超高頻局放信號(hào)初始時(shí)刻判別方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及超高頻局放信號(hào)空間定位方法，特別涉及一種超高頻局放信號(hào)初始時(shí)刻判別方法，包括如下步驟：a.信號(hào)采集的觸發(fā)：設(shè)定某路信號(hào)的觸發(fā)電平Vi，當(dāng)檢測(cè)到實(shí)時(shí)電壓超過(guò)觸發(fā)電平Vi時(shí)，觸發(fā)該路信號(hào)采集系統(tǒng)開(kāi)始信號(hào)采集；b.四路波形的觸發(fā)閾值設(shè)定：將觸發(fā)電平Vi作為閾值和信號(hào)采集起始點(diǎn)，往后尋找波形的第一個(gè)峰值，再往后尋找第一個(gè)過(guò)零點(diǎn)作為信號(hào)的波前時(shí)刻。本發(fā)明閾值法的使用可以允許四路波形不完全一致，這符合局放信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的結(jié)果。閾值法計(jì)算簡(jiǎn)潔，不需要對(duì)波形信號(hào)進(jìn)行再處理，從而使得初始時(shí)刻的判別更加精確。再者，在計(jì)算過(guò)零點(diǎn)的時(shí)候，采用多次二次插值法逐次逼近，提高了過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻的精確度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】超高頻局放信號(hào)初始時(shí)刻判別方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及超高頻局放信號(hào)空間定位方法，特別涉及一種超高頻局放信號(hào)初始時(shí) 刻判別方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在基于時(shí)延法的超高頻局放信號(hào)空間定位研究中，信號(hào)初始時(shí)刻的判別直接影響 定位的精確性。雖然超高頻電磁波檢測(cè)的檢測(cè)頻段較高，并可W有效避開(kāi)常規(guī)局放檢測(cè)電 測(cè)量中的電暈、開(kāi)關(guān)操作等多種電氣干擾。但在檢測(cè)信號(hào)中仍參雜了多種干擾信號(hào)從而影 響初始時(shí)刻的判定。
[0003] 時(shí)延估計(jì)是基于時(shí)間差的信號(hào)源定位算法的基礎(chǔ)，也是決定定位精度的關(guān)鍵。目 前的時(shí)延估計(jì)算法在判斷局放信號(hào)初始時(shí)刻時(shí)主要有闊值法、能量積累法和相關(guān)估計(jì)法 等。于本發(fā)明最近似的方案是基于能量積累法的局放信號(hào)初始時(shí)刻判別。積累能量X的計(jì) 簡(jiǎn) 算公式為其中，Ui為信號(hào)波形上第1個(gè)點(diǎn)的電壓值，m為每路波形記錄的點(diǎn)數(shù)。 /-〇 , 當(dāng)局部放電發(fā)生時(shí)，放電源將福射出1個(gè)脈沖。該脈沖的幅值遠(yuǎn)大于背景噪聲，經(jīng)過(guò)能量積 累，局部放電起始點(diǎn)將在信號(hào)累積能量圖上對(duì)應(yīng)為一個(gè)拐點(diǎn)。由能量積累原理，該拐點(diǎn)時(shí)刻 近似為信號(hào)的起始時(shí)刻即超高頻電磁波傳播至傳感器的時(shí)刻。
[0004] 對(duì)于能量積累法，要求信號(hào)具有較高的信噪比。當(dāng)信號(hào)的信噪比較低、甚至信號(hào)被 噪聲掩埋時(shí)，該種方法都不能準(zhǔn)確得到信號(hào)的波前時(shí)刻。相關(guān)估計(jì)法要求四路波形一致，而 在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)局放信號(hào)檢測(cè)過(guò)程中，由于多種干擾信號(hào)的存在，W及由于接收信號(hào)的時(shí)刻不同， 信號(hào)衰減程度不同使得四路波形不可能完全一致，相關(guān)估計(jì)發(fā)在實(shí)際工程應(yīng)用中有很大缺 陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的技術(shù)目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種效率較高、降低計(jì)算成本、 便于校核、提高檢測(cè)精度、對(duì)檢測(cè)到的波形是否完全一致沒(méi)有嚴(yán)格要求、適用于工程應(yīng)用的 超高頻局放信號(hào)初始時(shí)刻判別方法，解決了基于時(shí)延法的局放信號(hào)檢測(cè)中的局放信號(hào)初始 時(shí)刻選擇問(wèn)題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：超高頻局放信號(hào)初始時(shí)刻判別 方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0007] a.觸發(fā)電平的設(shè)定和信號(hào)采集的觸發(fā)：
[000引設(shè)定某路信號(hào)的觸發(fā)電平Vi,當(dāng)檢測(cè)到實(shí)時(shí)電壓超過(guò)觸發(fā)電平Vi時(shí)，觸發(fā)該路信 號(hào)采集系統(tǒng)開(kāi)始信號(hào)采集，i為1，2, 3, 4 ;
[0009] 四路信號(hào)采集系統(tǒng)全部觸發(fā)；
[0010] b.信號(hào)波前時(shí)刻判定：
[0011] 將觸發(fā)電平Vi作為闊值和信號(hào)采集起始點(diǎn)，往后尋找波形的第一個(gè)峰值，i為1， 2, 3, 4 ;在第一個(gè)峰值的基礎(chǔ)上，采用基于二次插值法的波形過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)方法往后尋找第 一個(gè)過(guò)零點(diǎn)作為信號(hào)的波前時(shí)刻。
[0012] 前述的超高頻局放信號(hào)初始時(shí)刻判別方法，尋找第一個(gè)過(guò)零點(diǎn)作為信號(hào)的波前時(shí) 刻的具體步驟為：通過(guò)將信號(hào)過(guò)零點(diǎn)附近的某鄰域的曲線擬合成二次曲線，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出 信號(hào)過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻，反復(fù)使用此方法，逐次擬合，直到滿足給定的精度為止。
[0013] 前述的超高頻局放信號(hào)初始時(shí)刻判別方法，該方法用于局部放電的定位，具體步 驟為：
[0014] W各路信號(hào)的第一個(gè)過(guò)零點(diǎn)作為其波前時(shí)刻，計(jì)算信號(hào)到達(dá)的時(shí)延，代入定位方 程求解，實(shí)現(xiàn)局放定位。
[0015] 前述的超高頻局放信號(hào)初始時(shí)刻判別方法，各路信號(hào)的觸發(fā)電平Vi的設(shè)定與信號(hào) 幅度呈正比。
[0016] 前述的超高頻局放信號(hào)初始時(shí)刻判別方法，在定位誤差較大時(shí)，進(jìn)行手動(dòng)校正并 尋找波形的波前時(shí)刻，利用鼠標(biāo)大致尋找波前時(shí)刻的過(guò)零點(diǎn)，然后通過(guò)軟件計(jì)算第一個(gè)過(guò) 零點(diǎn)。
[0017] 本發(fā)明采取闊值法來(lái)對(duì)信號(hào)初始時(shí)刻進(jìn)行定位，闊值法即設(shè)定一個(gè)闊值，把信號(hào) 幅值超過(guò)闊值的時(shí)刻作為信號(hào)的波前時(shí)刻。本專(zhuān)利采用的方案在工程應(yīng)用上具有較大的優(yōu) 勢(shì)，首先闊值法的使用可W允許四路波形不完全一致，該符合局放信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的結(jié)果。相 較于能量積累法和參數(shù)辨識(shí)法，闊值法計(jì)算簡(jiǎn)潔，不需要對(duì)波形信號(hào)進(jìn)行再處理，從而使得 初始時(shí)刻的判別更加精確。再者，在計(jì)算過(guò)零點(diǎn)的時(shí)候，采用多次二次插值法逐次逼近，提 高了過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻的精確度，該也對(duì)后續(xù)計(jì)算局放源的空間位置提供了更好的支持。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是信號(hào)模擬觸發(fā)示意圖；
[0019] 圖2為信號(hào)觸發(fā)時(shí)示波器波形； 圖3為目標(biāo)函數(shù)在初始搜索區(qū)間的函數(shù)值圖形。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案、技術(shù)特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合

【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明不限于所述的實(shí)施例。
[0021] 根據(jù)費(fèi)碼最短光程原理，在距離放電源某一位置，信號(hào)的起始點(diǎn)是沿最短光程、 歷經(jīng)最小傳播時(shí)間最先到達(dá)的子波的波前反映。因此，信號(hào)的起始位置應(yīng)W波形上升沿的 起點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)。讀出四路信號(hào)基準(zhǔn)點(diǎn)之間的時(shí)間差，即為四路信號(hào)的到達(dá)時(shí)延。但由于試 驗(yàn)中背景噪聲W及濾波器的影響，一方面使得難W對(duì)信號(hào)波形上升沿的起點(diǎn)準(zhǔn)確定位；另 一方面使得信號(hào)波形上升沿的起始點(diǎn)發(fā)生漂移，引起測(cè)量誤差。本方案采取闊值法來(lái)對(duì)信 號(hào)初始時(shí)刻進(jìn)行定位。闊值法即設(shè)定一個(gè)闊值，把信號(hào)幅值超過(guò)闊值的時(shí)刻作為信號(hào)的波 前時(shí)刻。
[002引 1觸發(fā)模式
[0023] 本方案信號(hào)采集系統(tǒng)采取模型觸發(fā)法。該觸發(fā)方式是給出一個(gè)電壓信號(hào)并設(shè)定某 個(gè)特定的電壓值，當(dāng)電壓信號(hào)高于或是低于設(shè)定值時(shí)進(jìn)行觸發(fā)。模擬觸發(fā)可W用來(lái)偵測(cè)連 續(xù)電壓信號(hào)中的瞬間變化，如在電力傳輸系統(tǒng)中，用戶可W指定輸入信號(hào)的觸發(fā)電壓值，一 旦超過(guò)該電平便開(kāi)始進(jìn)行采樣，藉此可W偵測(cè)電力系統(tǒng)中的突波（pulse)。圖1為模擬觸 發(fā)示意圖。
[0024] 本方案四路采集系統(tǒng)在檢測(cè)到超過(guò)設(shè)定闊值的信號(hào)后同時(shí)觸發(fā)，但在示波器上保 留預(yù)觸發(fā)時(shí)的波形，如圖2所示。
[00巧]2四路波形的觸發(fā)闊值設(shè)定
[0026] 如圖2所示四路波形。假設(shè)數(shù)據(jù)采集W第一路信號(hào)為觸發(fā)信號(hào)，采集系統(tǒng)可W提 供觸發(fā)點(diǎn)（即觸發(fā)時(shí)刻）、觸發(fā)電平ViD將觸發(fā)電平作為閥值，尋找波形的第一個(gè)峰值，在 此基礎(chǔ)上，往后尋找第一個(gè)過(guò)零點(diǎn)，作為第一路信號(hào)的波前時(shí)刻。對(duì)于剩余H路信號(hào)，設(shè)置 閥值為ki，其中，依據(jù)該路信號(hào)幅度與第一路信號(hào)幅度比較，取ki為不同值，依據(jù)閥值尋找 波形的第一個(gè)峰值，然后W第一個(gè)過(guò)零點(diǎn)作為信號(hào)的波前時(shí)刻。設(shè)四路波形的幅值（即闊 值）為Vi,則ki的取值為：
[0027] k. =77，/= 1,2,3,4
[0028] 3基于二次插值法的波形過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)
[0029] 二次插值法是用一元函數(shù)f( a )在確定的初始區(qū)間內(nèi)搜索極小點(diǎn)的一種方法。它 屬于曲線擬合方法的范疇。在求解一元函數(shù)f (a)的極小點(diǎn)時(shí)，常常利用一個(gè)低次插值多 項(xiàng)式P(U)來(lái)逼近原目標(biāo)函數(shù)，然后求該多項(xiàng)式的極小點(diǎn)（低次多項(xiàng)式的極小點(diǎn)比較容易 計(jì)算），并W此作為目標(biāo)函數(shù)f( a )的近似極小點(diǎn)。如果其近似的程度尚未達(dá)到所要求的精 度時(shí)，可W反復(fù)使用此法，逐次擬合，直到滿足給定的精度時(shí)為止。
[0030] 本方案采用二次插值法尋找信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)，通過(guò)將信號(hào)零點(diǎn)附近的某鄰域的曲線 擬合成二次曲線，經(jīng)過(guò)計(jì)算可得出信號(hào)過(guò)零點(diǎn)的時(shí)亥I]?？蒞反復(fù)使用此方法，逐次擬合，直 到滿足給定的精度為止。
[OOW 假定目標(biāo)函數(shù)在初始搜索區(qū)間[a，b]中有H點(diǎn)qW、a?和a?(a《qW < a但）< a城《b)，其函數(shù)值分別為fi、f2和fs(如圖3所示），且滿足> f2, f2 < fs， 即滿足函數(shù)值為兩頭大中間小的性質(zhì)。利用該H點(diǎn)及相應(yīng)的函數(shù)值作一條二次曲線，其函 數(shù)pW為一個(gè)二次多項(xiàng)式，式中Ct 0、Ct 1、Ct 2為待定系數(shù)。
[0032]
[003引根據(jù)插值條件，插值函數(shù)P(Q)與原函數(shù)f (a)在插值結(jié)點(diǎn)Pi、P2、Ps處函數(shù)值相 等，得

【權(quán)利要求】
1. 超高頻局放信號(hào)初始時(shí)刻判別方法，其特征在于，包括如下步驟： a. 觸發(fā)電平的設(shè)定和信號(hào)采集的觸發(fā)： 設(shè)定某路信號(hào)的觸發(fā)電平當(dāng)檢測(cè)到實(shí)時(shí)電壓超過(guò)觸發(fā)電平\時(shí)，觸發(fā)該路信號(hào)采 集系統(tǒng)開(kāi)始信號(hào)采集，i為1，2, 3, 4 ; 四路信號(hào)采集系統(tǒng)全部觸發(fā)； b. 信號(hào)波前時(shí)刻判定： 將觸發(fā)電平\作為閾值和信號(hào)采集起始點(diǎn)，往后尋找波形的第一個(gè)峰值，i為1， 2, 3, 4 ;在第一個(gè)峰值的基礎(chǔ)上，采用基于二次插值法的波形過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)方法往后尋找第一 個(gè)過(guò)零點(diǎn)作為信號(hào)的波前時(shí)刻。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻局放信號(hào)初始時(shí)刻判別方法，其特征在于，尋找第一 個(gè)過(guò)零點(diǎn)作為信號(hào)的波前時(shí)刻的具體步驟為：通過(guò)將信號(hào)過(guò)零點(diǎn)附近的某鄰域的曲線擬合 成二次曲線，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出信號(hào)過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻，反復(fù)使用此方法，逐次擬合，直到滿足給定 的精度為止。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻局放信號(hào)初始時(shí)刻判別方法，其特征在于，該方法用 于局部放電的定位，具體步驟為： 以各路信號(hào)的第一個(gè)過(guò)零點(diǎn)作為其波前時(shí)刻，計(jì)算信號(hào)到達(dá)的時(shí)延，代入定位方程求 解，實(shí)現(xiàn)局放定位。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻局放信號(hào)初始時(shí)刻判別方法，其特征在于，各路信號(hào) 的觸發(fā)電平\的設(shè)定與信號(hào)幅度呈正比。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超高頻局放信號(hào)初始時(shí)刻判別方法，其特征在于，在定位誤 差較大時(shí)，進(jìn)行手動(dòng)校正并尋找波形的波前時(shí)刻，利用鼠標(biāo)大致尋找波前時(shí)刻的過(guò)零點(diǎn)，然 后通過(guò)軟件計(jì)算第一個(gè)過(guò)零點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】G01R31/12GK104237749SQ201410319244
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】李波, 陸振威, 王駿, 王建剛, 包立珠, 王亮 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司檢修分公司