变压器局部放电定位系统技术方案

本实用新型专利技术公开了变压器放电监测技术领域中的一种变压器局部放电定位系统。定位系统包括超高频传感器、检波放大器、超声波传感器阵列单元、滤波放大器、多通道同步数据采集器和数据处理器；超高频传感器和检波放大器相连；超声波传感器阵列单元由多个布设在同一平面的超声波传感器组成，每个超声波传感器分别与滤波放大器相连；检波放大器和滤波放大器分别与多通道同步数据采集器相连；多通道同步数据采集器和数据处理器相连。本实用新型专利技术定位速度快，定位精度准。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于变压器放电监测
，尤其涉及一种变压器局部放电定位系统。
技术介绍
电カ变压器是电カ系统的关键设备之一，其运行可靠性直接影响着整个系统的安全与稳定。据不完全统计，在已有记录的事故中，由变压器故障所引起的事故占了很大的比例，而局部放电是导致电カ变压器故障的主要原因之一，也是绝缘劣化的重要征兆和表现形式，因此对局部放电的深入研究已经逐渐成为广大科研工作者的重要课题。现有的变压器局部放电检测方法大多以发生局部放电时产生的电脉冲、电磁辐射、光、超声波等现象为依据，相应的定位方法包括电气定位法、超高频电磁波定位法、光定位法和超声波定位法等。 电气定位法通过检测阻抗检测套管末屏接地线等位置由于局放引起的脉冲电流，获得视在放电量，该方法比较成熟，国际电エ委员会(IEC)专门制定了相应的规程，但由于该方法确定的是局部放电发生的电气位置而非空间位置，且易受干扰，实际中很少采用。超高频电磁波定位法通过检测变压器局部放电的超高频电磁波信号来获得局部放电信息，并利用时延关系实现定位。通常，为了得到更加精确的结果，现场测试时选择将超高频传感器内置，造成设备安装不方便。光定位法通过检测并提取局部放电超声信号传播到光纤上时，光纤的形变情况对局部放电进行定位。由于光信号不受电磁干扰，具有很高的灵敏度，因此可以方便地确定局放源的位置。但由于变压器结构复杂，如何埋设光纤是目前的一大难点，而且光纤传感器的分辨率也不能满足工程需要。超声波定位法根据局部放电时产生的超声波传播的方向和时间来确定局放源的方位，包括“电-声”法和“声-声”法两大类。“电-声”法利用放电脉冲信号作为基准，获取超声波的传播时间，进而得出放电源与传感器的距离，但其仅获得空间距离，对于定位还需其他方法辅助。“声-声”法根据多个超声传感器和放电源的距离，经各种方法确定局放源的具体位置，但由于超声波在变压器内部的传播很复杂，且衰减严重，导致检测系统灵敏度不高，定位误差较大，甚至出现错误。
技术实现思路
本技术的目的在于，提供一种变压器局部放电定位系统，用于解决现有的变压器局部放电定位方法存在的问题。为了实现上述目的，本技术提出的技术方案是，一种变压器局部放电定位系统，其特征是所述定位系统包括超高频传感器、检波放大器、超声波传感器阵列单元、滤波放大器、多通道同歩数据采集器和数据处理器；所述超高频传感器和检波放大器相连；所述超声波传感器阵列单元由多个布设在同一平面的超声波传感器组成，每个超声波传感器分别与滤波放大器相连；所述检波放大器和滤波放大器分别与多通道同歩数据采集器相连；所述多通道同歩数据采集器和数据处理器相连。所述超声波传感器阵列单元的相邻两个超声波传感器的距离是超声波在变压器油中波长的一半。所述数据处理器采用计算机、笔记本或者平板电脑。本技术通过比较超高频信号和超声波信号的时域波形，确定超高频信号和超声波信号的时序关系，从而可以准确获得变压器局部放电源与超声波传感器阵列单元之间的距离，再通过估算变压器局部放电源与超声波传感器阵列单元所在平面的方位角和俯仰 角，获得变压器局部放电源在空间中的位置，这种联合超高频和超声波技术测量变压器局部放电源的方法，定位速度更高，定位精度更准。附图说明图I是变压器局部放电定位系统结构图；图2是检波后的超高频电磁信号和选定的滤波后的超声波信号的时域波形对比图；图3是利用空间谱估计算法估算变压器局部放电源相对于超声波传感器阵列单元所在平面的方位角和俯仰角的示意图。具体实施方式以下结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本技术的范围及其应用。图I是变压器局部放电定位系统结构图。在图I中，本技术提供的变压器局部放电定位系统包括超高频传感器、检波放大器、超声波传感器阵列单元、滤波放大器、多通道同歩数据采集器和数据处理器。超高频传感器和检波放大器相连。超声波传感器阵列单元由多个布设在同一平面的超声波传感器组成，每个超声波传感器分别与滤波放大器相连。在布设超声波阵列传感器时，为达到更好的測量效果，最好使超声波传感器阵列单元中的相邻两个超声波传感器的距离为超声波在变压器油中波长的一半。检波放大器和滤波放大器分别与多通道同歩数据采集器相连。多通道同歩数据采集器和数据处理器相连。超高频传感器用于检测变压器发生局部放电时产生的超高频电磁信号，并将检测到的超高频电磁信号发送至检波放大器。检波放大器用于接收超高频传感器发送的超高频电磁信号，并对超高频电磁信号进行检波后发送至多通道同歩数据采集器。检波放大器对超高频电磁信号进行检波包括检波放大器先将接收的超高频电磁信号转换为低频电磁信号，再将转换后的低频电磁信号进行放大。检波放大器对超高频电磁信号进行检波处理，有利于多通道同歩数据采集器采集超闻频电磁イ目号。超声波传感器用于检测变压器发生局部放电时产生的超声波信号，并将检测到的超声波信号发送至滤波放大器。滤波放大器用于接收超声波传感器发送的超声波信号，并对超声波信号进行滤波后发送至多通道同歩数据采集器。滤波放大器对超声波信号进行滤波包括滤波放大器先对接收的超声波信号进行滤波处理，滤除干扰信号，再将滤波处理后的超声波信号进行放大。滤波放大器对超声波信号进行滤波处理，有利于多通道同歩数据采集器采集超声波信号。多通道同歩数据采集器用于接收检波放大器发送的检波后的超高频电磁信号以及滤波放大器发送的滤波后的超声波信号，并将接收的检波后的超高频电磁信号和滤波后的超声波信号发送至数据处理器。多通道同歩数据采集器可以指定其中一个通道作为超高频电磁信号采集通道，而剩余的通道用于采集超声波信号。剰余的通道中，每个通道采集ー个超声波传感器检测并经过滤波放大器滤波的超声波信号。具体实施时，超高频传感器和超声波传感器在分别发送超高频电磁信号和超声波信号时，可以连同超高频传感器ID和超声波传感器ID —起发送，多通道同歩数据采集器接收信号后，根据传感器ID将信号送入相应通道。数据处理器用于接收并存储多通道同歩数据采集器发送的检波后的超高频电磁信号和滤波后的超声波信号，井根据检波后的超高频电磁信号和滤波后的超声波信号，对变压器局部放电源进行定位。数据处理器具有接收和存储信号的功能，同时还具有变压器局部放电源定位的功能，即具备计算功能，所以数据处理器一般采用计算机、笔记本或者平板电脑等具有存储数据和数据计算能力的设备。数据处理器定位变压器的局部放电源的大致过程是首先，数据处理器选取位于超声波传感器阵列单元几何中心的超声波传感器的滤波后的超声波信号，作为选定的滤波后的超声波信号。通过比较检波后的超高频电磁信号和选定的滤波后的超声波信号的时域波形，确定超高频电磁信号和超声波信号的时间差。图2是检波后的超高频电磁信号和选定的滤波后的超声波信号的时域波形对比图。由于电磁波在空气中的传播速度近似于光速，因此相对于超声波信号，可以认为接收到超高频电磁信号的时刻即为变压器局部放电发生的时刻。以超高频电磁信号为时间基准，通过时序的配合得到超声波的传输时延。图2中，b表示变压器局部放电发生的时刻，、表示超声传感器接收到超声波信号的时刻，则Δ t为传输时延,该传输时延即为超高频电磁信号和超声波信号的时间差。其次，根据超高频电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变压器局部放电定位系统，其特征是所述定位系统包括：超高频传感器、检波放大器、超声波传感器阵列单元、滤波放大器、多通道同步数据采集器和数据处理器；所述超高频传感器和检波放大器相连；所述超声波传感器阵列单元由多个布设在同一平面的超声波传感器组成，每个超声波传感器分别与滤波放大器相连；所述检波放大器和滤波放大器分别与多通道同步数据采集器相连；所述多通道同步数据采集器和数据处理器相连。

【技术特征摘要】
1.一种变压器局部放电定位系统，其特征是所述定位系统包括超高频传感器、检波放大器、超声波传感器阵列单元、滤波放大器、多通道同步数据采集器和数据处理器； 所述超高频传感器和检波放大器相连； 所述超声波传感器阵列单元由多个布设在同一平面的超声波传感器组成，每个超声波传感器分别与滤波放大器相连； 所述检波放大器和滤波放大...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子建，律方成，刘云鹏，程述一，杨海涛，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：实用新型
国别省市：