[发明专利]一种基于梯度逼近式干式电抗器PD源定位算法

说明书

本发明涉及干式电抗器PD源定位领域，具体涉及一种基于梯度逼近式干式电抗器PD源定位算法，对传统网格搜索牛顿迭代法进行了改进，改进后的算法呈阶梯式，包括阶梯1和阶梯2；阶梯1利用网格搜索牛顿迭代法对PD源进行粗略定位；阶梯2对初始定位坐标X、Y进行距离和值最小值逼近式寻优，将寻优后的X、Y回代到时差定位方程中求出Z坐标。该改进算法在一定程度上减少了Z坐标的定位误差提高了干式电抗器的PD源定位精度。

技术领域

本发明属于干式电抗器PD源定位领域，特别涉及一种基于梯度逼近式干式电抗器PD源定位算法。

背景技术

局部放电(Partial discharge,PD)是一种由于绝缘材料内部或绝缘表面局部电场特别集中而引起的电气现象，PD是干式电抗器绝缘劣化的重要征兆，长期的PD会使绝缘劣化，威胁干式电抗器的安全运行，导致运行中出现故障，从而影响电力系统的安全稳定运行。通过PD的在线监测和定位，可及时发现干式电抗器内部绝缘存在的潜伏性缺陷，判断干式电抗器内部绝缘劣化的程度，PD源位置可视化也为干式电抗器的检修提供很大的便利，避免干式电抗器发生突发性绝缘故障。

声、光、电、热等物理现象和化学反应会伴随着PD发生。随之，检测局部放电的方法有多种，比如超声波检测法、脉冲电流法、光测法、特高频法和化学检测法等。干式电抗器大多运行在大电流工况下，其电磁振动导致的声信号具有很明显的相位幅值特征，其内部存在绝缘故障时，产生的声信号的特征也会随之变化，因此超声波检测法常用于干式电抗器故障监测，其灵敏度高，设备使用简便，可以通过对设备的逐点测量进行缺陷定位，适合应用于干式电抗器带电巡检和短期的在线监测。

但在实践运用的过程中发现，超声波检测法对干式电抗器PD进行定位时因为各种干扰噪声、环境状态、测量误差等因素的影响，在利用电力行业标准《电力变压器PD的特高频检测方法》(DL/T-2016)推荐使用的网格搜索牛顿迭代算法求解PD源时差定位方程的过程中，存在干式电抗器一个PD源定位出多个坐标或无法定位的问题，定位精度不能满足需求；而且为了让定位装置结构简单、节约空间、减少成本，声压传感器阵列一般布置在一个水平面上，根据网格搜索牛顿迭代算法原理，将声压传感器布置在同一水平面时，在对X、Y、Z坐标进行等步寻优时，对Z的定位结果存在较大的误差，对干式电抗器PD源定位结果不够精确。

以上所阐述的两个方面的原因都会降低传统网格搜索牛顿迭代算法对干式电抗器PD源的定位精度。因此，改进现有定位算法提出具有更高精度的PD源定位算法求解干式电抗器PD源是非常有必要的。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明提供一种基于梯度逼近式干式电抗器PD源定位算法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种基于梯度逼近式干式电抗器PD源定位算法，对传统网格搜索牛顿迭代法进行改进，改进后的算法呈阶梯式，包括阶梯1和阶梯2；阶梯1利用网格搜索牛顿迭代法对PD源进行粗略定位；阶梯2对初始定位坐标X、Y进行距离和值最小值逼近式寻优，将寻优后的X、Y回代到时差定位方程中求出Z坐标；包括以下步骤：

步骤1、阶梯1的具体步骤：

步骤1.1、声压传感器阵列接收干式电抗器PD源产生的声信号；

步骤1.2、根据声压传感器采集到的声信号相较于参考声压传感器的时间差列PD源定位时差方程：

其中，V为声信号传播速度，

步骤1.3、将采集的干式电抗器PD源声信号数据代入到PD源定位时差方程形成关于变量x、y、z的系数方程矩阵；

步骤1.4、利用网格搜索牛顿迭代法对定位时差方程矩阵进行初步求解得出粗略的初始PD源的N组坐标点集P_k(X_k,Y_k)，k＝1，2，3，…；