開關(guān)柜局部放電故障位置的聲電聯(lián)合定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種能夠快速、準確檢測高壓開關(guān)柜內(nèi)局部放電點位置的方法，屬于 開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 高壓開關(guān)柜是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，在開關(guān)柜運行過程中，其零部件會逐漸老 化，導致絕緣強度降低，進而引起局部電場強度的增強，當某處的電場強度大于其擊穿場強 時，就會引起局部放電。統(tǒng)計表明，因局部放電缺陷造成的開關(guān)柜事故占到了相當大比率， 因此，對開關(guān)柜的局部放電進行有效監(jiān)測就顯得尤為重要。
[0003] 發(fā)生局部放電時，放電源附近的分子間會產(chǎn)生劇烈的碰撞，從而產(chǎn)生頻率大于 20kHZ的超聲波。因此，通過檢測由放電點傳播至開關(guān)柜表面的超聲波信號就可以對故障點 進行精確定位?，F(xiàn)有的超聲波定位法一般為"聲-聲"定位法，由于這種方法信號處理冗長 且受易超聲波傳播路徑等因素的影響，往往不能得到理想的檢測結(jié)果，其定位精度和處理 速度都有待提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種開關(guān)柜局部放電故障位置的聲 電聯(lián)合定位方法，以提高開關(guān)柜局部放電的檢測結(jié)果。
[0005] 本發(fā)明所述問題是以下述技術(shù)方案解決的： 一種開關(guān)柜局部放電故障位置的聲電聯(lián)合定位方法，所述方法在開關(guān)柜表面的不同位 置安裝TEV傳感器和至少三個超聲波傳感器，利用各傳感器檢測開關(guān)柜局部放電產(chǎn)生的超 高頻信號和超聲波信號，終端計算機通過多通道數(shù)據(jù)采集卡獲取各傳感器的輸出信號，然 后根據(jù)各超聲波傳感器采集到超聲波信號與TEV傳感器采集到超高頻信號的時間差推算 出局部放電點的位置坐標。
[0006] 上述開關(guān)柜局部放電故障位置的聲電聯(lián)合定位方法，根據(jù)各超聲波傳感器采集到 的超聲波信號與TEV傳感器采集到超高頻信號的時間差推算局部放電點位置坐標的具體 步驟如下： a. 建立空間直角坐標系，取開關(guān)柜某一個角為坐標原點，該點所在的高 為Z軸，開關(guān)柜的長為X軸，寬為Z軸，確定各個超聲波傳感器的位置坐標 為超聲波傳感器的個數(shù)，并設(shè)局部放電點位置坐標為~=表2); b. 根據(jù)各傳感器采集到信號的時刻，計算各超聲波傳感器采集到超聲波信號與TEV傳 感器采集到超高頻信號的時間差; C.建立η個方程： (X - + + Zff = (^)? 其中，V為開關(guān)柜內(nèi)等值聲速，…>皿； d.聯(lián)立上述η個方程，解方程組，得到局部放電點位置坐標巧HO。
[0007] 上述開關(guān)柜局部放電故障位置的聲電聯(lián)合定位方法，所述TEV傳感器或超聲波傳 感器采集到信號時，取第一次峰值出現(xiàn)的時刻為采集信號的時刻。
[0008] 上述開關(guān)柜局部放電故障位置的聲電聯(lián)合定位方法，所述TEV傳感器采集的超高 頻信號由檢波放大器進行降頻放大處理后送入多通道數(shù)據(jù)采集卡。
[0009] 上述開關(guān)柜局部放電故障位置的聲電聯(lián)合定位方法，所述超聲波傳感器采集的超 聲波信號由濾波放大器進行濾波放大處理后送入多通道數(shù)據(jù)采集卡。
[0010] 上述開關(guān)柜局部放電故障位置的聲電聯(lián)合定位方法，所述超聲波傳感器設(shè)置四 個，它們分別安裝在開關(guān)柜的四個角處。
[0011] 本發(fā)明根據(jù)局部放電產(chǎn)生的超聲波信號和超高頻信號判斷局部放電點的位置，試 驗表明，與傳統(tǒng)的聲-聲法相比，由于"聲-聲"定位因時延預判、算法冗雜且超聲波傳播路 徑復雜等因素的影響，無法得到準確的位置，本發(fā)明不僅定位精度高，而且處理速度快，這 是由于聲電聯(lián)合檢測法可以測量得到超聲信號傳遞至傳感器的時間，減少了未知變量的數(shù) 目，因此能較快計算得到方程的解，可有效提高開關(guān)柜的巡檢效率。
【附圖說明】
[0012] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0013] 圖1為傳感器的安裝位置示意圖； 圖2為檢測系統(tǒng)的原理示意圖； 圖3為采集卡采集的信號波形圖。
[0014] 圖中各標號為：PD、局部放電點，Sl~S4、第一超聲波傳感器~第四超聲波傳感 器。
【具體實施方式】
[0015] 本發(fā)明公開了一種開關(guān)柜局部放電點的聲-電聯(lián)合定位的方法，該方法定位準確 度高，處理速度快。實現(xiàn)本方法需下述裝置：TEV傳感器、超聲波傳感器(至少三個)、檢波放 大器、濾波放大器、多通道數(shù)據(jù)采集卡和終端計算機。
[0016] TEV傳感器吸附在開關(guān)柜表面并與檢波放大器相連接；超聲波傳感器可以設(shè)置三 個或四個，當設(shè)置四個超聲波傳感器時，可以將它們安裝在開關(guān)柜的四個角處，各超聲波傳 感器的信號輸出端與濾波放大器相連接；檢波放大器可將由TEV傳感器采集到的信號進行 降頻放大處理；濾波放大器可將由超聲波傳感器采集到的信號進行濾波放大處理；檢波放 大器和濾波放大器的信號輸出端分別與數(shù)據(jù)采集卡的不同輸入端連接；終端計算機與數(shù)據(jù) 采集卡相連接，用于接收、儲存處理后的電信號與聲信號，之后根據(jù)電信號與聲信號計算局 部放電點的準確位置。
[0017] 本發(fā)明的具體實施步驟如下： 步驟1 :當開關(guān)柜內(nèi)發(fā)生局部放電時，TEV傳感器檢測到開關(guān)柜表面的暫態(tài)地電壓信號 后，將信號送入檢波放大器，同時超聲波傳感器檢測到開關(guān)柜內(nèi)部的超聲波信號后將信號 送入濾波放大器； 步驟2:將檢波降頻后的TEV信號和濾波放大后的超聲波信號送入多通道同步數(shù)據(jù)采 集卡，數(shù)據(jù)采集卡將采集到的信號送入終端計算機； 步驟3 :因電磁波速度遠遠大于聲速，可認為采集到TEV信號的時刻即局部放電起始時 亥IJ，由于現(xiàn)場往往有背景噪音，當傳感器接收到局部放電信號時，取第一次峰值出現(xiàn)的時刻 作為信號采集時刻； 步驟4 :將4個超聲波傳感器分別進行編號（1、2、3、4)，根據(jù)各傳感器的輸出信號得到 超聲波傳感器信號與超高頻信號時間差; 步驟5 :根據(jù)遺傳算法和放電時間差，解超定方程即可得到局部放電點的確切位置。
[0018] 特別地，步驟5所述算法如下： 設(shè)局部放電點位置為汽^^)，各傳感器的位置開關(guān)柜內(nèi)等 值聲速為V，由此建立方程+ + 卩-Zff = ，采用遺傳算法引入 ，其中JyriJff分別為開關(guān)柜的長、寬、高，引入隨機數(shù)r，其取值范圍介于 0到1 〇
[0019] 選擇適應(yīng)度函I
【主權(quán)項】
1. 一種開關(guān)柜局部放電故障位置的聲電聯(lián)合定位方法，其特征是，所述方法在開關(guān)柜 表面的不同位置安裝TEV傳感器和至少三個超聲波傳感器，利用各傳感器檢測開關(guān)柜局部 放電產(chǎn)生的超高頻信號和超聲波信號，終端計算機通過多通道數(shù)據(jù)采集卡獲取各傳感器的 輸出信號，然后根據(jù)各超聲波傳感器采集到超聲波信號與TEV傳感器采集到超高頻信號的 時間差推算出局部放電點的位置坐標。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開關(guān)柜局部放電故障位置的聲電聯(lián)合定位方法，其特征 是，根據(jù)各超聲波傳感器采集到超聲波信號與TEV傳感器采集到超高頻信號的時間差推算 局部放電點位置坐標的具體步驟如下： a. 建立空間直角坐標系，取開關(guān)柜某一個角為坐標原點，該點所在的高 為Z軸，開關(guān)柜的長為X軸，寬為Z軸，確定各個超聲波傳感器的位置坐標
為超聲波傳感器的個數(shù)，并設(shè)局部放電點位置坐標為; b. 根據(jù)各傳感器采集到信號的時刻，計算各超聲波傳感器采集到超聲波信號與TEV傳 感器采集到超高頻信號的時間差; c. 建立n個方程：
其中，V為開關(guān)柜內(nèi)等值聲速; d. 聯(lián)立上述n個方程，解方程組，得到局部放電點位置坐標MHO。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種開關(guān)柜局部放電故障位置的聲電聯(lián)合定位方法，其 特征是，所述TEV傳感器或超聲波傳感器采集到信號時，取第一次峰值出現(xiàn)的時刻為采集 信號的時刻。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種開關(guān)柜局部放電故障位置的聲電聯(lián)合定位方法，其特征 是，所述TEV傳感器采集的超高頻信號由檢波放大器進行降頻放大處理后送入多通道數(shù)據(jù) 采集卡。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種開關(guān)柜局部放電故障位置的聲電聯(lián)合定位方法，其特征 是，所述超聲波傳感器采集的超聲波信號由濾波放大器進行濾波放大處理后送入多通道數(shù) 據(jù)采集卡。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種開關(guān)柜局部放電故障位置的聲電聯(lián)合定位方法，其特征 是，所述超聲波傳感器設(shè)置四個，它們分別安裝在開關(guān)柜的四個角處。
【專利摘要】一種開關(guān)柜局部放電故障位置的聲電聯(lián)合定位方法，用于解決現(xiàn)有超聲波定位法定位精度和處理速度低的問題，其技術(shù)方案是，所述方法在開關(guān)柜表面的不同位置安裝TEV傳感器和至少三個超聲波傳感器，利用各傳感器檢測開關(guān)柜局部放電產(chǎn)生的超高頻信號和超聲波信號，終端計算機通過多通道數(shù)據(jù)采集卡獲取各傳感器的輸出信號，然后根據(jù)各超聲波傳感器采集到超聲波信號與TEV傳感器采集到超高頻信號的時間差推算出局部放電點的位置坐標。本發(fā)明根據(jù)局部放電產(chǎn)生的超聲波信號和超高頻信號判斷局部放電點的位置，實踐表明，與傳統(tǒng)的聲-聲法相比，本方法不僅定位精度高，而且處理速度快，可有效提高開關(guān)柜的巡檢效率。
【IPC分類】G01R31-12
【公開號】CN104808124
【申請?zhí)枴緾N201510215138
【發(fā)明人】周羽, 彭紅霞, 張衛(wèi)國, 李繼攀, 盛瑞明, 劉相興, 閆冬, 趙俊杰, 律方成, 王勝輝, 詹振宇
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司菏澤供電公司, 華北電力大學（保定）
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月30日