變電站局部放電信號的定位方法和系統(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的定位方法和系統(tǒng)，該方法包括如下步驟：通過至少四個超高頻傳感器采集變電站產生的局部放電信號；利用預設的復小波函數(shù)對所述局部放電信號進行去噪處理；利用預設的高階累積量函數(shù)計算所述去噪處理后的局部放電信號在不同所述超高頻傳感器的時延；根據(jù)所述時延以及各個所述超高頻傳感器的安裝位置，計算所述局部放電信號的產生位置。本發(fā)明可以提高變電站局部放電信號定位的精確度和可靠性，解決了傳統(tǒng)技術中敞開式變電站超高頻法局部放電信號定位的復雜問題。
【專利說明】變電站局部放電信號的定位方法和系統(tǒng)

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

【背景技術】
[0002]電力設備局部放電信號檢測方法主要是采用脈沖電流法、超聲檢測法、超高頻檢測法。
[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。變電站內電力設備產生局部放電現(xiàn)象的同時會伴隨則各種干擾，外加的干擾信號會對檢測產生影響。
[0004]電力設備產生局部放電時會產生超聲波，超聲檢測法的原理是在電力設備上安裝超聲發(fā)射傳感器來識別、定位局部放電缺陷。超聲信號衰減較嚴重，這種檢測方法在傳感器接近局部放電點的情況下精度大，而在遠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備局部放電檢測方法，得到了快速發(fā)展。由于發(fā)生局部放電時絕緣體內氣泡放電產生的脈沖信號上升時間很短，大約0.35-3ns，脈寬l-5ns，因此局部放電產生的電磁脈沖信號頻帶應當在數(shù)百MHz以上。而變電站中由線路電暈、載波通信、無線電廣播等產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)測系統(tǒng)帶寬可達數(shù)百MHz到上GHz，靈敏度高，可以有效避免低頻段噪聲的影響，且能實現(xiàn)非接觸式測量，對一次設備影響較小。對于敞開式變電站，站內的任何高壓設備均可能發(fā)生局部放電，若對每個設備安裝局部放電在線監(jiān)測裝置，成本極高，而且造成資源浪費。
[0006]傳統(tǒng)技術中，局部信號的采集可在汽車頂部安裝四個超高頻傳感器，車載局部放電檢測系統(tǒng)在敞開式變電站內各個設備附近進行巡邏，能夠有效檢測到設備因局部放電輻射到空氣中的超高頻信號。由于傳播路徑的不同，局部放電信號到達各個傳感器的時間不同，利用各個傳感器間形成的時間差，能夠計算出局部放電源的位置。該裝置能夠在移動中進行檢測，可實現(xiàn)對整個敞開式變電站的電氣設備進行局部放電監(jiān)測，具有抗干擾能力強、靈敏度高、結構緊湊、效率高等優(yōu)點。
[0007]變電站局部放電超高頻檢測法則主要是通過檢測電力設備局部放電情況下所激發(fā)的超高頻電磁波來實現(xiàn)局部放電信號的檢測、識別和定位，但是由于變電站內的高壓設備運行時可能存在電暈放電，在超高頻信號上疊加干擾，以及背景白噪聲的干擾，造成超高頻信號的起始點難以確定，影響了超高頻局部放電定位的精度和可靠性。


【發(fā)明內容】

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

【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的定位方法在一實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的定位系統(tǒng)在一實施例中的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0024]下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0025]如圖1所示，是本發(fā)明變電站局部放電信號的定位方法的流程示意圖，包括:
[0026]S11、通過至少四個超高頻傳感器采集變電站產生的局部放電信號；
[0027]變電站內電力設備產生的局部放電信號，超高頻(UHF)電磁波具有抗干擾性強、靈敏度高和傳播速度穩(wěn)定的優(yōu)點；本實施例中采用超高頻傳感器采集局部放電信號，采集到的局部放電信號為超高頻信號，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支架上；安裝后，還可以變電站現(xiàn)場的某個位置作為原點，建立變電站現(xiàn)場的坐標系，記錄各組傳感器陣列的安裝位置坐標。
[0028]S12、利用預設的復小波函數(shù)對所述局部放電信號進行去噪處理；
[0029]對采集到的局部放電信號，首先重要的處理是進行去噪；本實施例中采用小波變換對局部放電信號進行去噪處理，小波變換方法相較于傳統(tǒng)的傅里葉變換去噪，其時域和頻域同時具有良好的局部性，更適合于局部放電信號這類高頻、微弱并混有雜波的突變信號檢測。
[0030]在一較佳實施例中，如圖2所示，步驟S12可包括:
[0031]S221、根據(jù)所述復小波函數(shù)對所述局部放電信號進行復小波分解，得到所述局部放電信號的細節(jié)信號和近似信號；
[0032]在對局部放電信號進行分解時，復小波函數(shù)的選取與分解階數(shù)的確定是進行復小波分解的關鍵；
[0033]在一較佳實施例中，由于進行小波變換時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)局部放電信號的特點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、對預設的小波函數(shù)數(shù)據(jù)集中的每個小波基函數(shù)，根據(jù)下式計算所述局部放電信號的波形與小波基函數(shù)的相似度:

【權利要求】
1.一種變電站局部放電信號的定位方法，其特征在于，包括如下步驟: 通過至少四個超高頻傳感器采集變電站產生的局部放電信號； 利用預設的復小波函數(shù)對所述局部放電信號進行去噪處理； 利用預設的高階累積量函數(shù)計算所述去噪處理后的局部放電信號在不同所述超高頻傳感器的時延； 根據(jù)所述時延以及各個所述超高頻傳感器的安裝位置，計算所述局部放電信號的產生位置。
2.根據(jù)權利要求1所述的變電站局部放電信號的定位方法，其特征在于，所述利用所述復小波函數(shù)對所述局部放電信號進行去噪處理的步驟包括: 根據(jù)所述復小波函數(shù)對所述局部放電信號進行復小波分解，得到所述局部放電信號的細節(jié)信號和近似信號； 采用閾值濾波對所述細節(jié)信號進行去噪； 利用所述復小波函數(shù)對去噪后的所述細節(jié)信號和所述近似信號進行重構，獲得所述去噪處理后的局部放電信號。
3.根據(jù)權利要求2所述的變電站局部放電信號的定位方法，其特征在于，所述根據(jù)所述復小波函數(shù)對所述局部放電信號進行復小波分解，得到所述局部放電信號的細節(jié)信號和近似信號的步驟包括: 對預設的小波函數(shù)數(shù)據(jù)集中的每個小波基函數(shù)，根據(jù)下式計算所述局部放電信號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，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)作為復小波函數(shù)的實部，將所述復小波函數(shù)的實部進行希爾伯特變換得到復小波函數(shù)的虛部，組合所述實部和虛部得到所述復小波函數(shù)； 根據(jù)所述復小波函數(shù)對所述局部放電信號進行復小波分解，得到所述局部放電信號的多層細節(jié)信號和一層近似信號，其中，所述細節(jié)信號的層數(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的長度，Iw為所述復小波函數(shù)的
Ji濾波器的長度，fix表示對計算后的值舍去小數(shù)位取整；fs為所述局部放電信號的采樣頻率，fx為所述局部放電信號的頻率范圍最小值，rou表示對計算后的值四舍五入后取整。
4.根據(jù)權利要求3所述的變電站局部放電信號的定位方法，其特征在于，所述采用閾值濾波對所述細節(jié)信號進行去噪的步驟包括: 對每一層所述細節(jié)信號，將所述細節(jié)信號中小于閾值的小波系數(shù)置零；其中，所述閾值為 JnpxOg1N , N為每一層細節(jié)信號中小波系數(shù)的長度，m為所述細節(jié)信號中小波系 h 0.6745數(shù)的中值。
5.—種變電站局部放電信號的定位系統(tǒng),其特征在于,包括: 采集模塊，用于通過至少四個超高頻傳感器采集變電站產生的局部放電信號； 去噪模塊，用于利用預設的復小波函數(shù)對所述局部放電信號進行去噪處理； 時延計算模塊，用于利用預設的高階累積量函數(shù)計算所述去噪處理后的局部放電信號在不同所述超高頻傳感器的時延； 位置計算模塊，用于根據(jù)所述時延以及各個所述超高頻傳感器的安裝位置，計算所述局部放電信號的產生位置。
6.根據(jù)權利要求5所述的變電站局部放電信號的定位系統(tǒng),其特征在于,所述去噪模塊包括: 復小波分解模塊，用于根據(jù)所述復小波函數(shù)對所述局部放電信號進行復小波分解，得到所述局部放電信號的細節(jié)信號和近似信號； 濾波模塊，用于采用閾值濾波對所述細節(jié)信號進行去噪； 重構模塊，用于利用所述復小波函數(shù)對去噪后的所述細節(jié)信號和所述近似信號進行重構，獲得去噪的局部放電信號。
7.根據(jù)權利要求6所述的變電站局部放電信號的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述分解模塊包括: 相似度計算模塊，用于對預設的小波函數(shù)數(shù)據(jù)集中的每個小波基函數(shù)，根據(jù)下式計算所述局部放電信號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，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)作為復小波函數(shù)的實部，將所述復小波函數(shù)的實部進行希爾伯特變換得到復小波函數(shù)的虛部，組合所述實部和虛部得到所述復小波函數(shù)； 信號分解模塊，用于根據(jù)所述復小波函數(shù)對所述局部放電信號進行復小波分解，得到所述局部放電信號的多層細節(jié)信號和一層近似信號，其中，所述細節(jié)信號的層數(shù)為
中的較小值，Is為所述局部放電信號的長度，Iw為所述復小波函數(shù)的濾波器的長度，fix表示對計算后的值舍去小數(shù)位取整；fs為所述局部放電信號的采樣頻率，f\為所述局部放電信號的頻率范圍最小值，rou表示對計算后的值四舍五入后取整。
8.根據(jù)權利要求7所述的變電站局部放電信號的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波模塊還用于:對每一層所述細節(jié)信號，將所述細節(jié)信號中小于所述閾值的小波系數(shù)置零；其中，所述閾值為
N為每一層細節(jié)信號中小波系數(shù)的長度，m為所述細節(jié)信號小波系數(shù)的中值。
【文檔編號】G01R31/12GK104198901SQ201410398505
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權日: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 申請人:廣東電網公司電力科學研究院, 武漢銳特星科技有限公司