本发明专利技术属于电力设备检测技术领域，特别涉及一种基于时间反演的GIS局部放电定位方法及装置，包括：建立待测GIS的三维电磁场模型；计算安装特高频传感器最佳位置；通过特高频传感器采集局部放电产生的特高频电磁波脉冲信号；对所述脉冲信号进行时间反转运算，并注入所述GIS三维电磁场模型中，获得内部电场强度随时间的分布变化情况；基于所述电场强度分布情况，判断局部放电位置。本发明专利技术基于时间反演的GIS局部放电定位，不易受低频电晕干扰影响，灵敏度高，只需在GIS内部或外部布置至少一个传感器，可以准确地确定局部放电在GIS中的具体位置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力设备检测，特别涉及一种基于时间反演的gis局部放电定位方法及装置。
技术介绍
1、gis(气体绝缘开关设备)是以气体作为绝缘介质的金属封闭开关设备和控制设备，有着占地面积小、维护工作量少、绝缘性能优良等优点而被广泛应用于高压输电领域，是高压变电站重要组成单元。然而，由于安装过程时的操作不规范、环境不达标以及设备长期运行等原因，gis内部的绝缘会不可避免地老化、出现局部性的绝缘缺陷，最终发展导致绝缘击穿，可能造成严重的事故。因此，研究探索gis内部绝缘的检测技术具有十分重要的意义，对电网的安全可靠运行有着至关重要的作用。
2、局部放电检测是一种常用且有效的检测绝缘老化损坏的方法，可以在设备绝缘出现劣化、缺陷产生的早期便发现检测出来，从而进行有效的修复和预防。目前工业界使用的gis局部放电检测手段主要有：脉冲电流法、特高频(uhf)法、超声波法、光测法和分解产物法。脉冲电流法通过测量局部放电引发脉冲电流；特高频法检测放电电流激励出的高频电磁波，其灵敏度较高，抗低频电晕干扰的能力强，但易受其他电流影响，定位精度不高；超声波法则检测放电产生的超声波信号，优点是不易受电磁干扰影响、易于定位，缺点是易受低频影响，反应不敏捷；光测法和分解产物法则分别因对环境要求高和灵敏度低的原因，在工业界较少使用。
3、综上，目前缺乏一种抗干扰性强、精度高的gis局部放电精确定位的方法和装置，鉴于以上工业现状，目前如何实现gis内局部放电精确定位是电力部门在高压变电站运维和gis状态评估中亟待解决的重要难题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于时间反演的gis局部放电定位方法及装置，解决了gis内局部放电无法精确定位的问题。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种基于时间反演的gis局部放电定位方法，包括以下步骤：
4、s1、建立待测gis的三维电磁场模型；
5、s2、在建立的gis三维电磁场模型中进行仿真推算，得到安装特高频传感器的最佳位置；
6、s3、在待测gis的安装特高频传感器最佳位置处安装特高频传感器，通过特高频传感器采集局部放电高频脉冲电磁波信号，并通过阈值法判断gis中是否存在局部放电；
7、若gis中存在局部放电，则进行时间反演：对所述的脉冲信号进行时间反转运算，并将时间反转后的信号回注到所述gis三维电磁场模型中，基于fd-td方法，获得随时间变化的电场强度分布情况；
8、s4、基于所述电场强度分布情况，判断局部放电位置。
9、进一步，s1中，建立gis三维电磁场模型为：
10、根据待测gis的具体型号，建立gis三维立体模型，并设置gis三维立体模型中固体和气体材料的电磁参数；
11、将gis三维立体模型的边界条件设置为pml吸收边界。
12、进一步，s2中，所述的在建立的gis三维电磁场模型中进行仿真推算，得到安装特高频传感器的最佳位置，具体为：
13、在gis三维电磁场模型中，在各个具有代表性的位置添加偶极子局部放电模型，同时在各个盆式绝缘子的浇筑孔处添加电场强度检测探头；所述偶极子局部放电模型的设置数量代表了总设置局部放电点位；
14、对第一个偶极子局部放电模型添加高斯脉冲电流激励，使其放电，各探头检测到局部放电产生的电场，对该电场强度信号幅值求均方根，得到各探头位置对第一个局部放电的感应强度；对每个偶极子局部放电模型均进行该步骤，得到各电场强度检测探头位置对各个位置局部放电的感应强度；
15、对每个电场强度检测探头，得到该电场强度检测探头位置对各个位置局部放电的感应强度后，求平均值，得到该电场强度检测探头位置处的综合感应强度；
16、综合感应强度最大的点则为特高频传感器最佳安装位置；
17、综合感应强度的计算式具体为：
18、
19、其中，n为总设置局部放电点位，即添加偶极子局部放电模型的个数，exi(t)为第x个盆式绝缘子处的探头接收到第i个局部放电检测出的电场强度信号，τ为该信号时间长度，ex为第x个盆式绝缘子处的电场强度检测探头所在点位的综合感应强度。
20、进一步，s3中，通过特高频传感器采集局部放电高频脉冲电磁波信号，并通过阈值法判断gis中是否存在局部放电，具体为：
21、基于阈值法，对局部放电高频脉冲电磁波信号进行检测，检测是否存在局部放电的高频电流产生的高频电磁波脉冲信号；
22、若存在，则认为所测gis中存在局部放电，并采集所述局部放电脉冲信号；
23、若不存在，则结束检测。
24、进一步，所述阈值法具体为：
25、设定电压阈值uth和时间窗阈值δtth，测得第一个绝对值超出电压阈值点前的第一个过零点视为信号的起点t1；从某点处信号经过时间窗阈值长的时间段内，信号幅值均不超过电压阈值，则该点后的第一个过零点视为信号的终点t2；起点和终点间的信号段为提取的局部放电脉冲信号，长度为δt。
26、进一步，s3中，对所述的脉冲信号进行时间反转运算的方法为：
27、ptr(t)＝p(δt-t)
28、其中，t为时间，p为采集并提取到的原始局部放电脉冲的电压信号，长度为δt，ptr为进行时间反转变换后的信号。
29、进一步，s3中，所述将时间反转后的信号回注到所述gis三维电磁场模型中，获得随时间变化的电场强度分布情况，具体为：
30、将时间反转后的信号作为激励源，添加在所述gis三维电磁场模型中传感器位置处；
31、基于所述gis三维电磁场模型空间中各处的电场强度满足maxwell方程组，使用迭代法求解maxwell方程组在离散的时间和空间上的分布，从而获得电场强度分布情况；
32、所述maxwell方程组为：
33、
34、其中，e是空间中一点的电场强度，h是空间中一点的磁场强度，μ是磁导率，ε是介电常数，t是时间；在没有信号激励的情况下，空间中各点的电场强度为0，为偏导数计算符号，为微分算子。
35、进一步，s4中，基于所述电场强度分布情况，判断局部放电位置，具体为：
36、基于fd-td数值仿真，获得时间反转信号回注后gis三维电磁场模型中各点的电场强度数值；
37、基于所述电场强度数值，得到电场强度最大值，确定所述电场强度最大值的位置，所述电场强度最大值出现的位置则为所述局部放电的位置。
38、本专利技术还公开了实现所述基于时间反演的gis局部放电定位方法的gis局部放电定位装置，包括：
39、特高频检测装置、通讯装置和检测主机；
40、所述特高频检测装置与所述通讯装置的发送端连接；所述检测主机与所述通讯装置的接收端相连；
41、所述检测主机包括处理器、fd-td数值分析本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于时间反演的GIS局部放电定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于时间反演的GIS局部放电定位方法，其特征在于，S1中，建立GIS三维电磁场模型为：
3.根据权利要求1所述的基于时间反演的GIS局部放电定位方法，其特征在于，S2中，所述的在建立的GIS三维电磁场模型中进行仿真推算，得到安装特高频传感器的最佳位置，具体为：
4.根据权利要求1所述的基于时间反演的GIS局部放电定位方法，其特征在于，S3中，通过特高频传感器采集局部放电高频脉冲电磁波信号，并通过阈值法判断GIS中是否存在局部放电，具体为：
5.根据权利要求4所述的基于时间反演的GIS局部放电定位方法，其特征在于，所述阈值法具体为：
6.根据权利要求1所述的基于时间反演的GIS局部放电定位方法，其特征在于，S3中，对所述的脉冲信号进行时间反转运算的方法为：
7.根据权利要求1所述的基于时间反演的GIS局部放电定位方法，其特征在于，S3中，所述将时间反转后的信号回注到所述GIS三维电磁场模型中，获得随时间变化的电场强度分布情况，具体为：
8.根据权利要求1所述的基于时间反演的GIS局部放电定位方法，其特征在于，S4中，基于所述电场强度分布情况，判断局部放电位置，具体为：
9.实现权利要求1-8任意一项所述基于时间反演的GIS局部放电定位方法的GIS局部放电定位装置，其特征在于，包括：
10.根据权利要求8所述的基于时间反演的GIS局部放电定位装置，其特征在于，所述特高频检测装置包括：
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【技术特征摘要】
1.一种基于时间反演的gis局部放电定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于时间反演的gis局部放电定位方法，其特征在于，s1中，建立gis三维电磁场模型为：
3.根据权利要求1所述的基于时间反演的gis局部放电定位方法，其特征在于，s2中，所述的在建立的gis三维电磁场模型中进行仿真推算，得到安装特高频传感器的最佳位置，具体为：
4.根据权利要求1所述的基于时间反演的gis局部放电定位方法，其特征在于，s3中，通过特高频传感器采集局部放电高频脉冲电磁波信号，并通过阈值法判断gis中是否存在局部放电，具体为：
5.根据权利要求4所述的基于时间反演的gis局部放电定位方法，其特征在于，所述阈值法具体为：
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：何彦良，刘晶，任双赞，辛蕾，杨昌建，郝东新，徐丹，张晓兰，程丹妮，牛博，
申请(专利权)人：国网陕西省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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