[发明专利]一种基于可控响应功率的局部放电超声波定位方法与装置

说明书

本发明属于高压电气设备局部放电在线监测技术领域，尤其涉及一种基于可控响应功率的局部放电超声波定位方法与装置。为克服当前局部放电超声波定位方法及装置结构复杂、抗干扰能力弱等缺点，本发明利用F‑P光纤超声传感器阵列检测局部放电产生的超声波，将声信号转化为光信号并通过光纤传播，在超声波的作用下，F‑P光纤超声传感器阵列将返回的干涉光经过光电放大器传输到信号处理单元进行信号采集与处理，最终得到高压电气设备局部放电点的坐标。本发明不受运行现场的强电磁干扰，具有较强的抗噪性和鲁棒性，且只需要很短的信号序列就可以给出较为精确的定位，有效避开了混叠波的影响，适用于高压电气设备局部放电的定位。

技术领域

本发明属于高压电气设备局部放电在线监测技术领域，尤其涉及一种基于可控响应功率的局部放电超声波定位方法与装置。

背景技术

局部放电是造成电力设备绝缘劣化、破坏的主要原因，强烈的局部放电，则会使绝缘强度很快下降，因此，对大型电力设备的局部放电进行在线监测具有十分重要意义。常用的检测法主要有甚高频(VHF)脉冲电流检测法和超高频(UHF)电磁波检测法，然而这两种检测方法检测的是电信号，容易受到电磁信号的干扰；超声波检测法是通过超声波传感器检测设备内部局部放电产生的超声波信号，其不受到电磁噪声的干扰，不影响设备运行，能够实现在线监测。

目前，已有多种局部放电超声波定位方法及装置被提出，例如基于时延估计的定位算法，该算法的主要优点是原理简单、计算量小，但是该类定位算法采用大孔径或分布式传感器阵列，超声波沿不同的路径到达各个传感器，由于电气设备内部结构复杂，有的路径可能被阻挡，从而导致定位失败，在较强的噪声的环境下，定位效果不佳。基于电-声检测的局部放电定位方法可同时检测电信号和声信号，利用超声信号与超高频信号时延，计算出局部放电点与超声波传感器间的距离，再根据声信号估计波达方向，进而计算放电源的空间几何位置，但这种方法需要同时使用电磁波传感器和超声波传感器，硬件结构复杂，成本较高，而且波达方向估计受超声波信号的带宽影响，且在有多径信号混叠时不能辨别波达方向。采用F-P光纤超声传感器检测局部放电是一种新方法。F-P光纤超声传感器是基于法布里-珀罗光学干涉原理来检测局部放电产生的超声波，相比于压电陶瓷传感器，具有抗干扰能力强，不受电磁波的影响等显著的优点。虽然F-P光纤超声传感器已在实际电气设备中得到应用，但目前还没有实现局部放电定位。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于可控响应功率的局部放电超声波定位方法与装置，本发明不受信号带宽影响，具有较强的抗噪性和鲁棒性，适用于高压电气设备局部放电的定位。

一种基于可控响应功率的局部放电超声波定位方法，包括以下步骤：

步骤一：对信号发生装置产生的信号预处理，并传输到F-P光纤超声传感器阵列进行信号采集；

步骤二：对传感器接收的采样信号进行时域插值，根据插值后的采样信号建立广义互相关函数模型；

步骤三：计算局放源s处的可控响应功率；

步骤四：根据步骤三的计算结果求取可控响应功率的最大值，并定位局放源位置。

所述步骤二中，根据插值后的采样信号建立广义互相关函数模型的方法为:

假设F-P光纤超声传感器阵列的第m个传感器检测到的信号为X_m(t)，第n个传感器检测到的信号为X_n(t)，将检测到的信号分别进行傅里叶变换，得到经傅里叶变换的第m个传感器检测信号X_m(w)和第n个传感器检测信号X_n(w)，则定义第m个和第n个传感器接收信号的广义互相关函数R(τ_mn(s))为：

其中，