[发明专利]一种电气设备局放源定位装置及定位方法

权利要求书

1.电气设备局放源定位装置，其特征在于：包括压差式矢量传感器、高频载波通信模块以及分析装置；所述压差式矢量传感器设置在电气设备绝缘油中，用于采集放电产生的超声波信息；所述高频载波通信模块用于将压差式矢量传感器传输的信息发送给分析装置；所述分析装置设置在控制室内，用于对压差式矢量传感器采集的超声波信号进行分析，得出局放源的具体位置；

所述压差式矢量传感器包括球状架构，所述球状架构内设置有六个双迭片弯曲压电陶瓷传感器(3)，六个双迭片弯曲压电陶瓷传感器(3)分别通过连接杆(2)固定连接在球状架构内；六个双迭片弯曲压电陶瓷传感器(3)到球心的距离相等；

所述六个双迭片弯曲压电陶瓷传感器分为三组，每组两个分别通过连接杆位于球状架构的同一直径上，三组双迭片弯曲压电陶瓷传感器所在直线在空间位置上两两相互垂直；

位于双迭片弯曲压电陶瓷传感器与球状架构的连接杆(2)上设置有用于采集双迭片弯曲压电陶瓷传感器数据并发送出去的数据采集模块(4)。

2.根据权利要求1所述的电气设备局放源定位装置，其特征在于：所述球状架构至少包括三个固定圆环(1)，三个固定圆环同圆心且所在平面两两相互垂直。

3.根据权利要求2所述的电气设备局放源定位装置，其特征在于：每个双迭片弯曲压电陶瓷传感器(3)分别通过两根连接杆(2)固定连接在球状架构内，位于球心处的六根连接杆(2)的内端相对接并设置在球状架构的球心，靠近球状架构外沿的六根连接杆分别固定在球状架构上。

4.根据权利要求3所述的电气设备局放源定位装置，其特征在于：所述连接杆(2)为细长型长方体杆，连接杆(2)与双迭片弯曲压电陶瓷传感器之间通过相卡装的凸三棱柱和凹三棱柱连接。

5.根据权利要求4所述的电气设备局放源定位装置，其特征在于：位于水平面上的圆环上还设置有两根固定杆，两根固定杆垂直相交于球心。

6.根据权利要求5所述的电气设备局放源定位装置，其特征在于：所述圆环、连接杆以及固定杆分别采用0.15mm厚的硅钢片薄金属片叠压而成。

7.根据权利要求1所述的电气设备局放源定位装置，其特征在于：所述高频载波通信模块采用电气设备的输电线路作为信道；位于电气设备侧的输电线路端设置有发信机，所述发信机与压差式矢量传感器通过无线或有线网络通信；位于控制室侧的输电线路端设置有收信机，所述收信机与控制室内的分析装置通过无线网络通信。

8.根据权利要求7所述的电气设备局放源定位装置，其特征在于：所述发信机侧和收信机侧分别设置有阻波器、耦合电容器和滤波器。

9.一种电气设备局放源定位方法，其特征在于，使用如权利要求1-8任一项权利所述的电气设备局放源定位装置，并按以下步骤进行：

A.在电气设备绝缘油中放入至少三个压差式矢量传感器，三个压差式矢量传感器位于不同位置；在选定的输电线路上安装与压差式矢量传感器进行通信的高频载波通信模块；在控制室内安装分析装置；

B.压差式矢量传感器采集的放电超声波信息经高频载波通信模块发送至分析装置；

C.定向：根据压差式矢量传感器采集的放电超声波信息通过计算得到X、Y、Z轴上的声压梯度以及球心处的压强即球心处的声压大小，通过式(1)至式(4)计算得到方位角θ和俯仰角完成对局放源的定位；

▽Px＝p1-p2 (2)

▽Py＝p3-p4 (3)

▽Pz＝p5-p6 (4)；

其中p1，p3，p5分别表示X、Y、Z正半轴处测量到的声压，p2，p4，p6分别表示X，Y，Z负半轴处的声压。将测量到的声压梯度做一个90度的相移处理，就得到了和声压同相位的振速信号，转换计算式如下：

其中：θ为方位角，为俯仰角，k＝ω/c，表示波数，ω表示信号角频率，c为超声波在电气设备绝缘油中的传播速度，P为压强，x(t)表示信号表达式，r为双迭片传感器中心到球心的距离。

所述坐标系按如下原则确定：

以三组双迭片弯曲压电传感器所在直线为坐标轴，其中选定水平面上一组传感器所在直线为X轴，水平面上另一组传感器所在直线为Y轴，上下一组传感器所在直线为Z轴，三个坐标轴正方向符合右手螺旋定则；

D.定位：在电气设备上建立三维坐标系，通过多个平台确定三条测向直线，再通过粒子群算法在空间上搜索一点，使这一点到三条异面直线的距离最短；该点作为局放源的具体坐标。