[发明专利]一种特高频无接触式局部放电定位检测装置和定位算法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统电气设备局部放电定位检测定位方法范畴，尤其是一种特高频无接触式局部放电检测定位装置和定位算法。

背景技术

局部放电检测是电力设备绝缘监测的重要内容。传统的局部放电检测方法，其测量信号的频率一般不超过1MHz。近年来，随着电子技术的发展，数字信号处理和计算机辅助系统等新技术的应用，使传统的局部放电测量得到了较快地发展，但它们是以传统的检测理论为基础的，因此仍受到传统局部放电检测技术的限制。依据荷兰KEMA实验室及英国Strathclyde大学的研究：油中及电力设备的局部放电信号上升沿很陡，其信号脉冲的持续时间较短，也就是其能激励特高频电磁信号。并且在变电站内的干扰信号多为低频干扰，因此在特高频范围内（100MHz～2.5GHz）提取局部放电产生的电磁波信号可以较好的排除外界干扰，可以极大地提高局部放电检测的可靠性和灵敏度。

超高频局部放电检测技术近年来得到了较快的发展，在一些电力设备（GIS、电机、电缆）的检测中已经得到应用。超高频检测法在电机、电缆中也有较成功的应用，有的已形成产品。

在敞开式变电站中，可以通过频响范围在100MHz～2.5GHz的天线收集信号，然后通过确定不同天线收集到同一信号的时间，利用定位算法进行局部放电的具体定位。

发明内容

一种特高频无接触式局部放电检测定位装置和定位算法，通过将该装置固定在移动装置上，实现在变电站内设备带电工况测量并定位局部放电，该装置由特高频天线传感器，数字采集单元和结果计算显示单元组成。通过采用四个超高频天线传感器同时采集接收发生局部放电的电力设备辐射到空气中的电磁波信号，从而可以得到特高频信号传播至各天线的时间差，利用时延对放电点方向进行计算。所涉及的装置和计算方法具有装置简单、计算速度快，定位准确度高等特点。

本发明的技术解决方案如下：

一种特高频无接触式局部放电定位检测装置及其定位算法,本发明特征是：本发明装置可安装在移动设备上，本发明装置由特高频天线传感器通过同轴电缆与数字采集单元连接；数字采集单元与结果计算显示单元连接；所述的特高频天线传感器频响范围为0.1～2.5GHz；所述的数字采集单元由滤波器和放大器及数字采集卡组成，采样率为10G/s；所述的结果计算显示单元对数字采样单元同步采集的信号进行计算处理，并将结果在显示屏上显示。

本发明所述的特高频天线传感器为频响范围为0.1～2.5GHz的无源双锥形天线。

本发明在特高频天线传感器底部为变长3m的等边三角形的顶点处分别放置3根天线，在其上部3m高处放置1根天线。

本发明所述的特高频天线传感器的带宽为0.1～2.5GHz，铝制；所述的特高频天线传感器采集到的信号经同轴电缆串数字所述的数字采集单元；所述的数字采集单元由滤波器、放大器和数字采集卡组成，所述的滤波器为超宽带，带宽为0.01～3GHz，所述的放大器带宽为3GHz，增益为40dB，所述的数字采集卡采样率为10GHz；所述的结果计算显示单元为便携式电脑，对信号进行计算并显示结果。

所述移动平台可以是汽车或其他可在变电站内移动的移动载物平台。

根据本发明装置的定位算法包括以下步骤：

①特高频局部放电信号同步接收处理：

将所述的装置安装在可在变电站内移动的移动平台上，启动所述的装置，在待检测的变电站内缓慢移动，当移动到变电站内的某一处是，所述的装置检测到信号时，所述的4个特高频天线传感器将接收到的信号经4根同轴电缆传输至所述的数字采集单元，经过所述的数字采集单元滤波放大并数模转换过后，传输至所述的结果计算显示单元进行计算处理和显示结果；

②特高频天线传感器采集的信号起始的确定方法：

四个特高频天线传感器采集到的信号的正半周的峰值最大值对于的时间点为信号起始时刻；

③根据两两天线间的时间差计算局放点的方向：

利用前述信号起始时刻的确定方法，不能得到四个天线接收到峰值对应的时间值，因而得到天线间的时间差值：

Δt₂₁=t₂-t₁

Δt₃₁=t₃-t₁    （1）

Δt₂₃=t₂-t₃

根据天线间的时间差值可以确定放电点的象限，再选择对应的两天线进行方位计算，计算方程为：