[发明专利]采用相关系数和牛顿拉夫逊法进行局部放电定位的方法

说明书

技术领域

本发明涉及采用相关系数和牛顿拉夫逊法进行局部放电定位的方法，属于电力设备局部放电检测技术领域。

背景技术

电力设备的绝缘材料是保证电力设备正常运行的重要组件，但是由于绝缘材料在强电场作用下老化或绝缘材料加工缺陷，在电力设备运行中绝缘材料内部会出现局部放电，局部放电的发展会加速绝缘材料的老化，从而导致电力设备寿命缩短，所以必须尽早发现局部放电的发生位置，有助于降低电力设备事故发生率，保证电力设备正常运行。

局部放电脉冲电流信号为ns级脉冲信号，其激发的超高频电磁波信号同样为宽频带信号，带宽从几十MHz到上GHz，通过计算多个同时采集的局部放电电磁波信号的到达时间差可以进行局部放电定位。目前基于空间电磁波信号的局部放电定位，可以通过肉眼判断计算到达时间差，也可以通过一些算法，如累积能量法确定电磁波信号的到达时间差，目前该技术在GIS局部放电定位中应用较多，也较为成熟。如果用肉眼判断时间差虽然直观，但是波头到达位置依赖于检测人员的经验，而一些算法如累积能量法又不直观，且计算复杂；将到达时间差带入到达时间差方程组计算局部放电空间位置时，往往由于到达时间差的判断或计算有误，会导致方程无解。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，针对上述问题，本发明提出了一种采用相关系数和牛顿拉夫逊法进行局部放电定位的方法，直观、较快速的到达时间差计算方法，同时采用牛顿拉夫逊法迭代求解到达时间差方程组，能够计算得到局部放电空间位置的近似解，避免由于到达时间差计算误差导致方程组无解的情况。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种采用相关系数和牛顿拉夫逊法进行局部放电定位的方法，包括以下步骤：

1)用k个传感器同时采集局部放电电磁波信号，k为大于等于2的整数；

2)计算同时采集的多个局部放电电磁波信号的相关系数，并计算到达时间差；

3)建立基于到达时间差的方程组，利用牛顿-拉夫逊法迭代求解，得到局部放电源的空间坐标。

作为优选，步骤2)中具体实现方法如下：

201)读取参考传感器与其他任意一个传感器同一时刻的测量波形wave和wave_i，波形数据长度均为N，i＝2,3,4,…,k；

202)计算两个波形的互相关系数R_1i，得到一个长度为2×N-1的序列，序列中第n个值的计算公式如下：

203)计算wave的互相关系数R，得到互相关系数中幅值最大值对应的下标N_R；

204)计算互相关系数R_1i中幅值最大点的下标值P_max与N_R的差Δdis，即

Δdis_1i＝P_max-N_R(2)

205)计算wave和wave_i的到达时间差，具体公式如下：

ΔT_1i＝Δdis/f(3)

式中f为设备的采样率，

206)重复上述步骤201)～204)，得到所有的到达时间差ΔT_1i，i＝2,3,4,…,k。

作为优选，步骤3)中具体实现方法如下：

301)建立到达时间差方程组F，见下式

式中(x,y,z)为局部放电源的空间坐标，(x₁,y₁,z₁)是参考传感器的空间坐标，(x_i,y_i,z_i)为传感器的空间坐标，i＝2,3,…,k，ΔT_1i为参考传感器相对于其他传感器的到达时间差；

302)初始化参数，具体参数包括：k个天线的位置坐标(x_i，y_i，z_i)，i＝1,2,…，k,迭代最大次数Num，收敛判据eps；

303)给定放电源的初始坐标位置S₀(x₀，y₀，z₀)；