一种变压器局部放电定位方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种变压器局部放电定位方法及系统，属于变压器内部局部放电定位领域，方法包括：对带有绝缘缺陷的变压器分别采用超声传感器和特高频传感器采集同一时刻的超声信号和特高频信号；将特高频信号作为基准信号，分别计算多组超声信号从变压器内的绝缘缺陷传播至超声传感器的时间；根据超声传感器的位置和超声信号的传播时间，建立基于信号传播时间的变压器内局部放电源定位方程；运用带引力算子的改进烟花算法求解变压器内局部放电源定位方程，获取变压器内局部放电源在空间的三维坐标。本发明专利技术中特高频信号和超声信号在频率和传播速度上的差异使得特高频信号的起始点易于确定，仅需确定超声信号的到达时间即可确定超声信号的传播时间。确定超声信号的传播时间。确定超声信号的传播时间。

【技术实现步骤摘要】
一种变压器局部放电定位方法及系统


[0001]本专利技术属于变压器内部局部放电定位领域，更具体地，涉及一种变压器局部放电定位方法及系统。

技术介绍

[0002]局部放电(Partial Discharge,PD)是电气设备内部发生绝缘缺陷时在局部范围内产生的一种放电现象。局部放电的存在严重危害了电气设备的绝缘性能，甚至造成设备整体绝缘性能丧失而引发的故障。特高频检测技术是近年来发展较快的一种用于电气设备PD故障诊断的方法，因其具有抗干扰能力强、检测频带宽且灵敏度高等优点使其在应用于如变压器等高压电器设备的PD定位工作中得到广泛应用，但由于电磁波的传播速度接近光速，得到的时间差为纳秒级，对于提取的时间差有极为苛刻的精度要求。而超声检测技术利用超声波到达传感器的时间差，由于超声波传播速度远小于电磁波，对时间差的精度要求小得多，但仍存在确定超声波信号到达传感器的起始点的困难。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种变压器局部放电定位方法及系统，旨在解决现有的局部放电检测方法由于电磁波的传播速度接近光速而对时延精度要求极高，以及传统的时延计算方法需要确定两路信号起点导致随机误差大的问题。
[0004]为实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种变压器局部放电定位方法，包括以下步骤：
[0005]S1：对带有绝缘缺陷的变压器分别采用n个超声传感器和一个特高频传感器采集同一时刻的超声信号和特高频信号；
[0006]S2：将特高频信号作为基准信号，分别计算n组超声信号从变压器内的绝缘缺陷传播至n个超声传感器的时间；
[0007]S3：根据n个超声传感器的位置和n组超声信号的传播时间，建立基于信号传播时间的变压器内局部放电源定位方程；
[0008]S4：运用带引力算子的改进烟花算法求解变压器内局部放电源定位方程，获取变压器内局部放电源在空间的三维坐标；其中，n≥3。
[0009]进一步优选地，特高频信号和超声信号传感器带宽为300MHz～1.5GHz，超声传感器的中心频率为40kHz，信号采样率为500MHz。
[0010]进一步优选地，S2具体包括以下步骤：
[0011]S2.1将特高频信号的最大值对应时刻作为局部放电发生的时刻；
[0012]S2.2对每个超声信号若超声信号波形的第j个点对应的幅值大于超声信号的第j
‑
1个点对应的幅值的两倍，则将超声信号波形的第j个点对应的时刻作为超声传感器接收到超声信号的时刻；
[0013]S2.3将超声传感器接收到超声信号的时刻减去局部放电发生时刻作为变压器内
局部放电源产生的超声信号传播到超声传感器的时间。
[0014]进一步优选地，当超声传感器的数目为3时，变压器内局部放电源的定位方程表示为：
[0015][0016]其中，(x,y,z)为待求解的变压器内局部放电源在空间中的三维坐标；(x
i
,y
i
,z
i
)为已知的第i个超声传感器的坐标；t
i
为变压器内局部放电源产生的超声信号传播到第i个超声传感器的时间；v为已知的超声波在变压器油中的传播速度。
[0017]进一步优选地，采用带引力算子的改进烟花算法求解变压器内局部放电源定位方程，具体包括以下步骤：
[0018]设置带引力算子的改进烟花算法参数，参数包括：总迭代次数T、烟花粒子数目N、用以确定生成火花粒子数目的常数a、b和m、用以确定烟花爆炸幅度的常数高斯变异的烟花个数p和引力常数G；
[0019]在搜索空间内随机产生初始烟花粒子；
[0020]计算烟花的爆炸半径和爆炸产生的火花数，生成火花粒子组成新的烟花种类；
[0021]对预设数量的烟花粒子进行高斯变异，产生高斯变异火花粒子；
[0022]计算每个火花粒子的惯性质量，在惯性质量符合预设条件的粒子间进行引力作用，并选出适应度最好的N个粒子组成新一代烟花种群；
[0023]当迭代次数到达总迭代次数时结束计算，最后一次迭代结果中最优秀的火花粒子即为变压器内局部放电源的三维空间坐标。
[0024]另一方面，本专利技术提供了一种变压器局部放电定位系统，包括：
[0025]超声传感器，用于对带有绝缘缺陷的变压器采集超声信号；
[0026]特高频传感器，用于与超声传感器同一时刻对带有绝缘缺陷的变压器采集特高频信号；
[0027]接收信号时间计算模块，用于将特高频信号作为基准信号，分别计算n组超声信号从变压器内的绝缘缺陷传播至n个超声传感器的时间；
[0028]局部放电源定位方程的建立模块，用于根据n个超声传感器的位置和n组超声信号的传播时间，建立基于信号传播时间的变压器内局部放电源定位方程；
[0029]局部放电源空间坐标获取模块，用于运用带引力算子的改进烟花算法求解变压器内局部放电源定位方程，获取变压器内局部放电源在空间的三维坐标；其中，n≥3。
[0030]进一步优选地，特高频信号和超声信号对应的传感器带宽为300MHz～1.5GHz，超声传感器的中心频率为40kHz，信号采样率为500MHz。
[0031]进一步优选地，接收信号时间计算模块包括：
[0032]局部放电发生时间的采集单元，用于采集特高频信号的最大值对应时刻作为局部放电发生的时刻；
[0033]超声信号接收时间的判定单元，用于对每个超声信号若超声信号波形的第j个点对应的幅值大于超声信号波形的第j个点对应的幅值的两倍，则将超声信号波形的第j个点
对应的时刻作为超声传感器接收到超声信号的时刻；
[0034]减法器，用于将超声传感器接收到超声信号的时刻减去局部放电发生时刻作为变压器内局部放电源产生的超声信号传播到超声传感器的时间。
[0035]进一步优选地，当超声传感器的数目为3时，变压器内局部放电源的定位方程表示为：
[0036][0037]其中，(x,y,z)为待求解的变压器内局部放电源在空间中的三维坐标；(x
i
,y
i
,z
i
)为已知的第i个超声传感器的坐标；t
i
为变压器内局部放电源产生的超声信号传播到第i个超声传感器的时间；v为已知的超声波在变压器油中的传播速度。
[0038]进一步优选地，采用带引力算子的改进烟花算法求解变压器内局部放电源定位方法，具体包括以下步骤：
[0039]D1：设置带引力算子的改进烟花算法参数，参数包括：总迭代次数T、烟花粒子数目N、用以确定生成火花粒子数目的常数a、b和m、用以确定烟花爆炸幅度的常数高斯变异的烟花个数p和引力常数G；
[0040]D2：在搜索空间内随机产生初始烟花粒子；
[0041]D3：计算烟花的爆炸半径和爆炸产生的火花数，生成火花粒子组成新的烟花种类；
[0042]D4：对预设数量的烟花粒子进行高斯变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变压器局部放电定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对带有绝缘缺陷的变压器分别采用n个超声传感器和一个特高频传感器采集同一时刻的超声信号和特高频信号；S2：将特高频信号作为基准信号，分别计算n组超声信号从变压器内的绝缘缺陷传播至n个超声传感器的时间；S3：根据n个超声传感器的位置和n组超声信号的传播时间，建立基于信号传播时间的变压器内局部放电源定位方程；S4：运用带引力算子的改进烟花算法求解变压器内局部放电源定位方程，获取变压器内局部放电源在空间的三维坐标；其中，n≥3。2.根据权利要求1所述的变压器局部放电定位方法，其特征在于，所述特高频信号和超声信号对应的传感器带宽为300MHz～1.5GHz，超声传感器的中心频率为40kHz，信号采样率为500MHz。3.根据权利要求1或2所述的变压器局部放电定位方法，其特征在于，S2具体包括以下步骤：S2.1将特高频信号的最大值对应时刻作为局部放电发生的时刻；S2.2对每个超声信号若超声信号波形的第j个点对应的幅值大于超声信号波形的第j
‑
1个点对应的幅值的两倍，则将超声信号波形的第j个点对应的时刻作为超声传感器接收到超声信号的时刻；S2.3将超声传感器接收到超声信号的时刻减去局部放电发生时刻作为变压器内局部放电源产生的超声信号传播到超声传感器的时间。4.根据权利要求3所述的变压器局部放电定位方法，其特征在于，当超声传感器的数目为3时，变压器内局部放电源的定位方程表示为：其中，(x,y,z)为待求解的变压器内局部放电源在空间中的三维坐标；(x
i
,y
i
,z
i
)为已知的第i个超声传感器的坐标；t
i
为变压器内局部放电源产生的超声信号传播到第i个超声传感器的时间；v为已知的超声波在变压器油中的传播速度。5.根据权利要求4所述的变压器局部放电定位方法，其特征在于，采用带引力算子的改进烟花算法求解变压器内局部放电源定位方法，具体包括以下步骤：S4.1：设置带引力算子的改进烟花算法参数，参数包括：总迭代次数T、烟花粒子数目N、用以确定生成火花粒子数目的常数a、b和m、用以确定烟花爆炸幅度的常数高斯变异的烟花个数p和引力常数G；S4.2：在搜索空间内随机产生初始烟花粒子；S4.3：计算烟花的爆炸半径和爆炸产生的火花数，生成火花粒子组成新的烟花种类；S4.4：对预设数量的烟花粒子进行高斯变异，产生高斯变异火花粒子；S4.5：计算每个火花粒子的惯性质量，在惯性质量符合预设条件的粒子间进行引力作用，并选出适应度最好的N个粒子组成新一代烟花种群；
S4.6当迭代次数到达总迭代次数时结束计算，最后一次迭代结果中最优秀的火花粒子即为变压器内局部放电源的三维空间坐标，否则转至S4.1。6.一种变压器局部放电定位系统，其特征在于，包括：超声传感器，用于对带...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金铜，孙永刚，黄经纬，陈沛东，潘卓洪，毕四华，单德帅，唐邦义，邵新强，曹文东，张玉辉，
申请(专利权)人：国网新疆电力有限公司超高压分公司，
类型：发明
国别省市：