采用多复合传感器的变压器局部放电监测定位系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种采用多复合传感器的变压器局部放电监测定位系统及方法，所述的系统包括压电式AE传感器与UHF电磁波传感器一体化集成的复合传感器、多通道异频数据同步采集装置、传输网络、数据服务器、应用服务器和用户终端，所述的复合传感器通过多通道异频数据同步采集装置与传输网络连接，所述的传输网络分别与数据服务器、应用服务器和用户终端连接。与现有技术相比，本发明专利技术解决了目前仅依靠单一性质信号源来判断PD信号是否来自于变压器内部。

Partial discharge monitoring and positioning system and method of transformer with multi composite sensors

【技术实现步骤摘要】
采用多复合传感器的变压器局部放电监测定位系统及方法
本专利技术涉及一种变压器局部放电监测定位系统及方法，尤其是涉及一种采用多复合传感器的变压器局部放电监测定位系统及方法。
技术介绍
变压器油纸绝缘中存在缺陷发生局部放电(Partialdishcarge,PD)时产生电脉冲、电磁辐射、超声波、光以及产生一些新的生成物，并引起局部过热等物理和化学反应。因而原理上这些现象若能检测，都可以作为PD缺陷的指示。已发展出来在外施电压下的变压器定位方法有电气定位、超声波(AE)定位、电磁波特高频(UHF)定位、光定位和热定位等。除外施电压外，若PD还受到外界激励，如受到X或γ射线照射的方法，这也是一种定位方法。超声波(AE)定位通过多个AE传感器测量不同传感器测量到信号的时间延时，根据AE传感器的位置、等值声速和时间延迟列出方程组，然后求解非线性方程组，就能够确定PD源的位置。根据基准信号的不同，AE检测定位又可分为电-声检测定位和声-声检测定位法两类，前者以PD的电脉冲作为触发基准信号，后者选择其中一AE传感器为参考探头，以此为基准测量同一PD超声波信号传播到其他传感器时对应于它的相对时差。特高频(UHF)法定位是利用UHF电磁波信号进行PD定位，其基础是电磁波绕射所遵循的费玛最短光程原理即电磁波沿射线传播，认为UHF传感器所接收到的信号是PD信号沿最短光程、历经最小传播时间最先到达的子波的波前反映。UHF定位法同AE定位中基于信号到达时间差的原理，即估计信号时延，并列时间延迟方程组，然后求解PD源的空间位置。目前，基于UHF和AE联合的变压器PD监测和定位法有不少研究和应用报道，该方法以分别检测PD产生的UHF和AE信号的传感器，以UHF传感器检测到的PD电磁波信号作为时间基准，以此得出接收到的AE信号的时延，进而计算出放电点与传感器间的距离，如图1所示。该系统和方法均是基于相互独立工作的UHF和AE传感器，且一般为1个UHF传感器加3至4个外置式AE传感器，同时进行信号采集，以电磁波信号为基准，算出3至4个时间延迟后，根据AE传感器的位置、等值声速和时间延迟列出方程组，求解非线性方程组从而确定PD源的位置。该种监测系统及其方法使用的是外置式AE传感器：在变压器实际运行工况工作时，存在变电站外部信号干扰、变压器设备外壳导致的AE信号衰减、以及AE信号在变压器设备材料(绝缘油、钢板等)不同介质声阻抗引起的传输多路径等问题，见图2，从而存在系统抗干扰性差、微弱放电工况下无法工作、PD源定位与实际位置偏差大等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种采用多复合传感器的变压器局部放电监测定位系统及方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种采用多复合传感器的变压器局部放电监测定位系统，包括压电式AE传感器与UHF电磁波传感器一体化集成的复合传感器、多通道异频数据同步采集装置、传输网络、数据服务器、应用服务器和用户终端，所述的复合传感器通过多通道异频数据同步采集装置与传输网络连接，所述的传输网络分别与数据服务器、应用服务器和用户终端连接。优选地，所述的复合传感器通过两个同轴电缆与多通道异频数据同步采集装置连接，输出相互独立的AE和UHF信号。优选地，所述的复合传感器通过预置内置式和放油阀侵入内置式两种形式安装在变压器壳体上；所述的复合传感器直接与变压器绝缘油接触，其中AE传感器接收PD超声的直达超声波信号。优选地，所述的多通道异频数据同步采集装置存放在户外端子箱内，汇集4个复合传感器的4路电磁波UHF和4路超声波AE共计8路信号，通过传输网络将采集到的数据传输至数据服务器。优选地，所述的传输网络为光纤以太网络，所述的光纤以太网络将多通道异频数据同步采集装置、数据服务器、应用服务器、用户终端组成局域网络。优选地，所述的数据服务器设有用于存储多通道异频数据同步采集装置获取的4个复合传感器的4路电磁波UHF和4路超声波AE共计8路信号原始数据的存储阵列。优选地，所述的应用服务器实时访问数据库服务器中的最新监测数据进行定位求解，得到求解结果数据返回数据服务器。优选地，所述的用户终端为能够部署Web页面软件的服务器、PC机或移动笔记本电脑，该终端基于开发的Web页面软件，查看数据服务器中实时或历史的监测数据及其定位求解结果，以及对多通道异频数据同步采集装置的工作参数进行设置。优选地，所述的系统还包括与传输网络连接的其它端子柜，用于采集变压器的的负载电流和运行电压信号。一种用于所述的采用多复合传感器的变压器局部放电监测定位系统的方法，包括以下步骤：1)设定8路多通道异频数据同步采集装置的任意一路特高频UHF通道为触发通道，同时采集其它3路特高频UHF和4路超声波AE的7路信号，得到4个复合传感器输出的4组信号：传感器1(UHF1、AE1、T1)、传感器2(UHF2、AE2、T2)、传感器3(UHF3、AE3、T3)和传感器4(UHF4、AE4、T4)，UHF、AE和T均为一维数组序列，序列中数据单位分别为mV、mV和μs；2)判据1：存在UHF1peak<＝UHFbj1或UHF2peak<＝UHFbj2或UHF3peak＝<UHFbj3或UHF4peak<＝UHFbj4、AE1peak<＝AEbj1或AE2peak<＝AEbj2或AE3peak＝<AEbj3或AE4peak<＝AEbj4，则当前采集4组信号数据为无效数据、无法建立4个时间延迟方程组，不符合要求；如果不存在UHF1peak<＝UHFbj1或UHF2peak<＝UHFbj2或UHF3peak＝<UHFbj3或UHF4peak<＝UHFbj4、AE1peak<＝AEbj1或AE2peak<＝AEbj2或AE3peak＝<AEbj3或AE4peak<＝AEbj4，则当前采集的4组信号数据为符合要求；其中UHF1peak、UHF2peak、UHF3peak和、UHF4peak为4组信号电磁波信号的峰值，UHFbj1、UHFbj2、UHFbj3和UHFbj4分别为4个复合传感器输出电磁波信号通道的背景噪声，AE1peak、AE2peak、AE3peak和、AE4peak分别为4组信号超声信号的峰值，AEbj1、AEbj2、AEbj3和AEbj4分别为4个复合传感器输出超声信号通道的背景噪声，上述UHFpeak和AEbj为各通道无触发工况下采集信号20mS时间段的平均峰值、每2小时更新1次动态阈值UHFbj1、UHFbj2、UHFbj3和UHFbj4以及AEbj1、AEbj2、AEbj3和AEbj4；3)计算UHF1peak与AE1peak的时间延迟ΔT1、UHF2peak与AE2peak的时间延迟ΔT2、UHF3peak与AE3peak的时间延迟ΔT3和UHF4peak与AE4peak的时间延迟ΔT4；判据2：存在ΔT1>ΔT本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用多复合传感器的变压器局部放电监测定位系统，其特征在于，包括压电式AE传感器与UHF电磁波传感器一体化集成的复合传感器、多通道异频数据同步采集装置、传输网络、数据服务器、应用服务器和用户终端，所述的复合传感器通过多通道异频数据同步采集装置与传输网络连接，所述的传输网络分别与数据服务器、应用服务器和用户终端连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用多复合传感器的变压器局部放电监测定位系统，其特征在于，包括压电式AE传感器与UHF电磁波传感器一体化集成的复合传感器、多通道异频数据同步采集装置、传输网络、数据服务器、应用服务器和用户终端，所述的复合传感器通过多通道异频数据同步采集装置与传输网络连接，所述的传输网络分别与数据服务器、应用服务器和用户终端连接。


2.根据权利要求1所述的一种采用多复合传感器的变压器局部放电监测定位系统，其特征在于，所述的复合传感器通过两个同轴电缆与多通道异频数据同步采集装置连接，输出相互独立的AE和UHF信号。


3.根据权利要求1所述的一种采用多复合传感器的变压器局部放电监测定位系统，其特征在于，所述的复合传感器通过预置内置式和放油阀侵入内置式两种形式安装在变压器壳体上；
所述的复合传感器直接与变压器绝缘油接触，其中AE传感器接收PD超声的直达超声波信号。


4.根据权利要求1所述的一种采用多复合传感器的变压器局部放电监测定位系统，其特征在于，所述的多通道异频数据同步采集装置存放在户外端子箱内，汇集4个复合传感器的4路电磁波UHF和4路超声波AE共计8路信号，通过传输网络将采集到的数据传输至数据服务器。


5.根据权利要求1所述的一种采用多复合传感器的变压器局部放电监测定位系统，其特征在于，所述的传输网络为光纤以太网络，所述的光纤以太网络将多通道异频数据同步采集装置、数据服务器、应用服务器、用户终端组成局域网络。


6.根据权利要求1所述的一种采用多复合传感器的变压器局部放电监测定位系统，其特征在于，所述的数据服务器设有用于存储多通道异频数据同步采集装置获取的4个复合传感器的4路电磁波UHF和4路超声波AE共计8路信号原始数据的存储阵列。


7.根据权利要求1所述的一种采用多复合传感器的变压器局部放电监测定位系统，其特征在于，所述的应用服务器实时访问数据库服务器中的最新监测数据进行定位求解，得到求解结果数据返回数据服务器。


8.根据权利要求1所述的一种采用多复合传感器的变压器局部放电监测定位系统，其特征在于，所述的用户终端为能够部署Web页面软件的服务器、PC机或移动笔记本电脑，该终端基于开发的Web页面软件，查看数据服务器中实时或历史的监测数据及其定位求解结果，以及对多通道异频数据同步采集装置的工作参数进行设置。


9.根据权利要求1所述的一种采用多复合传感器的变压器局部放电监测定位系统，其特征在于，所述的系统还包括与传输网络连接的其它端子柜，用于采集变压器的的负载电流和运行电压信号。


10.一种用于权利要求1所述的采用多复合传感器的变压器局部放电监测定位系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)设定8路多通道异频数据同步采集装置的任意一路特高频UHF通道为触发通道，同时采集其它3路特高频UHF和4路超声波AE的7路信号，得到4个复合传感器输出的4组信号：传感器1(UHF1、AE1、T1)、传感器2(UHF2、AE2、T2)、传感器3(UHF3、AE3、T3)和传感器4(UHF4、AE4、T4)，UHF、AE和T均为一维数组序列，序列中数据单位分别为mV、mV和μs；
2)判据1：存在UHF1peak<＝UHFbj1或UHF2peak<＝UHFbj2或U...

【专利技术属性】
技术研发人员：司文荣，张琪祁，宋平，傅晨钊，朱征，陆启宇，黄兴德，黄华，陆志浩，吴欣烨，李卫彬，施春波，袁鹏，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，华东电力试验研究院有限公司，西安茂荣电力设备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31