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變電站局部放電信號(hào)的定位方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種變電站局部放電信號(hào)的定位方法和系統(tǒng)，該方法包括如下步驟：通過至少四個(gè)超高頻傳感器采集變電站產(chǎn)生的局部放電信號(hào)；利用預(yù)設(shè)的復(fù)小波函數(shù)對(duì)所述局部放電信號(hào)進(jìn)行去噪處理；利用預(yù)設(shè)的高階累積量函數(shù)計(jì)算所述去噪處理后的局部放電信號(hào)在不同所述超高頻傳感器的時(shí)延；根據(jù)所述時(shí)延以及各個(gè)所述超高頻傳感器的安裝位置，計(jì)算所述局部放電信號(hào)的產(chǎn)生位置。本發(fā)明可以提高變電站局部放電信號(hào)定位的精確度和可靠性，解決了傳統(tǒng)技術(shù)中敞開式變電站超高頻法局部放電信號(hào)定位的復(fù)雜問題。
【專利說明】變電站局部放電信號(hào)的定位方法和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及局部放電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種變電站局部放電信號(hào)的定位方法，以及一種變電站局部放電信號(hào)的定位系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]電力設(shè)備局部放電信號(hào)檢測(cè)方法主要是采用脈沖電流法、超聲檢測(cè)法、超高頻檢測(cè)法。
[0003]脈沖電流法靈敏度高且傳感器容易安裝，但抗干擾能力差。變電站內(nèi)電力設(shè)備產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象的同時(shí)會(huì)伴隨則各種干擾，外加的干擾信號(hào)會(huì)對(duì)檢測(cè)產(chǎn)生影響。
[0004]電力設(shè)備產(chǎn)生局部放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生超聲波，超聲檢測(cè)法的原理是在電力設(shè)備上安裝超聲發(fā)射傳感器來識(shí)別、定位局部放電缺陷。超聲信號(hào)衰減較嚴(yán)重，這種檢測(cè)方法在傳感器接近局部放電點(diǎn)的情況下精度大，而在遠(yuǎn)離故障缺陷的情況下，該方法的靈敏度大大降低。
[0005]超高頻法是近年來提出的新的電氣設(shè)備局部放電檢測(cè)方法，得到了快速發(fā)展。由于發(fā)生局部放電時(shí)絕緣體內(nèi)氣泡放電產(chǎn)生的脈沖信號(hào)上升時(shí)間很短，大約0.35-3ns，脈寬l-5ns，因此局部放電產(chǎn)生的電磁脈沖信號(hào)頻帶應(yīng)當(dāng)在數(shù)百M(fèi)Hz以上。而變電站中由線路電暈、載波通信、無線電廣播等產(chǎn)生的背景噪聲頻率通常在幾MHz左右，基于超高頻法的局部放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)帶寬可達(dá)數(shù)百M(fèi)Hz到上GHz，靈敏度高，可以有效避免低頻段噪聲的影響，且能實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量，對(duì)一次設(shè)備影響較小。對(duì)于敞開式變電站，站內(nèi)的任何高壓設(shè)備均可能發(fā)生局部放電，若對(duì)每個(gè)設(shè)備安裝局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置，成本極高，而且造成資源浪費(fèi)。
[0006]傳統(tǒng)技術(shù)中，局部信號(hào)的采集可在汽車頂部安裝四個(gè)超高頻傳感器，車載局部放電檢測(cè)系統(tǒng)在敞開式變電站內(nèi)各個(gè)設(shè)備附近進(jìn)行巡邏，能夠有效檢測(cè)到設(shè)備因局部放電輻射到空氣中的超高頻信號(hào)。由于傳播路徑的不同，局部放電信號(hào)到達(dá)各個(gè)傳感器的時(shí)間不同，利用各個(gè)傳感器間形成的時(shí)間差，能夠計(jì)算出局部放電源的位置。該裝置能夠在移動(dòng)中進(jìn)行檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)敞開式變電站的電氣設(shè)備進(jìn)行局部放電監(jiān)測(cè)，具有抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高等優(yōu)點(diǎn)。
[0007]變電站局部放電超高頻檢測(cè)法則主要是通過檢測(cè)電力設(shè)備局部放電情況下所激發(fā)的超高頻電磁波來實(shí)現(xiàn)局部放電信號(hào)的檢測(cè)、識(shí)別和定位，但是由于變電站內(nèi)的高壓設(shè)備運(yùn)行時(shí)可能存在電暈放電，在超高頻信號(hào)上疊加干擾，以及背景白噪聲的干擾，造成超高頻信號(hào)的起始點(diǎn)難以確定，影響了超高頻局部放電定位的精度和可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]基于此，本發(fā)明提供一種變電站局部放電信號(hào)的定位方法和系統(tǒng)，可以提高變電站局部放電信號(hào)定位的精確度和可靠性。
[0009]一種變電站局部放電信號(hào)的定位方法，包括如下步驟:
[0010]通過至少四個(gè)超高頻傳感器采集變電站產(chǎn)生的局部放電信號(hào)；
[0011]利用預(yù)設(shè)的復(fù)小波函數(shù)對(duì)所述局部放電信號(hào)進(jìn)行去噪處理；
[0012]利用預(yù)設(shè)的高階累積量函數(shù)計(jì)算所述去噪處理后的局部放電信號(hào)在不同所述超高頻傳感器的時(shí)延；
[0013]根據(jù)所述時(shí)延以及各個(gè)所述超高頻傳感器的安裝位置，計(jì)算所述局部放電信號(hào)的產(chǎn)生位置。
[0014]—種變電站局部放電信號(hào)的定位系統(tǒng)，包括:
[0015]采集模塊，用于通過至少四個(gè)超高頻傳感器采集變電站產(chǎn)生的局部放電信號(hào)；
[0016]去噪模塊，用于利用預(yù)設(shè)的復(fù)小波函數(shù)對(duì)所述局部放電信號(hào)進(jìn)行去噪處理；
[0017]時(shí)延計(jì)算模塊，用于利用預(yù)設(shè)的高階累積量函數(shù)計(jì)算所述去噪處理后的局部放電信號(hào)在不同所述超高頻傳感器的時(shí)延；
[0018]位置計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述時(shí)延以及各個(gè)所述超高頻傳感器的安裝位置，計(jì)算所述局部放電信號(hào)的產(chǎn)生位置。
[0019]上述變電站局部放電信號(hào)的定位方法和系統(tǒng)，采用超高頻傳感器采集局部放電信號(hào)，利用小波變換對(duì)局部放電信號(hào)進(jìn)行去噪，能有效剔除噪聲對(duì)信號(hào)起始點(diǎn)辨認(rèn)的干擾，提高了后續(xù)信號(hào)時(shí)延估算的精度，進(jìn)而提高了局部放電定位的準(zhǔn)確度和精度。本發(fā)明局部放電信號(hào)的定位準(zhǔn)確度和精度高，處理速度快，解決了傳統(tǒng)技術(shù)中敞開式變電站超高頻法局部放電信號(hào)定位的復(fù)雜問題，便于實(shí)際應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明變電站局部放電信號(hào)的定位方法在一實(shí)施例中的流程示意圖。
[0021]圖2為圖1中步驟S12的流程示意圖。
[0022]圖3為圖2中步驟S221的流程示意圖。
[0023]圖4為本發(fā)明變電站局部放電信號(hào)的定位系統(tǒng)在一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0025]如圖1所示，是本發(fā)明變電站局部放電信號(hào)的定位方法的流程示意圖，包括:
[0026]S11、通過至少四個(gè)超高頻傳感器采集變電站產(chǎn)生的局部放電信號(hào)；
[0027]變電站內(nèi)電力設(shè)備產(chǎn)生的局部放電信號(hào)，超高頻(UHF)電磁波具有抗干擾性強(qiáng)、靈敏度高和傳播速度穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)；本實(shí)施例中采用超高頻傳感器采集局部放電信號(hào)，采集到的局部放電信號(hào)為超高頻信號(hào)，其頻率為300MHz?3GHz ;具體的，至少需要四組超高頻全向傳感器陣列，可將傳感器陣列安裝在可移動(dòng)支架上；安裝后，還可以變電站現(xiàn)場(chǎng)的某個(gè)位置作為原點(diǎn)，建立變電站現(xiàn)場(chǎng)的坐標(biāo)系，記錄各組傳感器陣列的安裝位置坐標(biāo)。
[0028]S12、利用預(yù)設(shè)的復(fù)小波函數(shù)對(duì)所述局部放電信號(hào)進(jìn)行去噪處理；
[0029]對(duì)采集到的局部放電信號(hào)，首先重要的處理是進(jìn)行去噪；本實(shí)施例中采用小波變換對(duì)局部放電信號(hào)進(jìn)行去噪處理，小波變換方法相較于傳統(tǒng)的傅里葉變換去噪，其時(shí)域和頻域同時(shí)具有良好的局部性，更適合于局部放電信號(hào)這類高頻、微弱并混有雜波的突變信號(hào)檢測(cè)。
[0030]在一較佳實(shí)施例中，如圖2所示，步驟S12可包括:
[0031]S221、根據(jù)所述復(fù)小波函數(shù)對(duì)所述局部放電信號(hào)進(jìn)行復(fù)小波分解，得到所述局部放電信號(hào)的細(xì)節(jié)信號(hào)和近似信號(hào)；
[0032]在對(duì)局部放電信號(hào)進(jìn)行分解時(shí)，復(fù)小波函數(shù)的選取與分解階數(shù)的確定是進(jìn)行復(fù)小波分解的關(guān)鍵；
[0033]在一較佳實(shí)施例中，由于進(jìn)行小波變換時(shí)所采用的小波基不具有唯一性，不同小波基有不同的屬性，差別較大，可根據(jù)局部放電信號(hào)的特點(diǎn)選擇出最合適的小波基函數(shù)，如圖3所示，步驟S221可包括:
[0034]S2211、對(duì)預(yù)設(shè)的小波函數(shù)數(shù)據(jù)集中的每個(gè)小波基函數(shù)，根據(jù)下式計(jì)算所述局部放電信號(hào)的波形與小波基函數(shù)的相似度:

【權(quán)利要求】
1.一種變電站局部放電信號(hào)的定位方法，其特征在于，包括如下步驟: 通過至少四個(gè)超高頻傳感器采集變電站產(chǎn)生的局部放電信號(hào)； 利用預(yù)設(shè)的復(fù)小波函數(shù)對(duì)所述局部放電信號(hào)進(jìn)行去噪處理； 利用預(yù)設(shè)的高階累積量函數(shù)計(jì)算所述去噪處理后的局部放電信號(hào)在不同所述超高頻傳感器的時(shí)延； 根據(jù)所述時(shí)延以及各個(gè)所述超高頻傳感器的安裝位置，計(jì)算所述局部放電信號(hào)的產(chǎn)生位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站局部放電信號(hào)的定位方法，其特征在于，所述利用所述復(fù)小波函數(shù)對(duì)所述局部放電信號(hào)進(jìn)行去噪處理的步驟包括: 根據(jù)所述復(fù)小波函數(shù)對(duì)所述局部放電信號(hào)進(jìn)行復(fù)小波分解，得到所述局部放電信號(hào)的細(xì)節(jié)信號(hào)和近似信號(hào)； 采用閾值濾波對(duì)所述細(xì)節(jié)信號(hào)進(jìn)行去噪； 利用所述復(fù)小波函數(shù)對(duì)去噪后的所述細(xì)節(jié)信號(hào)和所述近似信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，獲得所述去噪處理后的局部放電信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變電站局部放電信號(hào)的定位方法，其特征在于，所述根據(jù)所述復(fù)小波函數(shù)對(duì)所述局部放電信號(hào)進(jìn)行復(fù)小波分解，得到所述局部放電信號(hào)的細(xì)節(jié)信號(hào)和近似信號(hào)的步驟包括: 對(duì)預(yù)設(shè)的小波函數(shù)數(shù)據(jù)集中的每個(gè)小波基函數(shù)，根據(jù)下式計(jì)算所述局部放電信號(hào)的波形與小波基函數(shù)的相似度: 一 [(.V-卩) 其中，r為所述相似度，s為所述局部放電信號(hào)，w為所述小波函數(shù)數(shù)據(jù)集中的小波基函數(shù)，:Γ和訪分別為s和w的均值； 將相似度最高的小波基函數(shù)作為復(fù)小波函數(shù)的實(shí)部，將所述復(fù)小波函數(shù)的實(shí)部進(jìn)行希爾伯特變換得到復(fù)小波函數(shù)的虛部，組合所述實(shí)部和虛部得到所述復(fù)小波函數(shù)； 根據(jù)所述復(fù)小波函數(shù)對(duì)所述局部放電信號(hào)進(jìn)行復(fù)小波分解，得到所述局部放電信號(hào)的多層細(xì)節(jié)信號(hào)和一層近似信號(hào)，其中，所述細(xì)節(jié)信號(hào)的層數(shù)為L' -./?-(logj^-])和








H'i2=ro〃(k)g2[+]卜I中的較小值，Is為所述局部放電信號(hào)的長度，Iw為所述復(fù)小波函數(shù)的
Ji濾波器的長度，fix表示對(duì)計(jì)算后的值舍去小數(shù)位取整；fs為所述局部放電信號(hào)的采樣頻率，fx為所述局部放電信號(hào)的頻率范圍最小值，rou表示對(duì)計(jì)算后的值四舍五入后取整。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變電站局部放電信號(hào)的定位方法，其特征在于，所述采用閾值濾波對(duì)所述細(xì)節(jié)信號(hào)進(jìn)行去噪的步驟包括: 對(duì)每一層所述細(xì)節(jié)信號(hào)，將所述細(xì)節(jié)信號(hào)中小于閾值的小波系數(shù)置零；其中，所述閾值為 JnpxOg1N , N為每一層細(xì)節(jié)信號(hào)中小波系數(shù)的長度，m為所述細(xì)節(jié)信號(hào)中小波系 h 0.6745數(shù)的中值。
5.—種變電站局部放電信號(hào)的定位系統(tǒng),其特征在于,包括: 采集模塊，用于通過至少四個(gè)超高頻傳感器采集變電站產(chǎn)生的局部放電信號(hào)； 去噪模塊，用于利用預(yù)設(shè)的復(fù)小波函數(shù)對(duì)所述局部放電信號(hào)進(jìn)行去噪處理； 時(shí)延計(jì)算模塊，用于利用預(yù)設(shè)的高階累積量函數(shù)計(jì)算所述去噪處理后的局部放電信號(hào)在不同所述超高頻傳感器的時(shí)延； 位置計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述時(shí)延以及各個(gè)所述超高頻傳感器的安裝位置，計(jì)算所述局部放電信號(hào)的產(chǎn)生位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變電站局部放電信號(hào)的定位系統(tǒng),其特征在于,所述去噪模塊包括: 復(fù)小波分解模塊，用于根據(jù)所述復(fù)小波函數(shù)對(duì)所述局部放電信號(hào)進(jìn)行復(fù)小波分解，得到所述局部放電信號(hào)的細(xì)節(jié)信號(hào)和近似信號(hào)； 濾波模塊，用于采用閾值濾波對(duì)所述細(xì)節(jié)信號(hào)進(jìn)行去噪； 重構(gòu)模塊，用于利用所述復(fù)小波函數(shù)對(duì)去噪后的所述細(xì)節(jié)信號(hào)和所述近似信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，獲得去噪的局部放電信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變電站局部放電信號(hào)的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述分解模塊包括: 相似度計(jì)算模塊，用于對(duì)預(yù)設(shè)的小波函數(shù)數(shù)據(jù)集中的每個(gè)小波基函數(shù)，根據(jù)下式計(jì)算所述局部放電信號(hào)的波形與小波基函數(shù)的相似度:
其中，r為所述相似度，s為所述局部放電信號(hào)，w為所述小波函數(shù)數(shù)據(jù)集中的小波基函數(shù)，J-β W分別為S和W的均值； 組合模塊，用于將相似度最高的小波基函數(shù)作為復(fù)小波函數(shù)的實(shí)部，將所述復(fù)小波函數(shù)的實(shí)部進(jìn)行希爾伯特變換得到復(fù)小波函數(shù)的虛部，組合所述實(shí)部和虛部得到所述復(fù)小波函數(shù)； 信號(hào)分解模塊，用于根據(jù)所述復(fù)小波函數(shù)對(duì)所述局部放電信號(hào)進(jìn)行復(fù)小波分解，得到所述局部放電信號(hào)的多層細(xì)節(jié)信號(hào)和一層近似信號(hào)，其中，所述細(xì)節(jié)信號(hào)的層數(shù)為
中的較小值，Is為所述局部放電信號(hào)的長度，Iw為所述復(fù)小波函數(shù)的濾波器的長度，fix表示對(duì)計(jì)算后的值舍去小數(shù)位取整；fs為所述局部放電信號(hào)的采樣頻率，f\為所述局部放電信號(hào)的頻率范圍最小值，rou表示對(duì)計(jì)算后的值四舍五入后取整。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變電站局部放電信號(hào)的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波模塊還用于:對(duì)每一層所述細(xì)節(jié)信號(hào)，將所述細(xì)節(jié)信號(hào)中小于所述閾值的小波系數(shù)置零；其中，所述閾值為
N為每一層細(xì)節(jié)信號(hào)中小波系數(shù)的長度，m為所述細(xì)節(jié)信號(hào)小波系數(shù)的中值。
【文檔編號(hào)】G01R31/12GK104198901SQ201410398505
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】王紅斌, 高雅, 朱文俊, 羅穎婷, 李峰, 黃勇, 葉海峰, 任振宇 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 武漢銳特星科技有限公司