[发明专利]一种车载式变电站局部放电定位系统及其定位方法

权利要求书

1.一种车载式变电站局部放电定位系统，其特征在于，该系统包含安装在车顶的射频全向传感器（1），分别电路连接所述射频全向传感器（1）的信号调理电路（2），电路连接所述信号调理电路（2）的高速数据采样单元（3），以及电路连接所述高速数据采样单元（3）的数据处理和分析单元（4）。

2.如权利要求1所述的车载式变电站局部放电定位系统，其特征在于，该车载式变电站局部放电定位系统还包含分别电路连接上述部件的电源。

3.如权利要求1所述的车载式变电站局部放电定位系统，其特征在于，所述的射频全向传感器（1）采用UHF天线传感器。

4.如权利要求1所述的车载式变电站局部放电定位系统，其特征在于，所述的信号调理电路（2）采用前置放大器。

5.如权利要求1所述的车载式变电站局部放电定位系统，其特征在于，所述的高速数据采样单元（3）采用带存储功能的高速示波器。

6.如权利要求1所述的车载式变电站局部放电定位系统，其特征在于，所述的数据处理和分析单元（4）采用计算机。

7.如权利要求1所述的车载式变电站局部放电定位系统，其特征在于，所述的信号调理电路（2）和高速数据采样单元（3）采用RF同轴屏蔽电缆连接。

8.一种车载式变电站局部放电定位方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

步骤1、信号接收；

射频全向传感器（1）接收变电站局部放电产生的电磁波信号；

步骤2、信号调理；

信号调理电路（2）对接收到的信号进行放大和滤波处理；

步骤3、数据采样；

高速数据采样单元（3）对4路输出信号进行同步采集；

步骤4、信号降噪；

步骤5、数据处理和分析单元（4）根据四组信号的时间差，建立关于放电点位置的方程；

步骤5.1、利用阈值法确定4路信号波形曲线的拐点对应的时刻，作为射频电磁波信号的起始时刻；

步骤5.2、确定各路信号起始时刻的时间差：

                                           （1）

其中，为对应信号波形曲线的拐点时刻；

步骤5.3、确定四个传感器与放电点的距离差：

在传感器平面内建立直角坐标系，假设四个传感器的位置在平面坐标系内分别为、、和，放电点位置为，放电点到四个传感器的距离分别为、、、，则位置差分别为：

                                            （2）

其中，，；为电磁波传播速度，即为待定的放电点位置坐标；

步骤5.4、建立关于放电点位置的方程：

根据解析几何知识，放电点到每2个传感器之间的距离差可确定一个单支双曲线，因此，以传感器阵列中心为原点建立直角坐标系，通过4个时延的正负即可确定放电点所在象限，并可得到双曲线方程，联立可得非线性方程组：

                                               （3）

                                               （4）

                                               （5）

                                               （6）

其中，，，为双曲线焦距，可根据传感器阵列尺寸得到；

步骤6、数据处理和分析单元（4）求解基于时差的位置方程组，计算放电点位置，并得到局部放电源的方位角和径向距离；

采用牛顿迭代法求解基于时差的非线性方程组：

联立关于放电位置的非线性方程（3）、（4），可得到二元二次方程组，写成的形式，其中，

                                 （7）

设为方程组的一个近似解，则对有：

                    （8）

写成向量形式为：

                   （9）

其中，为的矩阵在处的值；若取值为方程组（7）的根，即，把式（8）右端为的向量作为新的近似值，记为，即有：

                                 （10）

式（10）即为牛顿法求解非线性方程组的迭代公式；

同理，联立非线性方程（5）、（6）得到的二元二次方程组同样可利用上述方法求解；

通过上述迭代，收敛点即可认为是放电点在预设平面直角坐标系内的坐标，进而得到其方向角与径向距离；

方向角                                        （11）

径向距离                                     （12）。