[发明专利]基于波形匹配的局部放电全站综合定位方法及传感器

说明书

本发明涉及电气设备及电气工程，为使得局放定位精度大大提高，对高压设备进行准确的局放定位，及时排除设备绝缘故障，预防突发性事故的发生，有力于电力系统安全运行，本发明基于波形匹配的局部放电全站综合定位方法及传感器，变电站内各传感器可能同时接收到多个放电点的放电信号脉冲，首先对不同的放电点产生的脉冲信号加以区分即波形匹配，并将它们存至同一个放电信号表中，接着利用全站定位综合算法对局放位置进行计算，其中，波形匹配是通过一定比例的放大使带匹配的两波形峰值相同，然后将两波形各个同时刻采样点的数字信号值作方差运算，当方差小于一定的阈值时，即判定两波形来自同一放电源。本发明主要应用于电气设备局方定位场合。

技术领域

本发明涉及电气设备及电气工程，具体讲,涉及基于波形匹配的局部放电全站综合定位方法。

背景技术

超高压设备故障中80％是绝缘故障，用局部放电在线监测的方法可以将故障提前检测出来并进行消除。在变电站内部的关键设备和必要构架上装设局部放电传感器，一旦设备发生严重的、危及设备安全的局部放电时，在其周围将有多个传感器接收到幅值大小不一的局放脉冲信号，利用局部放电信号在空间传播的幅值衰减特性和时间延迟特性，采用局部放电定位分析技术，可以最大限度地估算局部放电的发生位置和强度等信息，可判定信号发生源是电力系统中的某一设备还是电晕干扰，亦或是与电力系统无关的干扰信号。采用该种办法，可以运用有限的传感器，监测电力系统里的全部重要设备甚至是全部设备。

局部放电定位的基本算法有两种：中垂线算法和三边定位算法。

1、基于相似脉冲接收幅值的中垂线算法

中垂线算法的中心思想是设定阈值，若两传感器接收到的脉冲幅值差在这个阈值之内，则认为待测放电点和这两个传感器节点的距离相同。连接这两个传感器节点并作该两线的中垂线，可以认为待测放电点在这条中垂线上。在取得多条中垂线后，计算两两中垂线之间的交点，把这些交点的横纵坐标代数平均值作为待测放电点的估计位置。值得注意的是，在将某一中垂线纳入参考中垂线集合之前，需要对两传感器节点的距离进行判别，当两节点的距离小于某一阈值时，排除这条中垂线。当两节点距离过小时，形成的中垂线方向不具有参考价值。

图1为中垂线算法原理图，外部的六个点为参与定位的传感器节点，M1、M2、M3为中垂线交点，它们横纵坐标的平均值作为最终放电点位置(M)的横纵坐标。

中垂线算法在存在噪声的情况下误差较大，原因在于中垂线算法对计入运算的传感器节点没有选择。由于复杂环境因素的存在，当定位用传感器节点距离放电点距离较大时，其接收幅值将不能够精确反应传感器与放电点之间的距离。而中垂线算法只对接收值的差距而不是大小进行判断，很容易将不具有参考价值的节点数据纳入算法运算。另外，中垂线算法对传感器节点的合理分布，阈值的选取和传感器节点的密度都有较高的要求。

2、三边定位算法模型

三边定位算法是通过距离待测放电点最近的几个传感器节点进行定位的。

当不同传感器上所有同源脉冲被分置于M表的同一行时，从中选取峰值最大的四个点作为代入运算的点(若此四点不能满足计算需求，可顺序取入脉冲电压幅值较大的点)。以下简述三边定位算法步骤如下：

1.初始化

设定方程计算迭代步长step，设定一个较小的数作为迭代结束阈值ε。

2.列方程

方程中(x_i,y_i)为传感器节点的位置坐标，(x,y)为放电点坐标，d_i为传感器节点到局部放电点的估算距离。

3.使用迭代法解方程