guó), 曹文彬, 高興軍, 賈鵬飛, 陳艷 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)