[发明专利]一种变压器局部放电超声定位方法

权利要求书

1.一种变压器局部放电超声定位方法，其包括：

a)根据实体变压器结构建立一个网格化的变压器节点数值模型，模型中的每一个节点根据其所在位置变压器部件的超声波传播特性赋予其特定的参数，将超声波的传播路径简化为按序排列的一系列节点；

b)通过寻路算法确定超声波信号在变压器内部的传播路径，继而求得超声波信号在各节点之间的传播时间；

c)根据局部放电定位测试实验得到的超声波信号到达时间差和变压器节点数值模型估计的超声波信号到达时间差，利用粒子群算法进行局部放电定位。

2.根据权利要求1所述的变压器局部放电超声定位方法，其特征在于，步骤a)中，变压器数值模型作为一个密闭的空间被分割成整齐排列的20cm边长的立方体，立方体中的每一个节点被赋予传播参数和速度参数两个参数；当信号在该节点以油中的波速传播时，其传播参数为1，以绕组中的波速传播时，其传播参数为0；速度参数被定义为超声波信号在这一节点处的传播速度，如果节点位置在油中，那么速度参数的值为1400m/s，当节点位于绕组上时，速度参数则为3810m/s。

3.根据权利要求1所述的变压器局部放电超声定位方法，其特征在于，步骤b)中，当传播路径并没有穿过金属部件而是直接在油中传播时，采用下式来计算传播时间，

当声波穿过金属时，则采用下式来计算传播时间，

式中，i₁、j₁、k₁均代表传播路径的起始节点，i_end、j_end、k_end均代表传播路径的终点节点，Vel(i_m,j_m,k_m)为节点i_m、j_m、k_m处超声波的传播速度，l是这条传播路径上所有节点的个数，Vel_oil为超声波在油中的传播速度。

4.根据权利要求3所述的变压器局部放电超声定位方法，其特征在于，所述变压器节点数值模型的每个立方体中被随机的赋予一个节点作为初始粒子，并根据下式计算各个粒子的适应度，

式中，P_i代表计算适应度的粒子，指的是由传感器1和传感器2接收到的超声波信号波达时间差；而指的是，如果局放源位于P_i的位置处，利用步骤b)中的传播时间算法进行计算，得到的传感器1和2的波达时间差的估计值；指的是由传感器1和传感器3接收到的超声波信号到达时间差；而指的是，如果局放源位于P_i的位置处，利用步骤b)中的传播时间算法进行计算，得到的传感器1和3的波达时间差的估计值；指的是由传感器1和传感器4接收到的超声信号波达时间差；而指的是，如果局放源位于P_i的位置处，利用步骤b)中的传播时间算法进行计算，得到的传感器1和4的波达时间差的估计值。

5.根据权利要求4所述的变压器局部放电超声定位方法，其特征在于，步骤c)中，选择拥有最低的适应度值的粒子作为全局最优解，同时记录每一个粒子自身的历史最优解；根据全局最优解和个体历史最优解，将粒子移动至一个新的位置。

6.根据权利要求5所述的变压器局部放电超声定位方法，其特征在于，步骤c)中，引入惯性系数，结合粒子的每一次移动与之前的移速进行约束优化，当全局最优解的适应度小于预设阈值时，全局最优解的位置就是局放源在变压器中的位置；添加惯性系数后，粒子的运动速度由三项组成：

其中，

式中，代表从P_i到全局最优解P_gopt的单位向量，类似地，指的是从P_i到个体历史最优解P_iopt的单位向量，w、c₁和c₂作为上述三项的权重，定义如下：

其中，CurCount和LoopCount代表当前的迭代次数和总的迭代次数，MaxW和MinW是两个默认的常数用来限制惯性参数的范围，Fitness(P_iopt)和Fitness(P_i)分别代表P_i这一点的历史最优适应度和本次计算的适应度；当粒子非常接近自己的历史最优解P_iopt的时候，c1的值会趋向于0，参数m用来控制移动的速度，选择在1到4之间；或c1和c2设置成两个常数值。