[发明专利]基于时延估计的超高频局放信号空间定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于时延估计的超高频局放信号空间定位方法，属于电力检测技术领域。

背景技术

局部放电(Partial Discharge，PD)信号能反映变压器绝缘的老化特征，对其定位是检测制造与安装中的缺陷、避免绝缘击穿故障的有效手段。PD信号是一个高电流窄脉冲信号，富含的频率成分相当多，超高频(UHF)电磁波具有抗干扰性强、灵敏度高和传播速度稳定等优点，检测局部放电中的UHF电磁波，将其应用于局部放电定位及故障诊断是目前的研究热点之一。

目前对变电站设备的局部放电检测和定位主要是针对气体绝缘组合开关(GIS)、变压器、容性设备等具体单一设备进行，而变电站中任意高压设备均有可能发生局部放电事故。局放空间定位改变以往对单个设备安装在线监测装置的常规做法，在全站的空间内通过超高频传感器阵列接收局部放电发出的UHF电磁波信号，用一套装置对全站设备进行局部放电的监测和预警，获取并分析整个变电站站域的放电情况。

局部放电定位中信号时延估计和定位算法是两个关键的环节。时延估计算法主要有阈值法、能量积累法和相关估计法等，当信号发生畸变时，各种方法求得时延均有较大误差。定位算法主要采用几何定位法、模拟退火法、蚂蚁算法等，但以上方法计算时间较长，而且存在可能无解。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于时延估计的超高频局放信号空间定位方法，解决现有技术中局放信号定位不准确的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：基于时延估计的超高频局放信号空间定位方法，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。

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。

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。

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=ViVl,i=1,2,3,4.]]>

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：