局部放电源的定位方法和局部放电源的定位系统技术方案

本发明专利技术提供了一种局部放电源的定位方法和局部放电源的定位系统。该局部放电源的定位方法包括：在待测设备的相对面设置两个同样的UHF传感器获取特高频局部放电信号；沿两个同样的UHF传感器的连线移动两个同样的UHF传感器中的一个或两个，同时通过分别与两个同样的UHF传感器连接的示波器输出获取到的特高频局部放电信号；当两个同样的UHF传感器获取到的特高频局部放电信号的信号波形重合时，确定待测设备中局部放电源到两个同样的UHF传感器当前所在的第一位置点和第二位置点的距离相等。利用本发明专利技术的方案，定位过程中不需要获取测量特高频局部放电信号的时差，也不受信号传播路径及信号折反射等因素导致的干扰信号的影响，操作简便灵活，定位精确。

【技术实现步骤摘要】
局部放电源的定位方法和局部放电源的定位系统
本专利技术涉及高电压及绝缘领域，具体而言，涉及一种局部放电源的定位方法和局部放电源的定位系统。
技术介绍
随着社会对电力需求的不断增大，电力产业得到快速发展，大型输电网络的安全运行成为电力行业关注的重大问题，而输变电设备的健康状态则是电网安全稳定运行的关键因素。研究表明，输变电设备以绝缘故障为多，而绝缘故障的先兆往往表现为局部放电。一般认为，电力设备中的局部放电是设备隐患的重要表征形式，局部放电不但会严重影响电场分布，导致电场畸变，而且会使绝缘材料腐蚀，最终引发绝缘击穿，导致设备故障。特高频、超声波、红外、紫外等带电检测技术和在线监测技术在电力设备检测领域得到了广泛应用，并取得了较为显著的成效。在上述多种状态检测技术当中，特高频局部放电检测UHF (Ultra High Frequency)技术的特点在于:检测频段较高,可以有效地避开常规局部放电测量中的电晕、开关操作等多种电气干扰；检测频带宽，检测灵敏度很高；可识别故障类型和进行定位；此外，与其他方法不同，特高频法测得的波形更加符合实际的放电波形，可以较全面的研究局部放电的本质特征。特高频检测技术的特点使其在局部放电检测领域具有其他方法无法比拟的优点，因而在近年来在局部放电检测领域得到了迅速的发展和广泛的应用。特高频局部放电检测方法的主要检测对象包括:电力变压器、断路器、气体绝缘开关GIS (Gas Insulated Switchgear)、开关柜、高压电缆等。特高频法检测电力设备中的局部放电是20世纪80年代初期由英国中央电力局(Central Electricity Generating Board-CEGB)提出的，该方法由 Scottish Power 于1986年应用于英国的Torness电站420kV GIS设备的检测。Torness电站的多年运行经验验证了该方法的可行性，使特高频法得到了行业的认可，并成为近20年以来GIS绝缘检测的研究热点之一。其中以英国Strathclyde大学、日本Nagoya大学、德国Stuttgart大学、荷兰Delft大学、韩国Hanyang University大学的研究工作最为突出。除大学和研究所以外，一些大型电力设备制造公司，如英国的Rolls Royce Ltd.、DMS,德国的SiemensAG,瑞士的 ABB,法国的 ALST0MT&D 和日本的 Mitsubish1、Toshiba、Tokyo Electric PowerCompany>AE Power Systems Corporation,韩国的Power System Diagnosis Tech、HY0SUNGCorporation,澳大利亚的Powerlink Queensland Ltd.等公司也参与了特高频法的研究和推广，加速了该技术的发展与应用。我国的超高频检测技术起步较晚，一些大学和研究所于20世纪90年代初期才开始对特高频法进行研究，目前也取得了一定的进展。如西安交通大学、清华大学、重庆大学、华北电力大学、上海交通大学等。在特高频局部放电检测技术的实际应用当中，放电源的定位是关键问题之一。这是因为放电源的准确定位不仅可以找到电力设备缺陷或隐患的准确位置，而且能够通过有效识别放电源的位置，进而判断该放电是外部干扰还是设备内部放电。因此，基于特高频局部放电检测技术的放电源准确定位方法十分重要。目前，基于特高频的局部放电定位方法有信号幅度比较法、信号先后比较法、时间差计算法和特高频传感器阵列法等。以下对常见的几种基于特高频的局部放电定位方法进行介绍:一、信号幅度比较法。信号幅度比较法是利用特高频电磁波信号在传播过程中的衰减特点，把传感器分别放在的各个盘式绝缘子处，比较各处所测到的信号的大小，信号幅值大，则意味着距离局部放电源近信号幅值小，则传感器距离局部放电源远，信号最大的盘式绝缘子的位置即为靠近放电源的位置。信号幅度比较法定位对传感器的性能要求比较高，传感器的增益需要相等，而且要求信号具有明显的衰减特征，因此只能用于信号的粗略定位。二、信号先后比较法。传感器从多个盘式绝缘子处接收的放电信号的幅值，有时无明显差别，很难从信号的幅值上确定局部放电的位置。这时可以根据传感器接收信号的先后确定局部放电的位置。具体方法是把传感器A、B分开放置，如果总是A传感器的信号先于B传感器，则表明放电源在A传感器的附近，移动B传感器向A靠近，观察A、B传感器信号到达的先后，可以确定局部放电的大致位置。以上信号幅度比较法、信号先后比较法受到信号传播与衰减路径等因素的影响，只能用于放电源的粗略定位，定位精度差。另外，以上两种方法无法实现放电源的三维定位，信号传播路径的复杂性以及信号折反射等因素也会导致该方法的定位精度较差。三、时间差计算法。时间差计算法可以精确的测量两个传感器接收到信号的时间差，根据电磁波的传播速度，计算放电源的位置。电磁波在气室中传播，对于不同的传感器而言，接收到局部放电信号的时间不一样，利用传感器之间的距离和信号到达传感器的时间差可以确定局部放电的位置。2003年，L.Yang和M.D.Judd提出了基于最短光程原理采用特高频法对变压器局部放电进行定位的思想。他们在屏蔽室内通过长方体、圆柱体等简单几何形体的金属障碍物验证了最短光程原理的正确性，试验误差仅为数厘米。Judd还用时域有限差分方法仿真了存在导电圆柱情况下电磁波绕射传播过程，从理论角度探索了根据最短光程原理进行局部放电定位的可行性。同时M.D.Judd课题组把特高频信号能量累积图的“拐点”作为计算时间差的参考点，根据三个不同位置的传感器获得三组时间差进行定位。然而，时间差计算法在实际检测定位过程中的关键问题在于准确确定两个特高频信号的波头，即如何准确计算两者的时间差。在实际检测过程中很难精确测量信号时差。现场实际测试过程中，所测量的信号往往受到反射、折射等因素的影响，得到的是一个叠加的信号，很难确定两个信号的波头，即精确读取两个信号的时差，从而给定位方法的实施及定位结果的准确性带来了很大的困难。图1是现有技术中实际测量得到的两个特高频局部放电信号的波形图，由图可见，很难测量两个信号的准确时差。另外，该方法也无法实现放电源的三维定位，信号传播路径的复杂性以及信号折反射等因素也会导致该方法的定位精度较差。四、基于相控阵理论的定位法。该方法是根据相控阵理论，采用一个NXN阵元的平面相控阵传感器作为接收信号用传感器。NXN个阵元对局部放电源的接收信号的空间相位差可表示成矩阵，对NXN个阵元接收信号的附加阵内相位差也可表示成矩阵。改变阵内相位矩阵，传感器传感器方向图就按照P=kdsin Θ，a= kdcosOsin<p对应的θ、φ方向扫描。同时通过近似连续改变平面阵的阵内水平和垂直相位差，就可以实现空间坐标上的电控扫描，获取空间上的目标信息。式中α、β为相邻阵元的阵内相位差，即相位延迟，θ、φ分别为相控阵的仰角和方位角。将局部放电看作超高频和超声波的发射源，用检测超高频和超声波信号的相控阵构成平面传感器，以接收到的超高频信号作为时间基准，进而得到同一方向的超声波传输时延，这样可先计算出局部放电点与传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种局部放电源的定位方法，其特征在于，包括：在待测设备的相对面设置两个同样的UHF传感器获取特高频局部放电信号；沿所述两个同样的UHF传感器的连线移动所述两个同样的UHF传感器中的一个或两个，同时通过分别与所述两个同样的UHF传感器连接的示波器输出获取到的特高频局部放电信号；当所述两个同样的UHF传感器获取到的特高频局部放电信号的信号波形重合时，确定待测设备中局部放电源到所述两个同样的UHF传感器当前所在的第一位置点和第二位置点的距离相等。

【技术特征摘要】
1.一种局部放电源的定位方法，其特征在于，包括: 在待测设备的相对面设置两个同样的UHF传感器获取特高频局部放电信号； 沿所述两个同样的UHF传感器的连线移动所述两个同样的UHF传感器中的一个或两个，同时通过分别与所述两个同样的UHF传感器连接的示波器输出获取到的特高频局部放电信号； 当所述两个同样的UHF传感器获取到的特高频局部放电信号的信号波形重合时，确定待测设备中局部放电源到所述两个同样的UHF传感器当前所在的第一位置点和第二位置点的距离相等。2.根据权利要求1所述的局部放电源的定位方法，其特征在于，在确定待测设备中局部放电源到所述两个同样的UHF传感器当前所在的第一位置点和第二位置点的距离相等之后还包括: 计算所述第一位置点和所述第二位置点的连线的中垂面，将该中垂面作为第一中垂面，待测设备中局部放电源位于所述第一中垂面内。3.根据权利要求2所述的局部放电源的定位方法，其特征在于，在将该中垂面作为第一中垂面之后还包括: 在所述第一中垂面内设置两个同样的UHF传感器从待测设备的两侧获取特高频局部放电信号； 沿所述两个同样的UHF传感器在所述第一中垂面内的连线移动所述UHF传感器中的一个或两个，同时通过分别与所述UHF传感器连接的示波器输出获取到的特高频局部放电信号; 当检测到所述两个同样的UHF传感器获取到的特高频局部放电信号的信号波形重合时，确定待测设备中局部放电源在所述第一中垂面内且到所述两个同样的UHF传感器当前所在的第三位置点和第四位置点的距离相等。4.根据权利要求3所述的局部放电源的定位方法，其特征在于，在确定待测设备中局部放电源在所述第一中垂面内且到所述两个同样的UHF传感器当前所在的第三位置点和第四位置点的距离相等之后还包括: 计算所述第三位置点和所述第四位置点的连线的中垂面，将该中垂面作为第二中垂面，确定待测设备中局部放电源位于所述第一中垂面和第二中垂面的交线上。5.根据权利要求4所述的局部放电源的定位方法，其特征在于，在确定待测设备中局部放电源位于所述第一中垂面和第二中垂面的交线上之后还包括: 在所述交线上设置两个同样的UHF传感器从待测设备的两侧获取特高频局部放电信号; 沿所述交线移动所述两个同样的UHF传感器中的一个或两个，同时通过分别与所述UHF传感器连接的示波器输出获取到的特高频局部放电信号； 当检测到所述两个同样的UHF传感器获取到的特高频局部放电信号的信号波形重合时，确定待测设备中局部放电源位于所述两个同样的UH...

【专利技术属性】
技术研发人员：段大鹏，阎春雨，任志刚，毕建刚，齐伟强，郭鑫宇，
申请(专利权)人：国家电网公司，北京市电力公司，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11