[发明专利]一种变电站电力设备局部放电空间定位方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于高压电力设备绝缘监测技术领域，特别是涉及一种变电站电力设备局部放电空间定位方法及系统。

背景技术

绝缘故障是电力设备在运行中最常见的故障之一。通常情况下，电力设备在发生绝缘故障前，会有一个逐渐发展的局部放电过程，随着放电的加剧，最终导致绝缘击穿。如果在局部放电过程中能够对运行设备进行监测和诊断，及时发现局部放电信号，并对局部放电源进行定位，及早对缺陷进行处理，就能有效避免绝缘击穿故障的发生，并制定有针对性的检修处理方案，以减少停电时间，提高检修效率。

局部放电可通过超声波、电气参数常量和特高频(UHF)电磁波等多种方法检测，这些方法都可用来做局部放电源定位。电磁波法是近年来局部放电检测的一种新方法，电力设备发生局部放电的过程中会辐射出宽频带电磁波信号，该方法利用特高频传感器接收特高频频段内(300M～1500MHz)的信号来检测局部放电，由于电磁波在空气中的传播速度近似光速，可以用来计算局部放电源的位置。

特高频电磁波具有抗干扰性强、灵敏度高和传播速度稳等优点，将其应用于局部放电定位及故障诊断是当前的热点问题。在变电站全站的空间内安装一组超宽带全向天线阵列接收局部放电辐射出的电磁波信号，通过对接收到的电磁波信号进行分析处理，得到局部放电源的位置。基于传感器阵列的定位方法通常分为基于距离的定位方法和距离无关的定位方法两类。距离无关的定位方法主要有质心算法、向量-跳段(DV-Hop)算法、Amorphous算法、近似三角形内点测试法(ATIT)算法等，而质心算法和ATIT算法的定位精度跟天线传感器的安装密度与分布密切相关；DV-Hop算法利用跳段距离代替直线距离，误差较大；Amorphous算法需要经验模型，故距离无关的定位算法不适于变电站局部放电源空间定位。基于距离的定位算法中，测量局部放电源与各传感器之间的距离或方位是算法的关键，测量方法有基于到达时间(TOA)、基于到达时间差(TDOS)、基于接收信号强度(RSSI)和基于到达角度(AOA)等。

电磁波在空气中的传播速度稳定，近似光速，所以可利用时差法进行变电站空间局部放电源定位，即通过对传感器阵列接收到的信号进行分析处理，得到信号时延序列，求解基于时延的定位方程组即可得到局部放电源的准确位置。该方法在变电站局放定位系统和电力设备的局放检测中已得到不少应用。这种方法具有较高的精度，得到准确的时延序列是该方法的基础，故该方法要求传感器及信号采集系统之间保持精确的时间同步，且信号采集系统需要较高的采样率。实际应用中在信噪比较低的情况下，信号时延计算困难，将带来较大的定位误差甚至无法定位。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种变电站电力设备局部放电空间定位方法及系统。

为了达到上述目的，本发明提供的变电站电力设备局部放电空间定位方法及系统包括包括按顺序执行的下列步骤：

步骤一、建立用于变电站电力设备局部放电空间定位的局部放电空间定位系统，包括：1)布置天线；2)构建局部放电空间定位系统；

步骤二、现场采集局部放电信号：利用局部放电空间定位系统采集变电站电力设备现场局部放电所产生的特高频信号；

步骤三、局部放电信号的峰值处理：对采集到的四路信号进行提取峰值的处理；

步骤四、推算局部放电源的位置：通过求解基于电磁波衰减特性的局部放电定位方程计算放电位置。

在步骤一中，所述的布置天线的方法为：将带宽为300M-2GHZ的四个天线布置在变电站内。

在步骤一中，所述的局部放电空间定位系统包括：四个天线、信号采集装置和数据处理装置；其中：信号采集装置包括四个调理电路和数据采集器；四个天线分别通过四个调理电路与数据采集器相连接，数据采集器与数据处理装置相连接。

所述的调理电路由输入保护电路、带通滤波器、低噪放大器、包络检波电路组成；其中：输入保护电路的输入端与天线相连接，其输出端依次通过带通滤波器、低噪放大器与包络检波电路的输入端相连接，包络检波电路的输出端与数据采集器相连接。

所述的低噪放大器的最大放大倍数设计为50dB。

所述的四路天线均为带宽300M-2GHZ的特高频传感天线。

在步骤三中，所述的峰值处理的具体操作为：以天线为基准，求出第i个天线的输出电压U_i与第1个天线的输出电压U₁的比值U_i由信号峰值代替。