[发明专利]基于时延估计的超高频局放信号空间定位方法

权利要求书

1.基于时延估计的超高频局放信号空间定位方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：信号采集与存储：通过四通道采集系统对天线阵列接收到的超高频局放信号进行同步触发采集，然后通过数据传输将采集到的局放信号传送到主机进行存储并处理；

步骤二：阈值设定：依据触发电平设置一定阈值；

步骤三：高阶插值的过零点确定：将超过阈值后的波形的第一个过零点作为信号的波前时刻，通过高阶插值法寻找过零点时间；

步骤四：手动校正：对于定位误差较大时，利用鼠标指定波前时刻过零点的大概位置，然后自动寻找计算第一个过零点时间；

步骤五：空间定位：根据过零点时间分别求得第1个天线与第i个天线接收到同一局放信号的时间差，并将时间差代入时延方程计算超高频局放信号的空间位置。

2.根据权利要求1所述的基于时延估计的超高频局放信号空间定位方法，其特征在于：步骤一中所述四通道采集系统在采集局放信号时均进行了滤波处理，具体方法为：将超高频局放信号的频段分成若干频段判断各频段干扰信号的幅度大小，获得干扰信号幅度最小的频段，若两个频段干扰信号幅度相同，则选择频段高的频段作为干扰信号幅度最小的频段；在干扰信号幅度最小的频段中选择信噪比最高的频点作为局放信号的接收频率。

3.根据权利要求1所述的基于时延估计的超高频局放信号空间定位方法，其特征在于：局放信号的存储遵循先进先出的原理，采集系统保留预触发的数据，当波形点满足了触发条件时，该点就被固定在存储器定义的触发点上，这时存储器变成了只进不出，直到填满存储深度为止，存储器起点到触发点这段时间记录的波形数据就是预触发数据。

4.根据权利要求1所述的基于时延估计的超高频局放信号空间定位方法，其特征在于：步骤二中所述阈值设定方法如下：

假设数据采集以第一路信号为触发信号，依据触发电平设置阀值，可设为V_t，寻找超过阀值的波形的第一个峰值，在此基础上，往后寻找第一个过零点，作为第一路信号的波前时刻；

剩余三路信号，阀值设置为k_iV_t，其中，依据该路信号幅度与第一路信号幅度比较，取k_i不同值；设四路波形的幅值为V_i，则k_i的取值为：

ki=ViV1,i=1,2,3,4.]]>

5.根据权利要求1所述的基于时延估计的超高频局放信号空间定位方法，其特征在于：步骤三中高阶插值的过零点确定方法如下：

假设采用线性插值，找到超过阀值的第一个峰值后，继续寻找，找到符号发生变化的两个采样点S[i]、S[i+1]；

假定采样间隔为t_sample，线性插值得到的过零点的时刻为：

tzero=(i+s[i]/(s[i]-s[i+1))*tsample.]]>

6.根据权利要求1所述的基于时延估计的超高频局放信号空间定位方法，其特征在于：步骤五中空间定位的具体方法如下：

假定局放信号从输变电设备某一点传播到第i个天线的时刻记为t_i，i＝1,2,...,n，设第i个天线的三维坐标为(x_i,y_i,z_i)，局放源的三维坐标为(x_s,y_s,z_s)，第1个天线接收到局放信号的时间和第i个天线接收到局放信号的时间差为t_1i，此处i＝2,...,n，由空间几何分析，可知

ct₁₂＝d₁-d₂

ct₁₃＝d₁-d₃

ct₁₄＝d₁-d₄

ct1i=d1-di---(1)]]>

式中，di=(xs-xi)2+(ys-yi)2+(zs-zi)2,]]>为放电源到第i个天线的距离，c为电磁波传播速度；通过时延估计得到t_1i，联立任意3个方程即可确定局放源的位置；

将非线性方程组(1)写成F(X)＝0的形式，其中X＝[x,y,z]^T，

F(X)=d2-d1-cΔt12d3-d1-cΔt13d4-d1-cΔt14=f1(X)f2(X)f3(X)---(2)]]>

利用牛顿迭代法求解，若牛顿迭代法不能收敛，用逐层网络搜索法选取该初值，在牛顿迭代法仍然不收敛的情况下，认为网格搜索的结果即为方程组的解。