一种基于特高频信号的GIS设备局部放电源定位方法技术

本发明专利技术涉及局部放电在线监测及定位领域，具体为一种基于特高频信号的GIS设备局部放电源定位方法，通过进行硬件检波电路处理，对300MHz

【技术实现步骤摘要】
一种基于特高频信号的GIS设备局部放电源定位方法


[0001]本专利技术涉及局部放电在线监测及定位领域，具体为一种基于特高频信号的GIS设备局部放电源定位方法。

技术介绍

[0002]随着我国电力市场的快速发展及对供电系统稳定性要求的不断提高，GIS(Gas Insulation Swithchgear)得到更加广泛的应用。但在设计、生产、安装、运行过程中GIS内部由于一些缺陷会产生局部放电现象，长期的放电会引起内部绝缘介质的物理化学性能发生下降，并最终导致GIS失效故障，引起意外停电，造成巨大的经济损失。因此，对GIS的局部放电现象进行在线监测诊断极为重要。
[0003]目前的GIS局部放电监测方法主要分为两种，一种是基于检波电路的特高频局部放电脉冲拾取技术，通过对特高频频段的放电脉冲进行检波处理，得到相对低频的包络信号，然后进行低速采样，实现脉冲峰值、上升时间、放电相位等特征信息的提取，并进行图谱分析，该方法可以实现低成本的局部放电在线诊断，但无法实现局部放电源的定位功能。另外一种方式是通过高速采样技术，实现特高频信号的原始波形采集，得到包含放电细节信息的脉冲信号，并通过人工分析如通过观察示波器双通道信号时延的方式，实现定位，该方法可以实现准确定位，但由于需要高速采样存在昂贵的成本问题，目前主要在巡检领域有所应用。综上分析，目前GIS局部放电监测诊断领域亟需一种低成本、自动精确定位功能的技术方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于特高频信号的GIS设备局部放电源定位方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于特高频信号的GIS设备局部放电源定位方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1、对特高频频段的放电脉冲进行硬件滤波、检波处理，通过模拟滤波器，滤除特高频频段外信号，并进行模拟检波电路处理，得到包含局部放电脉冲的模拟包络信号，其中局部放电脉冲的模拟包络信号包含放电脉冲上升时间、峰值、下降时间信息；
[0007]步骤S2、对步骤S1中模拟包络信号进行低速采集，即对检波后模拟包络信号，进行抗混叠滤波，并按照25MHz采样频率进行采集，得到包含局部放电脉冲的数字包络信号{y
i
}，i＝1,2,
…
,N
‑
1,N，N为一个周期的数据点数，对于25MHz采样率的信号N为500000；
[0008]步骤S3、提取局部放电脉冲的数字包络信号，具体为：
[0009]步骤S31、首先按照底噪y
n
的level倍门限值确定局部放电脉冲的准起点s'，判断逻辑为底噪得到一个完整的局部放电脉冲数字包络信号{y
j
}，其中，j＝s'
‑
25,s'
‑
24,s'
‑
23,
…
,s'+48,s'+49,s'+50；
[0010]步骤S32、重复上述步骤，得到一个工频周期内的多个局部放电脉冲的数字包络信号；
[0011]步骤S33、根据步骤S32的通道局部放电脉冲的起始时间信息确定其余通道的局部放电脉冲的数字包络信号；
[0012]步骤S4、进行三次样条插值计算，对步骤S3中提取的各通道局部放电脉冲的数字包络信号，利用边界条件、内部1阶导数连续性、2阶导数连续性条件计算局部放电脉冲的数字包络信号任意相邻两点[y
j
,y
j+1
]的三次样条函数y＝a
j
+b
j
x+c
j
x2+d
j
x3，并据此确定相关系数值，然后对[y
j
,y
j+1
]进行40倍插值，即根据三次样条函数计算[y
j
,y
j+1/40
,
…
,y
j+39/40
,y
j+1
,]处的数值，得到四十倍1GHz采样率上采样的局部放电数字包络信号；
[0013]步骤S5、时延相关计算，对步骤S4中1GHz采样的不同通道的局部放电数字包络信号进行时延相关计算，计算公式为其中，M为步骤S4中单个局部放电脉冲采样点数，得到不同延迟τ下的相关值，τ∈[
‑
1000,1000]，并取最大相关值处的时延τ
max
，重复对不同时间位置的局部放电数字包络信号进行上述计算，得到多个时延值；
[0014]步骤S6、时延值统计平均及位置计算，对步骤S5中的时延值信息进行统计处理，并剔除偏差较大的前30％个时延值，计算剩余脉冲的时延值平均值并根据传感器位置信息，计算局部放电源位置其中l为两个特高频传感器距离，c为电磁波在空气中传播速度，当为正数时，说明局部放电源在计算时延时参考传感器靠近另外一个传感器方向，当为负数时，说明局部放电源在计算时延时参考传感器远离另外一个传感器的方向。
[0015]优选的，所述步骤S1中为避免低频段和高频段电磁波干扰，模拟检波电路前的滤波器下限和上限截止频率分别为300MHz和1GHz。
[0016]优选的，所述步骤S31中为避免底部噪声的干扰，提取局部放电脉冲数字包络信号时底噪系数level可设置为3
‑
5倍，提取脉冲时在达到门限值的时间基础上向前向后延伸1μs。
[0017]优选的，所述步骤S32中一个工频周期为20ms。
[0018]优选的，所述步骤S4对插值后信号进行10MHz的低通滤波处理。
[0019]优选的，所述步骤S5中当最大相关值大于0.3时，不同通道脉冲具有相关性，为同源脉冲，进行最大相关值的时延记录，且进行时延相关计算的脉冲应为一段时间内不同通道的大量脉冲，避免遗漏间歇性放电信号。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0021]1.本专利技术提出的一种基于特高频信号三次样条插值方法的GIS设备局部放电源定位技术，通过三次样条插值技术对检波信号进行上采样，可实现ns级定位精度，极大减少了GIS局部放电源在线定位系统的硬件成本；
[0022]2.本专利技术提出的一种基于特高频信号三次样条插值方法的GIS设备局部放电源定位技术，通过多个放电脉冲时延计算，并进行合适的开窗参数设置，在消除干扰，保证时延计算精度的同时，大幅减少了数据计算量，便于GIS局部放电在线监测定位系统的应用推广。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的流程图；
[0024]图2是本专利技术实施案例特高频原始信号波形图；
[0025]图3是本专利技术实施案例模拟电路检波后包络波形图；
[0026]图4是本专利技术实施案例在25MHz采样下包络波形图；
[0027]图5是本专利技术实施案例三次样条插值后1GHz上采样的包络波形图；
[0028]图6是本专利技术实施案例插值后包络波形图时延相关计算结果；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于特高频信号的GIS设备局部放电源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、对特高频频段的放电脉冲进行硬件滤波、检波处理，再通过模拟滤波器，滤除特高频频段外信号，并进行模拟检波电路处理，得到包含局部放电脉冲的模拟包络信号，其中局部放电脉冲的模拟包络信号包含放电脉冲上升时间、峰值、下降时间信息；步骤S2、对步骤S1中模拟包络信号进行低速采集，即对检波后模拟包络信号，进行抗混叠滤波，并按照25MHz采样频率进行采集，得到包含局部放电脉冲的数字包络信号{y
i
}，i＝1，2，
…
，N
‑
1，N，N为一个周期的数据点数，对于25MHz采样率的信号N为500000；步骤S3、提取局部放电脉冲的数字包络信号，具体为：步骤S31、首先按照底噪y
n
的level倍门限值确定局部放电脉冲的准起点s
′
，判断逻辑为且底噪得到一个完整的局部放电脉冲数字包络信号{y
j
}，其中，j＝s
′‑
25，s
′‑
24，s
′‑
23，
…
，s
′
+48，s
′
+49，s
′
+50；步骤S32、重复上述步骤，得到一个工频周期内的多个局部放电脉冲的数字包络信号；步骤S33、根据步骤S32的通道局部放电脉冲的起始时间信息确定其余通道的局部放电脉冲的数字包络信号；步骤S4、进行三次样条插值计算，对步骤S3中提取的各通道局部放电脉冲的数字包络信号，利用边界条件、内部1阶导数连续性、2阶导数连续性条件计算局部放电脉冲的数字包络信号任意相邻两点[y
j
，y
j+1
]的三次样条函数y＝a
j
+b
j
x+c
j
x2+d
j
x3，并据此确定相关系数值，然后对[y
j
，y
j+1
]进行40倍插值，即根据三次样条函数计算[y
j
,y
...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔鹏，何小高，陶文卿，
申请(专利权)人：苏州朋禾智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：