[发明专利]变压器局部放电的相控超声定位方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于监测电力变压器局部放电位置的检测装置，属检测技术领域。

背景技术

随着生产力的发展，对电力系统运行可靠性的要求越来越高，而电力变压器是电力系统中的枢纽设备，其运行可靠性直接关系到电力系统的安全与稳定。对实际故障的统计分析表明，绝缘故障是影响变压器正常运行的主要原因，而局部放电是造成绝缘故障的重要原因。

当前，发展电力设备的状态维修已经成为一种必然趋势，而准确的局部放电定位不仅对局部放电的危害程度的评估有着重要的辅助作用，而且也可以为变压器的状态检修提供科学的指导，以便维护人员有的放矢进行设备维修，迅速排除故障，提高维修水平，同时也对改进变压器结构设计、提高制造工艺水平具有指导意义。

自20世纪80年代以来，围绕变压器局部放电检测，已有大量的基础研究与应用开发工作。目前，现有的变压器局部放电定位方法主要有电气定位法、特高频定位法和超声波定位法三种。

电气定位法是根据局部放电脉冲沿变压器绕组传播规律进行分析定位的方法。电气法确定的位置为局部放电发生的电气位置而不是几何位置，尽管目前对变压器绕组特性进行了大量研究，但是，在实际中却很少采用电气法，主要原因在于：首先，电气法现场操作复杂，其适用范围受到较大限制；第二，对变压器绕组的精确建模的难度较大，工作繁琐，通用性较差；第三，由于变压器绕组结构的复杂性和局部放电发生位置的不确定性，绕组端部的脉冲传播规律不强，定位准确性不高，而且，受现场强烈电磁干扰影响，电气法难以有效实现在线应用。

超高频测量法测量放电产生的电磁辐射，其频带在数MHz至10MHz之间。它具有灵敏度高、对外界干扰的抑制能力强以及能够反映放电脉冲真实波形等优点。对电力变压器而言，局部放电发生在变压器内的油-隔板绝缘中，由于绝缘结构的复杂性，电磁波传播时会发生多次折反射及衰减；同时，变压器箱壁也会对电磁波的传播带来不利影响，这就增加了超高频电磁波检测的难度，因此，变压器超高频局放检测技术仍处于起步阶段。

超声波定位法是根据局部放电产生的超声波传播的方向和时间来确定局放源的空间位置。超声波定位法原理简单，抗电磁干扰能力强，成本低，能直接实现几何定位。目前该方法存在的主要问题有超声传感器灵敏度很低，无法在现场有效地测到信号；其次传感器的抗电磁干扰能力较差，超声波信号常因传播途径，频率，速度等因素影响失真，而且传统超声波定位方法还局限于时域分析，精度不高，这也是从理论上及实践中迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能快速、准确确定电力变压器局部放电位置的相控超声定位方法，本发明同时还给出了定位系统。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种变压器局部放电的相控超声定位方法，它采用置于变压器上两个不同位置的相控阵超声传感器接收局放源发出的超声宽频信号，并形成阵列模型，然后应用宽频阵列信号处理算法中的宽带聚焦算法将两个相控阵超声传感器所接收的宽带信号转换成窄带信号，再应用窄带测向算法对两窄带信号分别进行波达方向估计，最后应用交叉定位算法确定局部放电的具体位置。

上述变压器局部放电的相控超声定位方法，具体操作为：

a、采用两个紧贴于变压器不同位置的相控阵超声传感器接收局放源发出的超声宽频信号；

b、采用TCT宽带聚焦算法，将不同频率下的方向矩阵A_β(f_j)变换到最优参考频率f₀上：

假设宽带信号模型如下：X(f_j)＝A_β(f_j)S(f_j)+N(f_j)  j＝1，2，…，J

式中S(f_j)为信号的数据矢量，N(f_j)为第j段接收数据噪声空间数据矩阵，

则经过聚焦矩阵处理后的信号为：T_β(f_j)X(f_j)＝A_β(f₀)S(f₀)+N(f_j)  j＝1，2，…，J