一种精确获得局部放电特高频信号时差的方法技术

本发明专利技术公开了一种精确获得局部放电特高频信号时差的方法，包括步骤：(1)采用特高频传感器阵列采集局部放电特高频信号的实测值，该特高频传感器阵列具有若干个特高频传感器；(2)采用线性预测方法获得局部放电特高频信号的线性预测值；(3)基于线性预测值和与该线性预测值对应的实测值，获得线性预测误差；(4)采用幂定律对线性预测误差进行处理，以获得预测改进值；(5)基于特高频传感器对应的预测改进值，获得相关函数Rij(l)；(6)获得Rij(l)的最大值所对应变量l，该变量l则为第i个特高频传感器和第j个特高频传感器测得的局部放电特高频信号的时差。此外，本发明专利技术还公开了一种对特高频局部放电进行精确定位的方法。 1

A method for accurately obtaining the time difference of partial discharge UHF signals

The invention discloses a method for accurately obtaining the time difference between the partial discharge UHF signal, including steps: (1) the UHF sensor array is used to collect the measured values of the UHF signal of the partial discharge, and the UHF sensor array has several UHF Sensors, and (2) the local discharge UHF signal is obtained by using the linear prediction method. Linear prediction value of the number; (3) the linear prediction error is obtained based on the linear prediction value and the measured value corresponding to the linear prediction value; (4) the linear prediction error is processed with the power law to obtain the predicted improvement value; (5) the correlation function Rij (L) is obtained based on the corresponding predictive value of the UHF sensor; (6) the Rij (L) is obtained. The maximum value corresponding to the variable L is l, which is the time difference between the I UHF sensor and the partial discharge UHF signal measured by the j UHF sensor. In addition, the invention also discloses an accurate positioning method for UHF partial discharge. One

【技术实现步骤摘要】
一种精确获得局部放电特高频信号时差的方法
本专利技术涉及一种获得信号时差的方法以及基于该信号时差的定位方法，尤其涉及一种用于局部放电的获得信号时差的方法以及基于该信号时差的定位方法。
技术介绍
局部放电会引起电力设备的绝缘劣化，导致设备故障，因此对局部放电的检测及定位有很大实际意义。基于特高频信号的局部放电定位方法抗干扰性能较好，特别适合应用于现场检测。虽然可以利用局部放电特高频信号到达不同特高频传感器的时差构建位置方程，从而实现局部放电源定位，但是在实际应用中却存在巨大困难，例如由于电磁波在空气中以光速传播，如果要求局部放电定位误差在1米以下，则需要使得局部放电特高频信号的时差误差在10纳秒以下，而现阶段常用的时差计算算法，包括广义相关法、能量积累法、阈值法等，往往难以满足局部放电定位对时差的精度要求。此外，由于实际环境中的局部放电特高频信号中往往含有白噪声、随机脉冲、窄带信号灯干扰，进一步增加了时差计算的困难。因此，为了更好地对特高频局部放电源进行定位，迫切需要解决如何精确获得特高频信号时差的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种精确获得局部放电特高频信号时差的方法，该方法首先基于局部放电特高频信号的实测值进行线性预测方法以获得线性预测值，基于实测值与线性预测值的差值获得线性预测误差，随后对线性预测误差进行幂定律处理，使得线性预测误差的幅值进一步增强，从而使得局部放电特高频信号的时差更易获得，所得到的时差更精确。基于上述目的，本专利技术提出了一种精确获得局部放电特高频信号时差的方法，包括步骤：(1)采用特高频传感器阵列采集局部放电特高频信号的实测值，所述特高频传感器阵列具有若干个特高频传感器；(2)采用线性预测方法获得局部放电特高频信号的线性预测值；(3)基于所述线性预测值和与该线性预测值对应的实测值，获得线性预测误差；(4)采用幂定律对线性预测误差进行处理，以获得预测改进值；(5)基于各不同的特高频传感器对应的所述预测改进值，获得相关函数Rij(l)：式中，gi(k)表示第i个特高频传感器的预测改进值中的第k个采样点的采样值，gj(k-l)表示第j个特高频传感器的预测改进值中的第k-l个采样点的采样值，s表示实测的局部放电特高频信号的长度，l为变量；Rij(l)表示将第i个特高频传感器和第j个特高频传感器在间隔l个采样点处的的预测改进值相乘并相加，以最终获得以l为变量的函数值，Rij(l)的函数值的大小表征第i个特高频传感器和第j个特高频传感器测得的两路局部放电特高频信号在不同的采样间隔l下的相关度；(6)获得Rij(l)的最大值所对应的变量l，该变量l则为第i个特高频传感器和第j个特高频传感器测得的局部放电特高频信号的时差。当局部放电发生时，特高频传感器阵列中不同的特高频传感器接收到的局部放电特高频信号具有时差，该时差可以用于确定特高频局部放电源的定位，但该时差由于数值过小，且在实际操作中存在着白噪声、随机脉冲、窄带信号灯干扰，所以时差无法直接测量获得，因此，在本专利技术所述的精确获得局部放电特高频信号的方法中，通过基于局部放电特高频信号进行线性预测方法以获得线性预测值，基于实测值与线性预测值的差值获得线性预测误差，随后对线性预测误差进行幂定律处理，使得线性预测误差的幅值进一步增强，从而使得局部放电特高频信号的时差更易获得，对幂定律处理后的局部放电特高频信号的预测改进值进行步骤(5)和步骤(6)计算从而获得精确的局部放电特高频信号的时差，Rij(l)表征第i个特高频传感器和第j个特高频传感器测得的两路局部放电特高频信号在不同的采样间隔l下的相关度，相关度越大，则说明局部放电特高频信号越相似，对于不同特高频传感器记录的局部放电特高频信号而言，在局部放电发生的时刻，相似度最大，因此，获得Rij(l)的最大值所对应的变量l，该变量l则为第i个特高频传感器和第j个特高频传感器测得的局部放电特高频信号的时差。在本案中，线性预测方法通过某一时刻之前的若干采样点，按照不同的权重，经过线性组合来预测局部放电特高频信号在该某一时刻的采样值，从而获得线性预测值。需要说明的是，在本案中，i、j分别表示不同的特高频传感器，即i≠j。进一步地，在本专利技术所述的精确获得局部放电特高频信号时差的方法中，所述步骤(2)获得采用线性预测方法获得局部放电特高频信号的线性预测值包括步骤：设x(n)是局部放电特高频信号中第n个采样点的实测值，x(n-m)表示局部放电特高频信号中第n-m个采样点的实测值，则局部放电特高频信号中第n个采样点的线性预测值通过下式预测得到：式中，p为预测器的阶数，p≥5；am是选取的预测系数，预测系数被选取为使得线性预测误差e(n)最小。上述方案中，由于不同的预测器的阶数会影响线性预测方法最终获得的效果，因此，在本专利技术所述的方法中，p取值范围为p≥5；am是选取的预测系数，也就是上文所述的不同的权重，不同的预测系数的值会影响预测效果，而为了使得线性预测误差e(n)最小，线性预测系数am的选取应满足更进一步地，在本专利技术所述的精确获得局部放电特高频信号时差的方法中，在所述步骤(2)中，预测器的阶数p被选为5，预测系数am则被选取为a1＝0.45，a2＝0.25，a3＝0.15，a4＝0.1，a5＝0.05。进一步地，在本专利技术所述的精确获得局部放电特高频信号时差的方法中，在所述步骤(3)中，所述线性预测误差e(n)通过下述获得：上述方案中，特高频传感器阵列采集的局部放电特高频信号的实测值是由突发的局部放电产生的，在局部放电发生的时刻，局部放电特高频信号的幅值产生突变，从而导致线性预测误差e(n)会突然上升；而在局部放电特高频信号突变后，线性预测方法又能够较为准确的精度预测出后续信号，从而使得误差e(n)会持续下降。因此，对局部放电特高频信号应用线性预测方法，对于不同特高频传感器接受局部放电特高频信号所得出的线性预测误差e(n)最大的时刻，即可表示为局部放电的发生时刻；而e(n)最大时刻的时差值，可以表示为实测局部放电特高频信号的时差值。对实际接收的局部放电特高频信号应用线性预测方法，可以使得经过线性预测方法处理后的局部放电特高频信号，相对原始信号可以更为精确的分辨出局部放电的发生时刻。进一步地，在本专利技术所述的精确获得局部放电特高频信号时差的方法中，在所述步骤(4)中，按照下式采用幂定律对线性预测误差e(n)进行处理：式中，g(n)表示线性预测误差e(n)在应用幂定律之后的改进值，其被称为预测改进值；K为选取的常数。上述方案中，由于通过对局部放电特高频信号的实测值应用线性预测方法，从而确定了局部放电的发生时刻，进而计算不同特高频传感器间的时差。为了对时差获得的精度进行进一步提升，因此，对线性预测误差e(n)采用幂定律进行处理。进一步地，在本专利技术所述的精确获得局部放电特高频信号时差的方法中，在所述步骤(4)中，常数K取50。上述方案中，常数K的大小决定了g(n)在局部放电发生时刻幅值的平缓度，因此，本案专利技术人优选将常数K设置为50。相应地，本专利技术的另一目的在于提供一种对特高频局部放电进行精确定位的方法，采用该方法能够精确对特高频局部放电位置进行定位，该方法误差小，精度高。为了实现上述目的，本专利技术提出了一种对特高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精确获得局部放电特高频信号时差的方法，其特征在于，包括步骤：

【技术特征摘要】
1.一种精确获得局部放电特高频信号时差的方法，其特征在于，包括步骤：(1)采用特高频传感器阵列采集局部放电特高频信号的实测值，所述特高频传感器阵列具有若干个特高频传感器；(2)采用线性预测方法获得局部放电特高频信号的线性预测值；(3)基于所述线性预测值和与该线性预测值对应的实测值，获得线性预测误差；(4)采用幂定律对线性预测误差进行处理，以获得预测改进值；(5)基于各不同的特高频传感器对应的所述预测改进值，获得相关函数Rij(l)：式中，gi(k)表示第i个特高频传感器的预测改进值中的第k个采样点的采样值，gj(k-l)表示第j个特高频传感器的预测改进值中的第k-l个采样点的采样值，s表示实测的局部放电特高频信号的长度，l为变量；Rij(l)表示将第i个特高频传感器和第j个特高频传感器在间隔l个采样点处的的预测改进值相乘并相加，以最终获得以l为变量的函数值，Rij(l)的函数值的大小表征第i个特高频传感器和第j个特高频传感器测得的两路局部放电特高频信号在不同的采样间隔l下的相关度；(6)获得Rij(l)的最大值所对应的变量l，该变量l则为第i个特高频传感器和第j个特高频传感器测得的局部放电特高频信号的时差。2.如权利要求1所述的精确获得局部放电特高频信号时差的方法，其特征在于，所述步骤(2)获得采用线性预测方法获得局部放电特高频信号的线性预测值包括步骤：设x(n)是局部放电特高频信号中第n个采样点的实测值，x(n-m)表示局部放电特高频信号中第n-m个采样点的实测值，则局部放电特高频信号中第n个采样点的线性预测值通过下式预测得到：式中，p为预测器的阶数，p≥5；am是选取的预测系数，预测系数被选取为使得线性预测误差e(n)最小。3.如权利要求2所述的精确获得局部放电特高频信号时差的方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，预测器的阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：周南，罗林根，盛戈皞，李臻，钱勇，刘亚东，宋辉，江秀臣，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31