CN112327118A - 局部放电高频信号定位方法、装置及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种局部放电高频信号定位方法、装置及介质，所述方法包括：于预设坐标空间内至少三个不同的已知位置信息的测量点分别获取高频采样信号；获取各所述高频采样信号的接收时刻；根据所述位置信息、所述接收时刻确定局部放电点的位置信息。本申请能够智能精确地确定局部放电点的三维位置信息，更加精确地定位局部放电源，降低了对高频信号源检测的工作强度，从而为进一步地检修提供方案，以及早地排除设备的绝缘隐患，提高检修效率，提高变电站设备安全运行水平。
Description
技术领域
本申请涉及电气定位技术领域，具体涉及一种局部放电高频信号定位方法、装置及介质。
背景技术
局部放电是导致电力设备绝缘破坏的主要因素之一，是电力设备绝缘老化及劣化的标志。设备若存在绝缘缺陷且不及时检修，最终会导致绝缘击穿、设备突然断电，从而导致电力中断，造成较大的损失。有数据表明，90％的电力故障最初就是源于不同原因的绝缘缺陷，而几乎所有的绝缘缺陷都会诱发局部放电。因此，对运行设备进行局部放电监测以及定位，及时发现局部放电信号，尽早对缺陷进行检修处理，可以有效避免绝缘击穿故障的发生。
传统的局部放电定位***对硬件以及软件进行了简单集成，具备对超高频信号实时采集、处理及数据保存的功能，但仅限于对高频信号源的二维定位，显而易见地，二维定位的精度明显劣于三维定位的精度。有必要提供一种三维的局部放电高频信号定位方法，以更加精确的定位放电源，从而为进一步地检修提供方案，以期及早地排除设备的绝缘隐患，提高检修效率，提高变电站设备安全运行水平。
发明内容
基于此，有必要针对上述背景技术中的问题，提供一种局部放电高频信号定位方法、装置及介质，将三维定位法应用到检测局部放电的应用上，能够更加精确的定位放电源，降低了对高频信号源检测的工作强度。
为实现上述目的及其他目的，本申请的第一方面提供一种局部放电高频信号定位方法，包括：
于预设坐标空间内至少三个不同的已知位置信息的测量点分别获取高频采样信号；
获取各所述高频采样信号的接收时刻；
根据所述位置信息、所述接收时刻确定局部放电点的位置信息。
于上述实施例中的局部放电高频信号定位方法中，首先可以建立局部放电点所在空间区域的三维坐标系，然后选取三个不同的已知位置信息的测量点，优选设置这三个测量点位于不同的平面，然后于这三个测量点分别获取高频采样信号，并获取各所述高频采样信号的接收时刻；以根据所述位置信息、所述接收时刻确定局部放电点的位置信息。由于已知位于局部放电点所在坐标空间内的三个不同的测量点的位置信息，例如是坐标信息，根据获取的各测量点的高频采样信号的接收时刻，可以建立计算局部放电点三维坐标的数学表达式，以根据该数学表达式计算出局部放电点的三维坐标，从而确定局部放电点的位置信息。由于能够智能精确地确定局部放电点的三维位置信息，更加精确地定位局部放电源，降低了对高频信号源检测的工作强度，从而为进一步地检修提供方案，以及早地排除设备的绝缘隐患，提高检修效率，提高变电站设备安全运行水平。
在其中一个实施例中，所述获取各所述高频采样信号的接收时刻包括：
对于一测量点任一测量点的高频采样信号，确定所述高频采样信号的移位标准波形，以所述移位标准波形为移位基准对所述高频采样信号进行移位，对移位后的高频采样信号进行叠加并获取平均高频采样信号；
确定一测量点为参考点并获取其高频采样信号的接收时刻为参考时刻；
获取各测量点的平均高频采样信号与所述参考点的平均高频采样信号的时间差，所述时间差为高频采样信号的接收时刻的时间差；
根据所述参考时刻及各所述时间差确定各所述高频采样信号的接收时刻。
于上述实施例中的局部放电高频信号定位方法中，对于任一测量点获取的高频采样信号，确定所述高频采样信号的移位标准波形，以所述移位标准波形为移位基准对所述高频采样信号进行移位，对移位后的高频采样信号进行叠加并获取平均高频采样信号，这样所得的波形在一定程度上消除了水平晃动和随机干扰，具有代表性；获取各测量点的平均高频采样信号与所述参考点的平均高频采样信号的时间差，所述时间差为高频采样信号的接收时刻的时间差，以根据所述参考时刻及各所述时间差确定各所述高频采样信号的接收时刻，能够降低获取各高频采样信号的接收时刻的时间差的难度，并提高获取的各时间差的精确度，以有效地提高获取的局部放电点的位置信息的准确性。
在其中一个实施例中，所述获取各测量点的平均高频采样信号与所述参考点的平均高频采样信号的时间差包括：
采用累积能量法对任一所述平均高频采样信号进行能量转换，以获取能量累积曲线；
根据所述能量累积曲线通过能量相关搜索来计算所述时间差。
于上述实施例中的局部放电高频信号定位方法中，通过对平均高频采样信号进行能量转换，获取具有统计意义的能量累积曲线，并根据所述能量累积曲线通过能量相关搜索来计算所述时间差，以避开求拐点所带来的误差，提高获取的各时间差的精确度，以有效地提高获取的局部放电点的位置信息的准确性。
在其中一个实施例中，所述根据所述位置信息、所述接收时刻确定局部放电点的位置信息包括：
根据所述位置信息及所述接收时刻建立局部放电点的位置坐标的计算公式；
根据所述计算公式计算所述局部放电点的位置坐标。
在其中一个实施例中，所述根据所述位置信息及所述接收时刻建立局部放电点的位置坐标的计算公式为：
上式中，(x，y，z)为局部放电点在所述坐标空间内坐标，(xSi，ySi，zSi)为对数周期天线Si的坐标；t为高频信号从局部放电点到参考天线S0的传播时间，t1为对数周期天线S1的高频采样信号的接收时刻与参考天线S0的高频采样信号的接收时刻的时间差；t2为对数周期天线S2的高频采样信号的接收时刻与参考天线S0的高频采样信号的接收时刻的时间差；vs为高频信号的传播速度，i＝0，1，2。
在其中一个实施例中，所述根据所述计算公式计算所述局部放电点的位置坐标包括：
在笛卡尔坐标系中，根据所述位置信息及所述接收时刻获取局部放电点至对数周期天线Si的距离为L0 ki，确定搜索空间内任一搜索点k至对数周期天线Si的距离为Lki，建立几何矢量f0 k，fk为：
f0 k＝(L0 k0，L0 k1，L0 k2)，
fk＝(Lk0，Lk1，Lk2)；
根据如下公式计算矢量f0 k、fk的欧氏距离d(k)：
获取d(k)最小时的搜索点的坐标值为局部放电点的位置坐标；
其中，i＝0，1，2。
在其中一个实施例中，所述于预设坐标空间内至少三个不同的已知位置信息的测量点分别获取高频采样信号包括：
于预设坐标空间内至少三个不同的已知位置信息的测量点分别设置对数周期天线；
基于各所述对数周期天线分别获取高频采样信号。
本申请的第二方面提供一种局部放电高频信号定位装置，包括：
对数周期天线，数量为至少三个，用于设置于预设坐标空间内至少三个不同的已知位置信息的测量点处，以分别获取高频采样信号；
处理器，与所述对数周期天线连接，被配置为：
获取各所述高频采样信号的接收时刻；
根据所述位置信息、所述接收时刻确定局部放电点的位置信息。
于上述实施例中的局部放电高频信号定位装置中，首先可以建立局部放电点所在空间区域的三维坐标系，然后选取三个不同的已知位置信息的测量点，优选设置这三个测量点位于不同的平面，然后在这三个测量点设置对数周期天线，利用对数周期天线采集测量点的高频采样信号；利用处理器获取各所述高频采样信号的接收时刻，以根据所述位置信息、所述接收时刻确定局部放电点的位置信息。由于已知位于局部放电点所在坐标空间内的三个不同的测量点的位置信息，例如是坐标信息，根据获取的各测量点的高频采样信号的接收时刻，可以建立计算局部放电点三维坐标的数学表达式，以根据该数学表达式计算出局部放电点的三维坐标，从而确定局部放电点的位置信息。由于能够智能精确地确定局部放电点的三维位置信息，更加精确地定位局部放电源，降低了对高频信号源检测的工作强度，从而为进一步地检修提供方案，以及早地排除设备的绝缘隐患，提高检修效率，提高变电站设备安全运行水平。
本申请的第三方面提供一种局部放电高频信号定位装置，包括：
高频采样信号获取模块，用于获取预设坐标空间内至少三个不同的已知位置信息的测量点处的高频采样信号；
信号接收时刻获取模块，用于获取各所述高频采样信号的接收时刻；
局部放电点定位模块，用于根据所述位置信息、所述接收时刻确定局部放电点的位置信息。
于上述实施例中的局部放电高频信号定位装置中，基于高频采样信号获取模块获取预设坐标空间内至少三个不同的已知位置信息的测量点处的高频采样信号，基于信号接收时刻获取模块获取各所述高频采样信号的接收时刻，然后基于局部放电点定位模块根据所述位置信息、所述接收时刻确定局部放电点的位置信息。由于已知位于局部放电点所在坐标空间内的三个不同的测量点的位置信息，例如是坐标信息，根据获取的各测量点的高频采样信号的接收时刻，可以建立计算局部放电点三维坐标的数学表达式，以根据该数学表达式计算出局部放电点的三维坐标，从而确定局部放电点的位置信息。由于能够智能精确地确定局部放电点的三维位置信息，更加精确地定位局部放电源，降低了对高频信号源检测的工作强度，从而为进一步地检修提供方案，以及早地排除设备的绝缘隐患，提高检修效率，提高变电站设备安全运行水平。
本申请的第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本申请中任一个实施例中所述的方法的步骤。
于上述实施例中的计算机可读存储介质中，由于已知位于局部放电点所在坐标空间内的三个不同的测量点的位置信息，例如是坐标信息，根据获取的各测量点的高频采样信号的接收时刻，可以建立计算局部放电点三维坐标的数学表达式，以根据该数学表达式计算出局部放电点的三维坐标，从而确定局部放电点的位置信息。由于能够智能精确地确定局部放电点的三维位置信息，更加精确地定位局部放电源，降低了对高频信号源检测的工作强度，从而为进一步地检修提供方案，以及早地排除设备的绝缘隐患，提高检修效率，提高变电站设备安全运行水平。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
图1为本申请一实施例中提供的一种局部放电高频信号定位方法的流程示意图；
图2为本申请另一实施例中提供的一种局部放电高频信号定位方法的流程示意图；
图3为本申请又一实施例中提供的一种局部放电高频信号定位方法的流程示意图；
图4为本申请再一实施例中提供的一种局部放电高频信号定位方法的流程示意图；
图5为本申请提供的一种局部放电高频信号定位的实验装置；
图6为本申请一实施例中搭建的局部放电高频信号定位的坐标空间示意图；
图7为本申请一实施例中获取的平均高频采样信号的示意图；
图8为本申请一实施例中提供的一种局部放电高频信号定位装置的结构示意图；
图9为本申请一实施例中提供的一种局部放电高频信号定位装置的结构框图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在使用本文中描述的“包括”、“具有”、和“包含”的情况下，除非使用了明确的限定用语，例如“仅”、“由……组成”等，否则还可以添加另一部件。除非相反地提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式，并不能理解为其数量为一个。
应当理解，尽管本文可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件和另一个元件区分开。例如，在不脱离本申请的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，亦可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
请参考图1，在本申请的一个实施例中，提供了一种局部放电高频信号定位方法，包括以下步骤：
步骤22，于预设坐标空间内至少三个不同的已知位置信息的测量点分别获取高频采样信号；
步骤24，获取各所述高频采样信号的接收时刻；
步骤26，根据所述位置信息、所述接收时刻确定局部放电点的位置信息。
作为示例，首先可以建立局部放电点所在空间区域的三维坐标系，然后选取三个不同的已知位置信息的测量点，优选设置这三个测量点位于不同的平面，然后于这三个测量点分别获取高频采样信号，并获取各所述高频采样信号的接收时刻；以根据所述位置信息、所述接收时刻确定局部放电点的位置信息。由于已知位于局部放电点所在坐标空间内的三个不同的测量点的位置信息，例如是坐标信息，根据获取的各测量点的高频采样信号的接收时刻，可以建立计算局部放电点三维坐标的数学表达式，以根据该数学表达式计算出局部放电点的三维坐标，从而确定局部放电点的位置信息。由于能够智能精确地确定局部放电点的三维位置信息，更加精确地定位局部放电源，降低了对高频信号源检测的工作强度，从而为进一步地检修提供方案，以及早地排除设备的绝缘隐患，提高检修效率，提高变电站设备安全运行水平。
作为示例，在本申请的一个实施例中，所述于预设坐标空间内至少三个不同的已知位置信息的测量点分别获取高频采样信号可以包括：
于预设坐标空间内至少三个不同的已知位置信息的测量点分别设置对数周期天线；
基于各所述对数周期天线分别获取高频采样信号。
具体地，对数周期天线因其没有放大滤波器，且增益比通用天线大，能够更好地应用于局部放电信号采集。本申请通过设计对数周期天线模型，定义材料类型，设置边界条件和端口激励，进行求解设置，导出对数周期天线的驻波比。采用控制变量法确定对数周期天线的馈电点位置、介质板厚度以及附着材料，设计性能最优的对数周期天线，以便更好地完成局部放电的检测。
请参考图2，在本申请的一个实施例中，所述获取各所述高频采样信号的接收时刻包括：
步骤242，对于一测量点任一测量点的高频采样信号，确定所述高频采样信号的移位标准波形，以所述移位标准波形为移位基准对所述高频采样信号进行移位，对移位后的高频采样信号进行叠加并获取平均高频采样信号；
步骤244，确定一测量点为参考点并获取其高频采样信号的接收时刻为参考时刻；
步骤246，获取各测量点的平均高频采样信号与所述参考点的平均高频采样信号的时间差，所述时间差为高频采样信号的接收时刻的时间差；
步骤248，根据所述参考时刻及各所述时间差确定各所述高频采样信号的接收时刻。
作为示例，对于任一测量点获取的高频采样信号，确定所述高频采样信号的移位标准波形，以所述移位标准波形为移位基准对所述高频采样信号进行移位，对移位后的高频采样信号进行叠加并获取平均高频采样信号，这样所得的波形在一定程度上消除了水平晃动和随机干扰，具有代表性；获取各测量点的平均高频采样信号与所述参考点的平均高频采样信号的时间差，所述时间差为高频采样信号的接收时刻的时间差，以根据所述参考时刻及各所述时间差确定各所述高频采样信号的接收时刻，能够降低获取各高频采样信号的接收时刻的时间差的难度，并提高获取的各时间差的精确度，以有效地提高获取的局部放电点的位置信息的准确性。
请参考图3，在本申请的一个实施例中，所述获取各测量点的平均高频采样信号与所述参考点的平均高频采样信号的时间差包括：
步骤2462，采用累积能量法对任一所述平均高频采样信号进行能量转换，以获取能量累积曲线；
步骤2464，根据所述能量累积曲线通过能量相关搜索来计算所述时间差。
作为示例，通过对平均高频采样信号进行能量转换，获取具有统计意义的能量累积曲线，并根据所述能量累积曲线通过能量相关搜索来计算所述时间差，以避开求拐点所带来的误差，提高获取的各时间差的精确度，以有效地提高获取的局部放电点的位置信息的准确性。
请参考图4，在本申请的一个实施例中，所述根据所述位置信息、所述接收时刻确定局部放电点的位置信息包括：
步骤262，根据所述位置信息及所述接收时刻建立局部放电点的位置坐标的计算公式；
步骤264，根据所述计算公式计算所述局部放电点的位置坐标。
具体地，所述根据所述位置信息及所述接收时刻建立局部放电点的位置坐标的计算公式为：
上式中，(x，y，z)为局部放电点在所述坐标空间内坐标，(xSi，ySi，zSi)为对数周期天线Si的坐标；t为高频信号从局部放电点到参考天线S0的传播时间，t1为对数周期天线S1的高频采样信号的接收时刻与参考天线S0的高频采样信号的接收时刻的时间差；t2为对数周期天线S2的高频采样信号的接收时刻与参考天线S0的高频采样信号的接收时刻的时间差；vs为高频信号的传播速度，i＝0，1，2。
具体地，在本申请的一个实施例中，所述根据所述计算公式计算所述局部放电点的位置坐标包括：
在笛卡尔坐标系中，根据所述位置信息及所述接收时刻获取局部放电点至对数周期天线Si的距离为L0 ki，确定搜索空间内任一搜索点k至对数周期天线Si的距离为Lki，建立几何矢量f0 k，fk为：
f0 k＝(L0 k0，L0 k1，L0 k2)，
fk＝(Lk0，Lk1，Lk2)；
根据如下公式计算矢量f0 k、fk的欧氏距离d(k)：
获取d(k)最小时的搜索点的坐标值为局部放电点的位置坐标；
其中，i＝0，1，2。
针对上述实施例中的技术方案，搭建实验室局部放电试验平台，设计变电站三维空间，模拟尺寸为9×10×9m3，请参考图5，图5示意局部放电特高频测量实验接线图，升压变压器由自耦调压器和无晕试验变压器构成；保护电阻R起限流保护作用；耦合电容器是2000pF高压耦合电容，耐受电压50kV，用于耦合试验品产生的局部放电脉冲电流。图5中采用对数周期天线12获取高频采样信号后，先经过放大器处理后再经长度为6m的50欧姆同轴电缆接入示波器13。实验中，同时采集四路对数周期天线12的信号，采样率为5GS/s，触发时间为100ns。
请继续参考图5，示波器有四通道，可同时采集四路信号。在模拟变电站三维空间内置4个对数周期天线12，例如从A到D，具体安装位置例如为A(1.2，8.8，3.75)、B(4.5，8.8，3.75)、C(7.8，8.8，3.75)、D(4.5，6.5，2)，局部放电点的位置O(4.5，1.2，3.75)，单位均为m。
随着样本数的增加，实测时间差越来越接近理论值，因此一般选取20～30个样本进行计算就能达到较高的定位精度，本实验选取样本数为20。
在一个对数周期天线采集的n个样本中，若第k个波形样本与其余波形的相似性最好，可认为此次波形最能反映放电特性，所受干扰最小，取该样本作为移位标准计算时间差。移位是指对于选定的波形样本，改变其与其它各波形样本间的相对距离，直到两波形的互相关函数取极大值为止，然后叠加取平均波形。这样所得的波形在一定程度上消除了水平晃动和随机干扰，具有代表性。再用所得波形进行能量累积计算，所得的累积能量曲线就有统计意义。
将各通道经叠加平均后的波形用能量相关搜索法，可求得两波形间的时间差。将实验采集的20个样本波形进行“相关–移位–叠加”数学变换，得到如图7所示的波形图。特高频法测得电气设备各对数周期天线间局部放电点的波形的时间差常为纳秒级甚至皮秒级，对时延的精度要求非常高。因此，采用累积能量法将测得的局部放电点的信号波形数据进行能量转换，获取能量累积曲线，通过能量相关搜索来求取时间差，以避开求拐点所带来的误差。采用能量相关搜索法确定时差，以s2为参考信号，利用实验采集信号计算时差结果为：
τAB＝2.29ns，τCB＝2.29ns，τDB＝-6.73ns。
采用空间搜索法进行局部放电点定位，其算法如下：假定信号以直线路径到达对数周期天线。设放电点的坐标为(x，y，z)，对数周期天线Si(i＝0，1，2，3)的坐标为(xSi，ySi，zSi)则放电信号在均匀介质空间的传播方程为：
上式中，t为高频信号从局部放电点到达对数周期天线S0的传播时间，τ0i为对数周期天线S0和Si接收到的信号之间的时延，vs为高频信号在介质中的传播速度。时间差τ01，τ02，τ03可以通过测量计算获得。由于采用最小二乘法求解方程组用时较长，且常出现无解情形。因此设计空间搜索算法对局部放电点即故障源进行快速定位，其搜索速度较快，无需求解方程组，弥补了常用空间几何定位算法无解的不足。
空间搜索算法是在笛卡尔坐标系中，将搜索空间划分为如图6所示的网格。然后假设放电源依次置于划分产生的网格点k上，如果根据实际测量时延计算获得的放电源至不同对数周期天线Si的距离为L0 ki(i＝1，2，3)，而任一搜索点k距离对数周期天线Si的距离为Lki(i＝1，2，3)，分别建立几何矢量f0 k，fk：
fk＝(Lk1,Lk2,Lk3)
所求矢量fk 0，fk的欧氏距离为：
当d(k)最小时，即fk 0与fk距离最近，则可确定该搜索点为最接近实际局部放电点即放电源的位置。以对数周期天线B为参考对数周期天线，理论时差计算结果为：τAB＝2.29ns，τCB＝2.29ns，τDB＝-6.68ns。矢量fk 0，fk的欧氏距离d(k)用一维数组表示，d(k)最小值为0.145，局部放电点位置(即曲线最小值对应空间位置)定位程序输出结果为(4.30，1.15，3.75)m。与局部放电点位置O(4.5，1.2，3.8)m十分接近，定位效果较理想。
在实验计算过程中采用空间搜索法定位局部放电点位置，矢量fk 0，fk的欧氏距离d(k)用一维数组表示，d(k)最小值为0.102，局部放电点位置(即曲线最小值对应空间位置)定位程序输出结果为(4.25，1.05，3.85)m，与局部放电点位置O(4.5，1.2，3.75)m较接近，定位效果较理想。
下表1为理论结果与试验结果对比结果，可知定位结果最大误差均在0.25m左右，证明了定位算法的有效性。时延的精确度至关重要，对定位结果有很大影响。空间搜索法能较准确的地定位实际放电源，且大大缩短了定位时间，同时避免了出现无解的情形。
表1
请参考图8，在本申请的一个实施例中，提供了一种局部放电高频信号定位装置100，包括对数周期天线12及处理器14，对数周期天线12的数量为至少三个，用于设置于预设坐标空间内至少三个不同的已知位置信息的测量点处，以分别获取高频采样信号；处理器14与对数周期天线12连接，处理器14被配置为：
获取各所述高频采样信号的接收时刻；
根据所述位置信息、所述接收时刻确定局部放电点的位置信息。
具体地，请继续参考图8，首先可以建立局部放电点所在空间区域的三维坐标系，然后选取三个不同的已知位置信息的测量点，优选设置这三个测量点位于不同的平面，然后在这三个测量点设置对数周期天线12，利用对数周期天线12采集测量点的高频采样信号；利用处理器14获取各所述高频采样信号的接收时刻，以根据所述位置信息、所述接收时刻确定局部放电点的位置信息。由于已知位于局部放电点所在坐标空间内的三个不同的测量点的位置信息，例如是坐标信息，根据获取的各测量点的高频采样信号的接收时刻，可以建立计算局部放电点三维坐标的数学表达式，以根据该数学表达式计算出局部放电点的三维坐标，从而确定局部放电点的位置信息。由于能够智能精确地确定局部放电点的三维位置信息，更加精确地定位局部放电源，降低了对高频信号源检测的工作强度，从而为进一步地检修提供方案，以及早地排除设备的绝缘隐患，提高检修效率，提高变电站设备安全运行水平。
请参考图9，在本申请的一个实施例中，提供了一种局部放电高频信号定位装置200，包括高频采样信号获取模块202、信号接收时刻获取模块204及局部放电点定位模块206，其中，高频采样信号获取模块202用于获取预设坐标空间内至少三个不同的已知位置信息的测量点处的高频采样信号；信号接收时刻获取模块204用于获取各所述高频采样信号的接收时刻；局部放电点定位模块206用于根据所述位置信息、所述接收时刻确定局部放电点的位置信息。
具体地，请继续参考图9，基于高频采样信号获取模块202获取预设坐标空间内至少三个不同的已知位置信息的测量点处的高频采样信号，基于信号接收时刻获取模块204获取各所述高频采样信号的接收时刻，然后基于局部放电点定位模块206根据所述位置信息、所述接收时刻确定局部放电点的位置信息。由于已知位于局部放电点所在坐标空间内的三个不同的测量点的位置信息，例如是坐标信息，根据获取的各测量点的高频采样信号的接收时刻，可以建立计算局部放电点三维坐标的数学表达式，以根据该数学表达式计算出局部放电点的三维坐标，从而确定局部放电点的位置信息。由于能够智能精确地确定局部放电点的三维位置信息，更加精确地定位局部放电源，降低了对高频信号源检测的工作强度，从而为进一步地检修提供方案，以及早地排除设备的绝缘隐患，提高检修效率，提高变电站设备安全运行水平。
关于局部放电高频信号定位装置的具体限定可以参见上文中对于局部放电高频信号定位方法的限定，在此不再赘述。
在本申请的一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本申请中任一个实施例中所述的方法的步骤。
于上述实施例中的计算机可读存储介质中，由于已知位于局部放电点所在坐标空间内的三个不同的测量点的位置信息，例如是坐标信息，根据获取的各测量点的高频采样信号的接收时刻，可以建立计算局部放电点三维坐标的数学表达式，以根据该数学表达式计算出局部放电点的三维坐标，从而确定局部放电点的位置信息。由于能够智能精确地确定局部放电点的三维位置信息，更加精确地定位局部放电源，降低了对高频信号源检测的工作强度，从而为进一步地检修提供方案，以及早地排除设备的绝缘隐患，提高检修效率，提高变电站设备安全运行水平。
应该理解的是，虽然图1-图4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，虽然图1-图4中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
上述局部放电高频信号定位装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种局部放电高频信号定位方法，其特征在于，包括：
于预设坐标空间内至少三个不同的已知位置信息的测量点分别获取高频采样信号；
获取各所述高频采样信号的接收时刻；
根据所述位置信息、所述接收时刻确定局部放电点的位置信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取各所述高频采样信号的接收时刻包括：
对于任一测量点的高频采样信号，确定所述高频采样信号的移位标准波形，以所述移位标准波形为移位基准对所述高频采样信号进行移位，对移位后的高频采样信号进行叠加并获取平均高频采样信号；
确定一测量点为参考点并获取其高频采样信号的接收时刻为参考时刻；
获取各测量点的平均高频采样信号与所述参考点的平均高频采样信号的时间差，所述时间差为高频采样信号的接收时刻的时间差；
根据所述参考时刻及各所述时间差确定各所述高频采样信号的接收时刻。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取各测量点的平均高频采样信号与所述参考点的平均高频采样信号的时间差包括：
采用累积能量法对任一所述平均高频采样信号进行能量转换，以获取能量累积曲线；
根据所述能量累积曲线通过能量相关搜索来计算所述时间差。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述根据所述位置信息、所述接收时刻确定局部放电点的位置信息包括：
根据所述位置信息及所述接收时刻建立局部放电点的位置坐标的计算公式；
根据所述计算公式计算所述局部放电点的位置坐标。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述位置信息及所述接收时刻建立局部放电点的位置坐标的计算公式为：
上式中，(x，y，z)为局部放电点在所述坐标空间内坐标，(xSi，ySi，zSi)为对数周期天线Si的坐标；t为高频信号从局部放电点到参考天线S0的传播时间，t1为对数周期天线S1的高频采样信号的接收时刻与参考天线S0的高频采样信号的接收时刻的时间差；t2为对数周期天线S2的高频采样信号的接收时刻与参考天线S0的高频采样信号的接收时刻的时间差；vs为高频信号的传播速度，i＝0，1，2。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述计算公式计算所述局部放电点的位置坐标包括：
在笛卡尔坐标系中，根据所述位置信息及所述接收时刻获取局部放电点至对数周期天线Si的距离为L0 ki，确定搜索空间内任一搜索点k至对数周期天线Si的距离为Lki，建立几何矢量f0 k，fk为：
f0 k＝(L0 k0，L0 k1，L0 k2)，
fk＝(Lk0，Lk1，Lk2)；
根据如下公式计算矢量f0 k、fk的欧氏距离d(k)：
获取d(k)最小时的搜索点的坐标值为局部放电点的位置坐标；
其中，i＝0，1，2。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述于预设坐标空间内至少三个不同的已知位置信息的测量点分别获取高频采样信号包括：
于预设坐标空间内至少三个不同的已知位置信息的测量点分别设置对数周期天线；
基于各所述对数周期天线分别获取高频采样信号。
8.一种局部放电高频信号定位装置，其特征在于，包括：
对数周期天线，数量为至少三个，用于设置于预设坐标空间内至少三个不同的已知位置信息的测量点处，以分别获取高频采样信号；
处理器，与所述对数周期天线连接，被配置为：
获取各所述高频采样信号的接收时刻；
根据所述位置信息、所述接收时刻确定局部放电点的位置信息。
9.一种局部放电高频信号定位装置，其特征在于，包括：
高频采样信号获取模块，用于获取预设坐标空间内至少三个不同的已知位置信息的测量点处的高频采样信号；
信号接收时刻获取模块，用于获取各所述高频采样信号的接收时刻；
局部放电点定位模块，用于根据所述位置信息、所述接收时刻确定局部放电点的位置信息。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的方法的步骤。
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| CN202011296911.5A CN112327118A (zh) | 2020-11-18 | 2020-11-18 | 局部放电高频信号定位方法、装置及介质 |
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|---|---|---|---|---|
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103983903A (zh) * | 2014-05-15 | 2014-08-13 | 国家电网公司 | 利用示波器检测射频信号的变电站全站局部放电定位方法 |
| CN105319487A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-02-10 | 国家电网公司 | 变电站局部放电信号检测和定位***及方法 |
| CN109932627A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-06-25 | 国网山东省电力公司烟台供电公司 | 一种gis耐压试验局部放电的定位方法及*** |
| CN111289861A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-06-16 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种局部放电源位置的检测方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103983903A (zh) * | 2014-05-15 | 2014-08-13 | 国家电网公司 | 利用示波器检测射频信号的变电站全站局部放电定位方法 |
| CN105319487A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-02-10 | 国家电网公司 | 变电站局部放电信号检测和定位***及方法 |
| CN109932627A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-06-25 | 国网山东省电力公司烟台供电公司 | 一种gis耐压试验局部放电的定位方法及*** |
| CN111289861A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-06-16 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种局部放电源位置的检测方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 夏云峰等: "输电线路电晕放电的天线检测方法", 《中国电力》 * |
| 黄亮: "变压器局部放电源的半定松弛逐次逼近定位方法研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115575770A (zh) * | 2022-11-23 | 2023-01-06 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 局放信号定位方法、装置、终端和存储介质 |
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