基于电磁波信号传播衰减模型的变电站局部放电定位方法

分析了局部放电辐射电磁波的空间传播衰减特性,及电磁波接收天线的灵敏度系数,并以此为理论基础,提出了一种新的基于天线阵列和电磁波衰减模型的局部放电定位方法,实现变电站全站的局部放电源定位。该方法在变电站空间建立三维坐标系,推导出天线接收到电磁波信号的峰值与局放源及天线位置之间的关系,从而构建关于局部放电位置的计算模型。该方法只需要检测信号峰值,而不需要计算信号的时延序列,可以大大简化数据采集和处理系统要求。论文分别对电磁波仿真软件得到局部放电信号,及实验室模拟局部放电测试得到的电磁波信号进行分析处理,利用该方法计算局部放电源位置,验证了方法的准确性和可行性。     

变电站局部放电的定向天线多方位检测定位方法

为提高变电站中高压设备局部放电(PD)的3维定位精度,开展了采用定向天线多方位检测的PD定位方法研究。研究了基于2支定向天线旋转检测的PD定位原理,分析了在单点旋转检测定位时的局限性,提出了多方位检测的定位方法。利用特高频信号首波互相关算法进行时延估计,结合网格搜索法和粒子群寻优算法求解非线性方程组实现精准定位。并在220 kV变电站模拟了PD源的定位试验。结果表明:与全向天线定位方法相比,定向天线提升了微弱信号的检测能力,抑制了信号传播多路径效应,多方位检测的定位方法有效提高了变电站内PD的3维定位精度。研究结果对变电站内PD的精准定位具有工程实用价值。     

基于超高频电磁波的变电站局部放电空间定位

局部放电的测量和诊断已成为评估高压电力设备运行状态的重要方法之一。但目前的局部放电监测主要以单个设备监测为主,测试仪器程序多,成本高,维护工程大。可利用4个天线组成天线阵列接收超高频(UHF)电磁波,并定义三维坐标系对变电站范围内的放电源进行全站的局放定位。重点研究了基于能量积累法计算信号起始时刻和基于信号时延序列实现放电源准确定位算法的原理,并给出了求解基于时差的以局放源位置为未知数的非线性方程组的Newton算法和网络搜索法。实验室测试和现场测试验证了基于射频天线阵列实现变电站范围内局部放电定位的有效性,提出的定位算法可以自适应求解基于时差序列的非线性方程组,既保证了求解的速度,又能解决方程的收敛问题,满足变电站全站局部放电定位准确度的要求。     

三维定位方法在变电站局部放电检测中的应用

针对当前变电站局部放电定位系统仅能实现准确的局部放电(PD)二维定位,开展了三维定位方法在变电站PD检测中的应用研究。文中采用定向天线的PD多方位检测定位方法,采取在多个检测点旋转两支特高频定向天线的检测模式,利用不同旋转角度下局放源到达两支天线的不同时延求解定位方程组实现PD三维定位。为实现该方法的现场应用设计了一套局部放电三维定位系统,系统通过各硬件进行角度、时延、定位坐标等参数的采集并传输至上位机,然后在基于LabVIEW平台开发的上位机软件中进行PD源三维坐标计算、显示并保存计算结果。最后,通过试验验证了该系统的有效性,试验结果表明,该系统的PD三维定位偏差不超过0. 4米,远优于二维定位精度。     

自动定向式变电站局部放电监测定位方法研究

局部放电监测对发现绝缘缺陷与减少设备绝缘击穿故障均有重要意义,但是目前基于固定天线阵列装置的局部放电信号监测定位方法还不能实现空间上多维度、大范围的高准确度监测。为此设计了一种包含机械结构与天线阵列的自动定向装置,并提出适用的局部放电监测定位方法。所述局部放电监测定位系统首先根据信号特征通过N-Q-Φ等图谱判别局部放电信号,再从空间几何关系角度确定输送给机械结构的控制信号,从而控制定向装置不断调整天线阵列指向,并在闭环调节下使信号时间差最终控制在预设阈值以内。此时阵列中央的激光头所指即为局部放电源位置,完成了局部放电源的监测定位。之后建立局部放电监测定位实验系统,并对上述方法进行测试。结果表明,实验系统能有效发现局部放电信号,并能准确快速地定位局部放电源位置,这对实现局部放电大范围监测与定位有重要意义。     

基于平面相交法的敞开式变电站多源局部放电定位方法

目前基于特高频(UHF)天线阵列的敞开式变电站局部放电(以下简称局放)检测与定位方法获得应用,但定位距离误差偏大,且未提供有效的多放电源时的定位方法。为此提出了基于平面相交法的敞开式变电站多源局放定位方法:采用插值互相关法计算天线信号之间的时差,对互相关函数进行插值以提高采集系统采样率较低时的时差精度;引入平面相交法求解时差方程,并统计获得多次局放信号定位结果中概率密度最高的位置,将其作为最终的定位结果。当存在多个放电源时,使用K均值算法对天线阵列的时差向量进行聚类,实现多源UHF信号的分离。之后,建立了变电站局放检测与定位实验系统,对前述算法的定位精度进行了测试。结果表明,对尺寸为4 m×2 m的菱形天线阵,当局放源与距离4 m的天线对的法线夹角45°且距天线阵列中心距离10 m时,定位误差均1 m,多数情况下20 cm;在存在多个放电源时,该方法的定位精度与单个放电源时接近。     

基于特高频定向天线阵列的变电站局部放电定位MUSIC算法

多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)算法采用全向天线作为阵列阵元,为提升算法的抗干扰能力和定位精度,针对变电站局部放电检测采用定向天线阵列进行定位的具体应用,将天线方向图增益作为阵列流形系数,提出并推导了用于定向天线阵列定位的MUSIC算法,在运用克拉美罗界和二阶统计信噪比估计理论分析算法定位误差基础上,通过搭建仿真模型进一步验证算法的性能。仿真结果表明,对于常规选定频带的局部放电信号,基于定向天线的MUSIC算法可在天线方向图增益大于1的来波方向范围内提升定位精度,且定位精度与天线增益大小成正相关。采用所设计的方向图增益达6 dB的定向天线阵列,在信噪比为0 dB的条件下信源定位误差为0.806°,而经典MUSIC算法的定位误差达到17.403°。     

变电站运行变压器局部放电在线监测定位技术

介绍了作者研制的变压器局部放电在线监测系统以及现场运行中取得的结果.     

电力变压器局部放电的定位方法

阐述了变压器局部放电的机理和国内外对变压器局部放电定位方法研究的演变过程及现状。在比较分析各种局部放电定位方法后，指出目前接近实用化的精确定位方法是超声波定位法和采用电容传输分量与数字滤波技术的电测定位法     

基于时间反演技术的电力电缆局部放电定位方法

时延估计与相速度的频变特性是影响电缆局部放电定位精度的主要原因。该文提出了一种基于时间反演技术的电力电缆局部放电定位方法,该方法无需直接对局放时延进行估计并考虑了相速度的频变特性。通过双指数局放模型模拟实际局放信号,考虑了不同传输距离、不同信噪比、不同量化误差以及不同采样率对定位精度的影响,验证了该方法的可行性。最后利用振荡波局部放电测试系统对实验室一条长为498m的10kV XLPE电缆中的半导电层搭接不良缺陷进行了局部放电测试试验,考虑了2种不同类型的局放波形,并利用不同方法对2种不同类型的局放信号进行定位,验证了该方法的有效性和准确性。结果表明,该方法相比于传统的峰值法、相关法以及能量法都具有更高的定位精度。     

基于射频检测技术的敞开式变电站局部放电监测及定位探究

目前国内敞开式常规变电站数量远远多于 GIS变电站,很多敞开式变电站都运行了几十年,由于高压设备的绝缘部件会随时间老化等原因,越来越多的敞开式变电站的缺陷或故障将成为事故隐患。对敞开式变电站进行连续的状态监测和定期的设备巡检,从而及早发现设备缺陷并排除,已成为当务之急的任务。为此,文章提出利用４根射频局部放电传感器组成的天线矩阵,对敞开式变电站内所有高压设备进行局部放电监测和定位。     

基于NS-APSO算法的变压器局部放电超声定位方法

为了对变压器中的局部放电源进行精确定位,本文提出了一种基于自然选择自适应粒子群算法(natural selection-adaptive particle swarm optimization,NS-APSO)的超声定位方法。在自适应粒子群算法的基础上融入自然选择的思想,每次迭代都对种群中的粒子进行“优胜劣汰”处理,用好的粒子替换差的粒子从而提高种群的整体质量。为了增强算法的实用性,基于MATLAB中的GUI模块开发了一款能够对不同尺寸变压器内部局部放电源进行定位的软件。将定位结果与标准PSO算法得到的结果进行对比,结果表明基于NS-APSO算法的变压器超声定位方法具有更高的定位精度和全局搜索能力。     

一起500 kV变电站GIS局部放电检测定位分析

针对一起500 k V变电站GIS设备内部局部放电缺陷,应用超声波、特高频、紫外成像、SF6气体组分检测等带电检测方法对缺陷进行了准确定位,判断了缺陷类型,解体验证了检测结果的正确性。该分析为带电检测技术应用积累了经验,保障电力系统安全运行。     

GIS特高频局部放电检测定位方法

放电源定位是GIS局部放电检测过程中非常重要的一个步骤。通过定位信号源,可以准确判断信号是否来自GIS内部,并进一步确认故障元件位置,提高检修工作效率。介绍特高频法局部放电检测的几种定位方法,以及这几种方法的适用场合。现场检测表明,熟练掌握定位方法是现场有效开展特高频局部放电检测的关键环节。     

变压器局部放电的超声波定位方法

本文主要讨论局部放电声波在变压器内的传播规律,根据等值波速的设想研究产品试验中局部放电定位测量方法。     

基于特高频相控阵原理的变电站站域局部放电测向方法

目前基于特高频(ultra-high frequency,UHF)传感器阵列的敞开式变电站站域局部放电检测与定位方法获得应用,但相关系统存在传感器阵列体积大、不便于现场应用的缺点。鉴于电子对抗领域中相控阵雷达在测向方面的突出优势,该文尝试研究了相控阵原理应用于站域局部放电测向的可行性与测向精度。变电站内设备可近似看成二维分布,采用均匀线阵即可实现方位角估计。阐述了均匀线阵的数学模型及采用多重信号分类算法(multiple signal classification,MUSIC)进行窄带信号测向的原理;因局部放电信号为宽带信号,MUSIC算法测向精度降低,因此首先使用数字带通滤波器将阵列接收数据分散到不同频率点上,再用双边相关变换(two-sided correlation transformation,TCT)算法对UHF信号进行聚焦,使局部放电的宽带信号变换到某个较窄的频带内,从而提高MUSIC算法的测向精度。在理论基础之上,先在不同信噪比下仿真该方法的测向精度,测向误差约为0.8°,进而通过多次实验,表明该方法的实际测向误差约为2°,验证了该方法的准确性及应用于敞开式变电站站域局部放电测向的有效性。     

基于电磁波阵列信号处理和波达方向分析的变电站局部放电定位

局部放电(partial discharge,PD)检测是绝缘检测与诊断最有效的方法之一。基于L型天线阵列信号处理,及旋转不变技术(estimating signal parameter via rotational invariance techniques,ESPRIT)求取信号波达方向(direction of arrival,DOA)的思想,提出了一种变电站局部放电定位方法,可以实现局部放电源的平面定位。该算法不需要计算信号的时延序列,故可以降低对采集系统采样率的要求,且其通过求解2个波达方向上的直线交点,即求解二元一次方程组,得到局部放电源的平面坐标,避免了求解非线性方程组。给出了算法的理论基础和实现步骤,并分别对电磁波仿真软件得到局部放电信号,及变电站现场实测的局部放电辐射电磁波信号进行分析处理。结果表明,利用该算法得到局部放电源位置的平面定位误差<30cm,满足变电站全站局部放电源的定位精度要求,验证了算法的准确性和可行性。     

变压器局部放电的超声波定位方法

主要讨论局部放电声波在变压器内的传播规律，根据等值波速的设想研究产品试验中局部放电定位测量方法。