[发明专利]基于时频域分析变压器局部放电信号接收器位置设计方法

说明书

本发明涉及一种基于时频域分析变压器局部放电信号接收器位置设计方法，包括：首先依据变压器的内部结构，构建模型，进行自适应网格划分；然后设置放电源，在两两处置的三个方向上设置积分线，应用频域求解法，得到变压器箱体内部电磁场分布；根据频域结果分析，在变压器箱体上对可以放置信号接收端的位置进行第一步的选择，之后设置仿真时间，应用时域求解法，经预设时间后分析各个信号接收端得到的电磁波波形图；最后对比各个信号接收端对信号的灵敏度以及接收信号的幅值来对其位置进行第二步优化。本发明可以通过研究变压器内部放电源的电磁波传播路径，提高对变压器内局部放电源的定位精度，对现实中局部放电源监测系统具有一定的实际意义。

技术领域

本发明涉及电气设备状态监测技术领域，尤其是涉及一种基于时频域分析变压器局部放电信号接收器位置设计方法。

背景技术

电力是国计民生的基础产业，电力的可靠供应事关国家安全战略和经济社会发展全局，“十四五”时期，电力工业将坚持以推动电力高质量发展为主题，而变压器是高压变电站电力系统中至关重要的设备,变压器是否能够稳定的工作决定着电力的稳定可靠传输。因此确保变电站中的电力变压器的安全稳定运行、及时发现并检测定位变压器的内部安全隐患具有十分重要的意义。

局部放电的发生伴随着电荷的中和，并产生电流脉冲，从而激发电磁辐射。近年来，国内外多家科研机构和厂商对变压器局部放电技术展开了深入的研究，并取得了较大的进展。根据局部放电所表现出来的特征，局部放电的检测定位方法主要有脉冲电流法、超声波分析定位法、油色谱法和特高频分析定位法、红外热成像定位法等。超高频法的检测频带通常在300MHz-3GHz，它是通过微波天线来接收局部放电激发出的超高频电磁波信号，从而对放电进行检测和定位的。由于外部电晕等脉冲干扰的频率一般不超过300MHz，而且超高频天线大多安装在变压器箱体的内部，因此局部放电超高频检测法能够有效屏蔽变电站内电晕以及外界其他电磁干扰的影响，使这一方法具有较高的检测灵敏度和抗干扰能力。国际电工委员会于2016年制定了局部放电超高频法的检测标准IEC62478，该方法被越来越广泛地应用于变压器局部放电的在线监测。

然而，目前基于真型变压器的局部放电超高频信号传播特性研究较少，对电磁波在变压器中的传播特性和规律了解得不够充分；局部放电电磁传播仿真建模方法较为单一且没有得到充分的验证；信号接收端的安装位置缺乏参考依据。这些问题制约了超高频局部放电检测技术在变压器上的良好应用。

基于此，本发明提供了一种基于时频域分析的变压器局部放电信号接收器位置设计方法。针对变压器局部放电超高频信号的传播特性、电磁传播仿真建模以及进行了深入的研究。通过仿真软件HFSS，尽可能模拟电磁波在箱体内的传播路径，对信号接收端的放置位置提供理论优化依据，对实际运行中变压器超高频电磁信号的在线状态监测以及局部放电源的定位具有重要指导意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于时频域分析变压器局部放电信号接收器位置设计方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于时频域分析变压器局部放电信号接收器位置设计方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：于仿真软件中构建变压器模型，并进行自适应网格划分；

步骤2：设置局部放电信号源和积分线后进行频域仿真；

步骤3：根据频域仿真结果，进行第一步选择，设置信号接收端位置；

步骤4：设置信号源相关参数后进行时域仿真；

步骤5：根据时域仿真结果，再次优化并最终得到信号接收端位置方位。

进一步地，所述的步骤1中的变压器模型根据不同等级的变压器搭建，其箱体以及有源部分的物理尺寸，依据各个部分的材质对应进行设置，其中，所述有源部分包括铁芯和绕组。