專利名稱：定位局部放電發(fā)射區(qū)域的方法及與該方法相關(guān)聯(lián)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及定位局部放電發(fā)射區(qū)域的方法和適于實(shí)施該方法的定位裝置。
背景技術(shù)：
在工廠中，對(duì)電源變壓器執(zhí)行局部放電測量以確保電源變壓器正確地運(yùn)行。根據(jù)周圍環(huán)境條件，局部放電測量有時(shí)會(huì)受到來自變壓器外部的電源的干擾放電的干擾。因此出現(xiàn)了如何定位那些干擾放電的問題，以能夠消除那些干擾放電。現(xiàn)有技術(shù)中已知多種定位外部放電的技術(shù)。 第一種已知定位技術(shù)使用超聲波檢測器。由超聲波檢測器的使用產(chǎn)生的第一個(gè)問題是其對(duì)擾亂的敏感性而非由放電引起的擾亂。第二個(gè)問題是當(dāng)所述電源位于較大場地時(shí)可能要求定位局部放電源的相當(dāng)大的時(shí)間周期。第二種已知技術(shù)使用紫外線照相機(jī)。第一個(gè)因使用紫外線照相機(jī)產(chǎn)生的問題是不可以單獨(dú)地定位使空氣離子化的放電(電暈放電)。該項(xiàng)技術(shù)的另一個(gè)缺陷是其非常高的成本。對(duì)于上述現(xiàn)有技術(shù)而言，還需要放電活動(dòng)持續(xù)并且是定時(shí)的，否則，放電的檢測是高度隨機(jī)的。這表現(xiàn)出了另一個(gè)缺陷。本發(fā)明的方法不具有上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于定位局部放電發(fā)射區(qū)域的方法，其特征在于，所述方法包括·校準(zhǔn)四個(gè)大體相同的測量通道的步驟，每個(gè)測量通道均都包括甚高頻(VHF)檢測器和/或超高頻(UHF)檢測器，所述校準(zhǔn)步驟針對(duì)每個(gè)測量通道提供了與所述測量通道相關(guān)聯(lián)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)； 通過所述四個(gè)測量通道來測量局部放電信號(hào)的步驟，所述四個(gè)VHF和/或UHF檢測器位于平面(Χ、γ)內(nèi)，檢測器Dl位于點(diǎn)(0、0)處、檢測器D2位于點(diǎn)(0、Υ2)處、檢測器D3位于點(diǎn)(Χ3、Υ2)處并且檢測器D4位于點(diǎn)(O、X3)處；·計(jì)算由分別包括檢測器D2和檢測器D3的測量通道測量的信號(hào)的接收時(shí)間之間的時(shí)間差TOAd2-TOAd3的步驟，所述計(jì)算步驟通過使用所述校準(zhǔn)步驟產(chǎn)生的所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來校正；·計(jì)算由分別包括檢測器D4和檢測器Dl的測量通道測量的信號(hào)的接收時(shí)間之間的時(shí)間差TOAd4-TOAdi的步驟，所述計(jì)算步驟通過使用由所述校準(zhǔn)步驟產(chǎn)生的所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來校正；·計(jì)算由分別包括檢測器Dl和檢測器D2的測量通道測量的信號(hào)的接收時(shí)間之間的時(shí)間差TOAdi-TOAd2的步驟，所述計(jì)算步驟通過使用由所述校準(zhǔn)步驟產(chǎn)生的所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來校正；
·計(jì)算由分別包括檢測器D3和檢測器D4的測量通道測量的信號(hào)的接收時(shí)間之間的時(shí)間差TOAd3-TOAd4的步驟，所述計(jì)算步驟通過使用由所述校準(zhǔn)步驟產(chǎn)生的所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來校正；以及·在通過以下等式定位在參考坐標(biāo)系(X、Y)中限定的直線Xdl、Xd2> Ydl和Yd2的交點(diǎn)處定位局部放電發(fā)射區(qū)域的步驟Xdl = (X3/2) + ( (TOAd2-TOAd3) /2) X cXd2 = (X3/2) - ( (TOAd4-TOAdi) /2) X cYdl = (Y2/2) + ( (TOAdi-TOAd2) /2) X c
Yd2 = (Y2/2) - ( (TOAd3-TOAd4) /2) X c其中，c為光速。在本發(fā)明的改進(jìn)中，所述方法包括與所述四個(gè)測量通道大體相同的兩個(gè)附加測量通道，所述兩個(gè)附加測量通道的兩個(gè)附加檢測器D5和D6位于平行于平面(X、Y)的平面內(nèi)、分別相對(duì)于檢測器Dl和D2垂直平移。因此可以通過四個(gè)檢測器Dl、D2、D5和D6在平面(Y、V)內(nèi)確定附加放電發(fā)射區(qū)域，軸線X、Y、V限定軸線的右手系統(tǒng)[X、Y、V]。因此，當(dāng)平面局部放電發(fā)射區(qū)域同時(shí)位于平面(X、Y)和平面(Y、V)內(nèi)時(shí)，本發(fā)明方法可以確定是否存在體積形式的局部放電發(fā)射區(qū)域，該體積在平面(χ、γ)和平面(Y、V)上具有構(gòu)成已確定平面發(fā)射區(qū)域的投影。


通過結(jié)合附圖的以下說明，將更清楚地理解本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。圖I示出了適于實(shí)施用于實(shí)施本發(fā)明方法所需的初步校準(zhǔn)的裝置；圖2示出了用于實(shí)施本發(fā)明方法的裝置的示例；圖3A-3D示出了由圖2所示裝置的UHF檢測器傳送的測量信號(hào)；以及圖4示出了在圖2所示裝置的改進(jìn)。在全部附圖中，相同的元件具有相同的附圖標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式圖I示出了適于實(shí)施用于實(shí)施本發(fā)明方法所需的初步校準(zhǔn)的裝置。如通過閱讀本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的以下描述，四個(gè)測量通道用于實(shí)施本發(fā)明的方法。每個(gè)測量通道由，例如，高頻檢測器Di (例如UHF檢測器)、長同軸電纜Ki、放大器Ai和短同軸電纜ki構(gòu)成。根據(jù)示例，長同軸電纜Ki具有5米至50米范圍內(nèi)的長度，并且短同軸電纜具有大體等于I米的長度。檢測器Di與放大器Ai之間的其它電纜結(jié)構(gòu)也是可以的，電纜結(jié)構(gòu)僅取決于便利性。高頻檢測器工作在例如300兆赫茲至1000兆赫茲的UHF頻帶。高頻檢測器也可以工作在例如200兆赫茲至1000兆赫茲的VHF/UHF頻帶內(nèi)。選擇的VHF/UHF檢測器是全方向型的，從而能夠在所有方向上檢測放電。各個(gè)測量通道的檢測器Di和放大器Ai選擇為使一個(gè)測量通道的與另一個(gè)測量通道的相同。此外，不同電纜的長度選擇為一個(gè)測量通道的與另一個(gè)測量通道的相同。校準(zhǔn)步驟在于將高頻信號(hào)Shf從脈沖校準(zhǔn)器CAL發(fā)送到四個(gè)UHF檢測器(發(fā)射激勵(lì)200兆赫茲至1000兆赫茲頻帶內(nèi)波的具有幾皮秒上升前沿的信號(hào))。然后，示波器Os。在每個(gè)測量通道端部測量根據(jù)時(shí)間接收到的電信號(hào)。示波器由四個(gè)檢測到的信號(hào)之一觸發(fā)，并且測量不同信號(hào)之間的時(shí)間差。調(diào)節(jié)測量通道(電纜長度、放大率)，直到測量到的時(shí)間差不超過閾值(例如，等于5納秒)為止。所測得的小于閾值的時(shí)間差被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中以用于校準(zhǔn)中的后續(xù)合并(見下頁，參照圖2中的數(shù)據(jù)CU1)。圖2示出了用于實(shí)施本發(fā)明方法的裝置。四個(gè)高頻檢測器D1-D4限定了在其內(nèi)將定位假定局部放電源的正方形表面或矩形表面。測量通道01、燈31、1^(1 = 1、2、3、4)全部連接至計(jì)算機(jī)C,或如在初步校準(zhǔn)步驟中,連接至示波器。在說明書的剩余部分中，附圖標(biāo)記僅用于連接至計(jì)算機(jī)的測量通道。計(jì)算機(jī)C接收由四個(gè)測量通道傳送的信號(hào)作為輸入信號(hào)。它還接收表示參考平面(Χ、γ)內(nèi)的四個(gè)檢測器D1-D4已知位置的預(yù)先測量的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)Clcal和位置數(shù)據(jù)dp接收為作為計(jì)算參數(shù)，在所述參考平面(X、Y)內(nèi)，例如檢測器Dl位于點(diǎn)(0,0)處、檢測器D2位于點(diǎn)(O、Y2)處、檢測器D3位于點(diǎn)(X3> Y3 = Y2)處并且檢測器D4位于點(diǎn)( = X3、0)處。無論何時(shí)在由四個(gè)檢測器限定的區(qū)域中發(fā)生局部放電，由四個(gè)測量通道測量的信·號(hào)均被傳輸?shù)接?jì)算機(jī)C。計(jì)算機(jī)C因此確定由校準(zhǔn)數(shù)據(jù)CU1校正的四個(gè)時(shí)間差，即.TOAd2-TOAd3 :由分別與檢測器D2和D3相關(guān)聯(lián)的測量通道檢測的信號(hào)的接收時(shí)間之間的差；.TOAd4-TOAdi :由分別與檢測器D4和Dl相關(guān)聯(lián)的測量通道檢測的信號(hào)的接收時(shí)間之間的差；.TOAdi-TOAd2 :由分別與檢測器Dl和D2相關(guān)聯(lián)的測量通道檢測的信號(hào)的接收時(shí)間之間的差；以及.TOAd3-TOAd4 :由分別與檢測器D3和D4相關(guān)聯(lián)的測量通道檢測的信號(hào)的接收時(shí)間之間的差。發(fā)射局部放電的區(qū)域Z因此由在參考坐標(biāo)系(X、Y)中通過以下等式限定的水平直線Xdl和Xd2以及垂直直線Ydl和Yd2來限定Xdl = (X3/2) + ( (TOAd2-TOAd3) /2) X cXd2 = (X3/2) - ( (TOAd4-TOAdi) /2) X c
Ydl = (Y2/2) + ( (TOAdi-TOAd2) /2) X cYd2 = (Y2/2) - ( (TOAd3-TOAd4) /2) X c其中，c為在自由空氣中的光速(3X108m/s)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)C包括在屏幕上顯示由四條直線Xdl、Xd2、Ydl和Yd2限定的區(qū)域Z的顯示裝置。當(dāng)局部放電源大體位于由四個(gè)UHF檢測器的位置限定的矩形或正方形的中心時(shí)，區(qū)域Z是大體為基本位于矩形中心的點(diǎn)的區(qū)域。當(dāng)局部放電源不在矩形中心時(shí)，區(qū)域Z是不位于矩形中心的或大或小的區(qū)域。有利地，當(dāng)在大體積(典型地為30米X30米)建筑物中尋找局部放電時(shí)，其中UHF檢測器位于飛機(jī)庫的四個(gè)角落，通常區(qū)域Z的邊長不超過幾米。因此，通常容易在確定的區(qū)域Z中可視地定位局部放電源的確切位置。當(dāng)不可以可視定位時(shí)(區(qū)域Z占據(jù)小范圍)，朝向區(qū)域Z的超聲波檢測器的使用也可使放電源被快速地定位。在示例中，圖3A-3D示出了由分別與檢測器D1-D4相關(guān)聯(lián)的本發(fā)明裝置的測量通道傳送的測量信號(hào)SA-SD。在圖3A-3D中，時(shí)間tl-t4因此示出其中分別由檢測器D1-D4檢測單一局部放電的不同時(shí)間。圖4示出了用于實(shí)施本發(fā)明方法的改進(jìn)裝置。在改進(jìn)裝置中，本發(fā)明裝置包括六個(gè)測量通道。除了四個(gè)上述測量通道以外，大體與上述四個(gè)測量通道相同的兩個(gè)附加測量通道與兩個(gè)附加UHF檢測器D5和D6相關(guān)聯(lián)。如上所述，每個(gè)測量通道包括高頻檢測器，例如長同軸電纜、放大器和例如短同軸電纜。出于便利性的原因，在圖4中僅示出檢測器D1-D6。在平行于由檢測器D1-D4限定平面的平面內(nèi)，兩個(gè)附加的檢測器D5和D6分別垂直地位于檢測器Dl和D2之上。與檢測器D1-D4可以限定平面(X、Y)的方式相同，檢測器D1、D2、D5、D6可以限定垂直于平面(X、Y)的平面(Y、V)。軸線X、Y、V因此限定軸線的右手系統(tǒng)[X、Y、V]。檢測器Dl、D2、D5和D6在參考坐標(biāo)系(Y、V)中的位置為檢測器Dl位
于點(diǎn)(0、0)處、檢測器D2位于點(diǎn)(Y2、0)處、檢測器D5位于點(diǎn)(0、V5)處并且檢測器D6位于點(diǎn)(Y6 = Y2> V6 = V5)處。如上所述，檢測器D1-D4可以在參考坐標(biāo)系(X、Y)中在分別具有如下等式的直線的交點(diǎn)處限定平面區(qū)域Z : Xdl = (X3/2) + ( (TOAd2-TOAd3) /2) X cXd2 = (X3/2) - ( (TOAd4-TOAdi) /2) X cYdl = (Y2/2) + ( (TOAdi-TOAd2) /2) X cYd2 = (Y2/2) - ( (TOAd3-TOAd4) /2) X c在本發(fā)明的改進(jìn)中，檢測器D1、D2、D5和D6也可以在參考坐標(biāo)系(Y、V)中在分別具有如下等式的直線的交點(diǎn)處限定平面區(qū)域Q Yd3 = (Y2/2) + ( (TOAd5-TOAd6) /2) X cYd4 = (Y2/2) - ( (TOAd2-TOAdi) /2) X cVdl = (V5/2) + ( (TOAdi-TOAd5) /2) X cVd2 = (V5/2) - ( (TOAd6-TOAd2) /2) X c其中· TOAd5-TOAd6為由分別與檢測器D5和D6相關(guān)聯(lián)的測量通道檢測的信號(hào)的接收時(shí)間之間的、通過使用校準(zhǔn)數(shù)據(jù)校正的時(shí)間差；· TOAd2-TOAdi為由分別與檢測器D2和Dl相關(guān)聯(lián)的測量通道檢測的信號(hào)的接收時(shí)間之間的、通過使用校準(zhǔn)數(shù)據(jù)校正的時(shí)間差；· TOAdi-TOAd5為由分別與檢測器Dl和D5相關(guān)聯(lián)的測量通道檢測的信號(hào)的接收時(shí)間之間的、通過使用校準(zhǔn)數(shù)據(jù)校正的時(shí)間差；以及· TOAd6-TOAd2為由分別與檢測器D6和D2相關(guān)聯(lián)的測量通道檢測的信號(hào)的接收時(shí)間之間的、通過使用校準(zhǔn)數(shù)據(jù)校正的時(shí)間差。因此，可以在軸線的右手系統(tǒng)[X、Y、V]中限定體積W，體積W在平面(X、Y)上具有占據(jù)區(qū)域Z的投影且在平面(Y、V)上具有占據(jù)區(qū)域Q的投影。體積W因此定位局部放電源。
權(quán)利要求
1.一種定位局部放電發(fā)射區(qū)域(Z)的方法，其特征在于，所述方法包括 校準(zhǔn)四個(gè)大體相同的測量通道的步驟，每個(gè)測量通道均包括甚高頻(VHF)和/或超高頻(UHF)檢測器(D1-D4)，所述校準(zhǔn)步驟針對(duì)每個(gè)測量通道提供了與所述測量通道相關(guān)聯(lián)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)(U ； 通過所述四個(gè)測量通道來測量局部放電信號(hào)的步驟，所述四個(gè)VHF和/或UHF檢測器位于平面(X、Y)內(nèi)，檢測器Dl位于點(diǎn)(0、0)處、檢測器D2位于點(diǎn)(O、Y2)處、檢測器D3位于點(diǎn)(Χ3、Υ2)處并且檢測器D4位于點(diǎn)(O、X3)處； 計(jì)算由分別與檢測器D2和檢測器D3相關(guān)聯(lián)的測量通道測量的信號(hào)的接收時(shí)間之間的時(shí)間差TOAd2-TOAd3的步驟，所述計(jì)算步驟通過使用所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來校正； 計(jì)算由分別與檢測器D4和檢測器Dl相關(guān)聯(lián)的測量通道測量的信號(hào)的接收時(shí)間之間的時(shí)間差TOAd4-TOAdi的步驟，所述計(jì)算步驟通過使用所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來校正；計(jì)算由分別與檢測器Dl和檢測器D2相關(guān)聯(lián)的測量通道測量的信號(hào)的接收時(shí)間之間的時(shí)間差TOAdi-TOAd2的步驟，所述計(jì)算步驟通過使用所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來校正； 計(jì)算由分別與檢測器D3和檢測器D4相關(guān)聯(lián)的測量通道測量的信號(hào)的接收時(shí)間之間的時(shí)間差TOAd3-TOAd4的步驟，所述計(jì)算步驟通過使用所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來校正；以及 在通過以下等式在參考坐標(biāo)系(X、Y)中限定的直線Xdl、Xd2> Ydl和Yd2的交點(diǎn)處確定局部放電發(fā)射區(qū)域的步驟Xdl = (X3/2) + ((TOAd2-TOAd3)/2) XeXd2 = (X3/2)-((TOAd4-TOAdi)/2) XeYdl = (Y2/2)+ ((TOAm-TOAd2)/2) XeYd2 = (Y2/2)-((TOAd3-TOAd4)/2) Xe其中，c為光速。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)一步包括 在所述校準(zhǔn)步驟期間，校準(zhǔn)與所述四個(gè)測量通道大體相同的兩個(gè)附加測量通道的附加步驟，校準(zhǔn)的附加步驟針對(duì)每個(gè)附加測量通道提供與所述附加測量通道相關(guān)聯(lián)的附加校準(zhǔn)數(shù)據(jù)(U ； 通過所述兩個(gè)附加測量通道來測量局部放電信號(hào)的兩個(gè)附加步驟，所述兩個(gè)附加測量通道的兩個(gè)附加檢測器D5和D6位于平行于平面(X、Y)的平面內(nèi)、且分別相對(duì)于檢測器Dl和檢測器D2垂直平移； 計(jì)算由分別與檢測器D5和檢測器D6相關(guān)聯(lián)的測量通道測量的信號(hào)的接收時(shí)間之間的時(shí)間差TOAd5-TOAd6的步驟，所述計(jì)算步驟通過使用附加校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來校正； 計(jì)算由分別與檢測器Dl和檢測器D5相關(guān)聯(lián)的測量通道測量的信號(hào)的接收時(shí)間之間的時(shí)間差TOAdi-TOAd5的附加步驟，所述計(jì)算步驟通過使用所述附加校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來校正； 計(jì)算由分別與檢測器D6和檢測器D2相關(guān)聯(lián)的測量通道測量的信號(hào)的接收時(shí)間之間的時(shí)間差TOAd6-TOAd2的步驟，所述計(jì)算步驟通過使用所述附加校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來校正；以及 在由以下等式限定的直線的交點(diǎn)處確定附加局部放電發(fā)射區(qū)域(Q)的步驟Yd3= (Y6/2) + ((TOAd5-TOAd6)/2) XeYd4= (Y2/2)-((TOAd2-TOAdi)/2) XeVdl = (V5/2)+ ((TOAdi-TOAd5)/2) XeVd2 = (V6/2)-((TOAd6-TOAd2)/2) Xe 其中Y6和V6分別為檢測器D6在垂直于參考坐標(biāo)系(X、Y)的參考坐標(biāo)系(Y、V)中的位置，軸線X、Y、V限定軸線的右手系統(tǒng)[X、Y、V]，并且V5為檢測器D5在參考坐標(biāo)系(Y、V)中的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，每當(dāng)同時(shí)確定所述局部放電發(fā)射區(qū)域和所述附加局部放電區(qū)域，檢查是否存在三維體積(W)，所述體積在平面(X、Y)上具有由發(fā)射區(qū)域限定的投影并且在平面(Y、V)上具有由附加發(fā)射區(qū)域限定的投影，且如果所述體積存在，所述體積被確定為局部放電區(qū)域。
4.一種用于定位局部放電發(fā)射區(qū)域(Z、Q)的裝置，其特征在于，所述裝置包括四個(gè)大體相同的測量通道以及計(jì)算機(jī)(C)，每個(gè)測量通道均包括VHF和/或UHF檢測器(D1-D4)，四個(gè)VHF和/或UHF檢測器位于參考平面(X、Y)中輪廓為正方形或矩形的四個(gè)頂點(diǎn)處，所 述計(jì)算機(jī)(C)根據(jù)由四個(gè)測量鏈傳送的測量來確定發(fā)射區(qū)域的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，進(jìn)一步包括與所述四個(gè)測量通道大體相同的兩個(gè)附加測量通道，所述兩個(gè)附加測量通道的兩個(gè)附加檢測器D5和D6位于與所述平面(X、Y)平行的平面內(nèi)、且分別相對(duì)于所述檢測器Dl和檢測器D2垂直平移，所述兩個(gè)附加測量通道連接至所述計(jì)算機(jī)(C)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種定位局部放電發(fā)射區(qū)域(Z)的方法以及相關(guān)聯(lián)的裝置。該方法的特征在于其包括使用每個(gè)都包括VHF和/或UHF檢測器(D1、D2、D3、D4)的四個(gè)相同的測量鏈來測量局部放電信號(hào)的步驟，其中所述四個(gè)VHF和/或UHF檢測器位于正方形或矩形的四個(gè)角上，從而在所述正方形或矩形內(nèi)確定所述局部放電發(fā)射區(qū)域(Z)。
文檔編號(hào)G01R31/12GK102959414SQ201180029806
公開日2013年3月6日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月16日
發(fā)明者吉爾伯特·盧娜, 塞巴斯蒂安·路易斯 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司