一种基于方位角测量的局部放电定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于方位角测量的局部放电定位方法，包括步骤：(1)在检测现场设置由M×M个特高频传感器构成的特高频传感器平面阵列，该M×M个特高频传感器均匀分布；(2)构建平面坐标系，设局部放电源位于该平面坐标系中的坐标(x，y)处；(3)将特高频传感器平面阵列设置在平面坐标系内的第一位置(x1，y1)，则局部放电源与第一位置的夹角为局部放电第一方位角θ1；(4)获得第一方位角θ1；(5)将特高频传感器平面阵列移动至平面坐标系内的第二位置(x2，y2)，则局部放电源与第二位置的夹角为局部放电第二方位角θ2；(6)获得第二方位角θ2；(7)基于局部放电源的位置方程，获取局部放电源的坐标进行定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于方位角测量的局部放电定位方法
本专利技术涉及一种局部放电定位方法，尤其涉及一种角度测量的局部放电定位系统。
技术介绍
基于特高频(Ultra-HighFrequency，简称UHF)信号的局部放电(PartialDischarge，简称PD)检测方法抗干扰性强，近年来受到了广泛的研究与关注。然而，在现有技术中，基于特高频局部放电信号时差的局部放电定位方法由于信号时差往往处于纳秒级别，测量困难，因此定位误差较大，限制了其在实际变电站中的应用。基于此，期望获得一种局部放电定位方法，该局部放电定位方法能够快速准确地判断局部放电源的位置，所获得的局部放电源的位置误差小，满足实际应用需求。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种基于方位角测量的局部放电定位方法，该局部放电定位方法通过将若干个特高频传感器构成的特高频传感器平面阵列放置于不同位置，接收局部放电特高频局部放电信号，再经过计算获得局部放电方位角，对同一局部放电源在不同位置进行多次方位角测量，最终构建局部放电源位置方程，求解即可获得局部放电源位置坐标。基于上述目的，本专利技术提出了一种基于方位角测量的局部放电定位方法，包括步骤：(1)在检测现场设置由M×M个特高频传感器构成的特高频传感器平面阵列，所述M×M个特高频传感器在特高频传感器平面阵列内均匀分布；(2)构建平面坐标系XOY，设局部放电源位于该平面坐标系XOY中的坐标(x，y)处；(3)将所述特高频传感器平面阵列设置在平面坐标系XOY内的第一位置(x1，y1)，则局部放电源与第一位置的夹角为局部放电第一方位角θ1；(4)获得第一方位角θ1；(5)将所述特高频传感器平面阵列移动至平面坐标系XOY内的第二位置(x2，y2)，则局部放电源与第二位置的夹角为局部放电第二方位角θ2；(6)获得第二方位角θ2；(7)基于下述局部放电源的位置方程：获取局部放电源的坐标(x，y)，以对局部放电源进行定位。本专利技术所述的局部放电定位方法，不同于现有技术中基于时差计算定位局部放电源，而是通过在不同位置多次测量局部放电方位角，从而构建位置方程，求解最终获得局部放电位置坐标，相较于传统的时差法计算定位局部放电源，本专利技术所述的局部放电定位方法精确度更高，且实际应用效果满足精度需求。此外，相较于原有的基于空间谱计算定位局部放电源的定位方法，本案通过位置方程建立局部放电源位置与局部放电方位角的联系，从而准确精确定位局部放电源的坐标位置。进一步地，在本专利技术所述的基于方位角测量的局部放电定位方法中，步骤(4)获得第一方位角θ1包括步骤：(4a)采用位于第一位置的特高频传感器平面阵列接收局部放电源发出的第一局部放电特高频实测时域信号y1(t)，对y1(t)作快速傅里叶变换以将其转换到复数域，得到相应的第一复信号(4b)构建第一信号空间谱P(θ1)：其中a(θ1)表示第一局部放电特高频实测时域信号的信号导向矢量，aH(θ1)表示信号导向矢量a(θ1)的共轭矩阵；UN1为相应的第一信号噪声子空间，表示UN1的共轭矩阵；(4c)对构建的第一信号空间谱P(θ1)进行谱峰搜索，则峰值对应的入射角即为第一方位角θ1。进一步地，在本专利技术所述的基于方位角测量的局部放电定位方法中，步骤(6)获得第二方位角θ2包括步骤：(6a)采用位于第二位置的特高频传感器平面阵列接收局部放电源发出的第二局部放电特高频实测时域信号y2(t)，对y2(t)作快速傅里叶变换以将其转换到复数域，得到相应的第二复信号(6b)构建第二信号空间谱P(θ2)：其中a(θ2)表示第二局部放电特高频实测时域信号的信号导向矢量，aH(θ2)表示信号导向矢量a(θ2)的共轭矩阵；UN2为相应的第二信号噪声子空间，UNH2表示UN2的共轭矩阵；(6c)对构建的第二信号空间谱P(θ2)进行谱峰搜索，则峰值对应的入射角即为第二方位角θ2。进一步地，在本专利技术所述的基于方位角测量的局部放电定位方法中，获得步骤(4b)中的第一噪声子空间UN1包括步骤：(1)构建第一复信号的第一协方差矩阵R1：其中，E{}表示数学期望，，表示对y1(t)作快速傅里叶变换以将其转换到复数域的复信号的共轭，s1(t)与s1H(t)分别表示第一局部放电特高频局部放电信号实测时域信号y1(t)的信号源矢量及其共轭；v1(t)与v1H(t)分别表示第一局部放电特高频局部放电信号实测时域信号的噪声矢量及其共轭；RS1与RN1分别表示去除噪声的第一协方差矩阵和第一噪声协方差矩阵，RN1＝σ12I，其中σ1表示第一噪声功率，I为单位矩阵；(2)对第一协方差矩阵R1作特征值分解：R1＝U1Σ1U1H；其中U1和U1H分别表示第一协方差矩阵R1的特征向量及其共轭；Σ1表示第一协方差矩阵R1的特征值组成的对角阵；计算第一协方差矩阵R1的特征值并将其记为λ1i，且i＝1,2，……N，N+1……，M；将所有的特征值按照大小排序，得到：λ11＞λ12＞…λ1N＞λ1(N+1)＝λ1(N+2)＝…＝λ1M＝σ12；由此，Σ1按照特征值大小排列被写为：将Σ1分为两个矩阵：由大特征值组成的矩阵以及由小特征值组成的矩阵由此特征向量U1被分解为大特征值对应的特征向量US1以及由小特征值对应的特征向量UN1；(3)将由小特征值对应的特征向量UN1作为第一噪声子空间UN1。需要说明的是，在本专利技术所述的技术方案中，RS1可以通过本领域内现有技术直接获得，例如通过对第一复信号作协方差计算直接获得，因而，在此不再赘述。进一步地，在本专利技术所述的基于方位角测量的局部放电定位方法中，获得步骤(6b)中的第二噪声子空间UN2包括步骤：(1)构建第二复信号的第二协方差矩阵R2：其中，E{}表示数学期望，表示对y2(t)作快速傅里叶变换以将其转换到复数域的复信号的共轭，s2(t)与s2H(t)分别表示第二局部放电特高频实测时域信号的信号源矢量及其共轭；v2(t)与v2H(t)分别表示第二局部放电特高频实测时域信号的噪声矢量及其共轭；RS2与RN2分别表示去除噪声的第二信号的协方差矩阵和第二噪声协方差矩阵，RN2＝σ22I，其中σ2表示第二噪声功率，I为单位矩阵；(2)对第二协方差矩阵R2作特征值分解：R2＝U2Σ2U2H其中，U2和U2H分别表示第二协方差矩阵R2的特征向量及其共轭；Σ2表示第二协方差矩阵R2的特征值组成的对角阵；计算第二协方差矩阵R2的特征值并将其记为λ2i，且i＝1,2，……N，N+1……，M；将所有的特征值按照大小排序，得到：λ21＞λ22＞…λ2N＞λ2(N+1)＝λ2(N+2)＝…＝λ2M＝σ22；由此，Σ2按照特征值大小排列被写为：将Σ2分为两个矩阵：由大特征值组成的矩阵以及由小特征值组成的矩阵由此特征向量U2被分解为大特征值对应的特征向量US2以及由小特征值对应的特征向量UN2；(3)将由小特征值对应的特征向量UN2作为第二噪声子空间UN2。进一步地，在本专利技术所述的基于方位角测量的局部放电定位方法中，所述第一位置为平面坐标系的原点O。需要说明的是，在本专利技术所述的技术方案中，RS2可以通过本领域内现有技术直接获得，例如通过对第一复信号作协方差计算直接获得，因而，在此不再赘述。进一步地，在本专利技术所述的基于方位角测量的局部放电定位方法中，所述特高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于方位角测量的局部放电定位方法，其特征在于，包括步骤：(1)在检测现场设置由M×M个特高频传感器构成的特高频传感器平面阵列，所述M×M个特高频传感器在特高频传感器平面阵列内均匀分布；(2)构建平面坐标系XOY，设局部放电源位于该平面坐标系XOY中的坐标(x，y)处；(3)将所述特高频传感器平面阵列设置在平面坐标系XOY内的第一位置(x1，y1)，则局部放电源与第一位置的夹角为局部放电第一方位角θ1；(4)获得第一方位角θ1；(5)将所述特高频传感器平面阵列移动至平面坐标系XOY内的第二位置(x2，y2)，则局部放电源与第二位置的夹角为局部放电第二方位角θ2；(6)获得第二方位角θ2；(7)基于下述局部放电源的位置方程：

【技术特征摘要】
1.一种基于方位角测量的局部放电定位方法，其特征在于，包括步骤：(1)在检测现场设置由M×M个特高频传感器构成的特高频传感器平面阵列，所述M×M个特高频传感器在特高频传感器平面阵列内均匀分布；(2)构建平面坐标系XOY，设局部放电源位于该平面坐标系XOY中的坐标(x，y)处；(3)将所述特高频传感器平面阵列设置在平面坐标系XOY内的第一位置(x1，y1)，则局部放电源与第一位置的夹角为局部放电第一方位角θ1；(4)获得第一方位角θ1；(5)将所述特高频传感器平面阵列移动至平面坐标系XOY内的第二位置(x2，y2)，则局部放电源与第二位置的夹角为局部放电第二方位角θ2；(6)获得第二方位角θ2；(7)基于下述局部放电源的位置方程：获取局部放电源的坐标(x，y)，以对局部放电源进行定位。2.如权利要求1所述的基于方位角测量的局部放电定位方法，其特征在于，步骤(4)获得第一方位角θ1包括步骤：(4a)采用位于第一位置的特高频传感器平面阵列接收局部放电源发出的第一局部放电特高频实测时域信号y1(t)，对y1(t)作快速傅里叶变换以将其转换到复数域，得到相应的第一复信号(4b)构建第一信号空间谱P(θ1)：其中a(θ1)表示第一局部放电特高频实测时域信号的信号导向矢量，aH(θ1)表示信号导向矢量a(θ1)的共轭矩阵；UN1为相应的第一信号噪声子空间，表示UN1的共轭矩阵；(4c)对构建的第一信号空间谱P(θ1)进行谱峰搜索，则峰值对应的入射角即为第一方位角θ1。3.如权利要求1所述的基于方位角测量的局部放电定位方法，其特征在于，步骤(6)获得第二方位角θ2包括步骤：(6a)采用位于第二位置的特高频传感器平面阵列接收局部放电源发出的第二局部放电特高频实测时域信号y2(t)，对y2(t)作快速傅里叶变换以将其转换到复数域，得到相应的第二复信号(6b)构建第二信号空间谱P(θ2)：其中a(θ2)表示第二局部放电特高频实测时域信号的信号导向矢量，aH(θ2)表示信号导向矢量a(θ2)的共轭矩阵；UN2为相应的第二信号噪声子空间，表示UN2的共轭矩阵；(6c)对构建的第二信号空间谱P(θ2)进行谱峰搜索，则峰值对应的入射角即为第二方位角θ2。4.如权利要求2所述的基于方位角测量的局部放电定位方法，其特征在于，获得步骤(4b)中的第一噪声子空间UN1包括步骤：(1)构建第一复信号的第一协方差矩阵R1：其中，E{}表示数学期望，表示对y1(t)作快速傅里叶变换以将其转换到复数域的复信号的共轭，s1(t)与s1H(t)分别表示第一局部放电特高频局部放电信号实测时域信号y1(t)的信号源矢量及其共轭；v1(t)与...

【专利技术属性】
技术研发人员：高强，刘齐，郭占男，王茂军，钟丹田，张光明，原峰，潘丰厚，代继承，李在林，张云华，潘家玉，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，沈阳科开电力技术有限公司，国家电网公司，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21