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    重庆时时彩5星: 一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法.pdf

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    一种 基于 UHF 传感器 局部 电源 快速 定位 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201410132542.4

    申请日:

    2014.04.02

    公开号:

    CN103913683A

    公开日:

    2014.07.09

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 专利权的转移IPC(主分类):G01R 31/12登记生效日:20180731变更事项:专利权人变更前权利人:国家电网公司变更后权利人:国网江西省电力有限公司电力科学研究院变更事项:地址变更前权利人:100761 北京市西城区西长安街86号变更后权利人:330096 江西省南昌市民营科技园民强路88号变更事项:共同专利权人变更前权利人:国网江西省电力科学研究院变更后权利人:国家电网公司|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01R 31/12申请日:20140402|||公开
    IPC分类号: G01R31/12 主分类号: G01R31/12
    申请人: 国家电网公司; 国网江西省电力科学研究院
    发明人: 刘明军; 周求宽; 黄成军
    地址: 100761 北京市西城区西长安街86号
    优先权:
    专利代理机构: 南昌市平凡知识产权代理事务所 36122 代理人: 姚伯川
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410132542.4

    授权公告号:

    |||||||||

    法律状态公告日:

    2018.08.17|||2015.09.30|||2014.08.06|||2014.07.09

    法律状态类型:

    专利申请权、专利权的转移|||授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法,所述方法利用一种便携式局放UHF信号定位装置,通过布置两路UHF传感器,接收待测高压电气设备内部局放产生的UHF信号,对UHF信号进行滤波、放大、模/数转换,获取两路UHF信号的完整波形,通过比较局放源到达两路UHF传感器的信号时间差,当信号时间差为0时,表明局放源位于两个UHF传感器连线的中分面上,在三维空间中分别确定相互垂直的三个中分面,局放源位置为三个中分面的交点。本发明适用于高压开关柜、变压器、电力电缆、GIS设备等高压电气设备内部局放源的定位。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法,其特征在于,所述方法利用一种便携式局放UHF信号定位装置,通过布置两路UHF传感器,接收待测高压电气设备内部局放产生的UHF信号,对UHF信号进行滤波、放大、模/数转换,获取两路UHF信号的完整波形,通过比较局部放电源到达两路UHF传感器的信号时间差,从而确定局部放电源位置。

    2.  根据权利要求1所述的一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法,其特征在于,所述方法中,当第一UHF传感器(11)和第二UHF传感器(12)放置在待检测设备附近地面,并分开一定距离时,适当移动第一UHF传感器(11)和第二UHF传感器(12)的位置,比较局部放电源到达两路UHF传感器的信号时间差,当信号时间差为0时,表明局部放电源(5)位于第一UHF传感器(11)与第二UHF传感器(12)连线的中分面(61)上。

    3.  根据权利要求2所述的一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法,其特征在于,所述方法中,当两路UHF信号时间差为0时,在三维空间的x、y、z平面上先后确定三个中分面,三个中分面形成的交点即为放电源位置。

    4.  根据权利要求3所述的一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法,其特征在于,所述方法中,当局部放电源的位置较高时,受现场安全或其它影响UHF传感器无法超过局部放电源位置而形成中分面,局部放电源位置由下式确定:

    式中,v为电磁波在媒质中传播速度;Δt为局放信号到达第一UHF传感器与第二UHF传感器的时间差;PO为局部放电源距地面的垂直距离;AB为第一UHF传感器与第二UHF传感器的距离;AO为局部放电源在地面上的投影至第一UHF传感器间的距离。

    5.  根据权利要求1所述的一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法,其特征在于,所述便携式局放UHF信号定位装置由第一UHF传感器(11)、第二UHF传感器(12)、UHF信号调理单元(2)、第一可选滤波器组件(31)、第二可选滤波器组件(32)和数据采集单元(4)组成;数据采集单元(4)分别通过第一可选滤波器组件(31)和第二可选滤波器组件(32)连接UHF信号调理单元(2)的输出端;UHF信号调理单元(2)的输入端分别连接第一UHF传感器(11)和第二UHF传感器(12);
    所述第一UHF传感器(11)和第二UHF传感器(12),用于放置在高压开关柜箱体缝隙、观察窗、变压器箱沿接缝、GIS设备盆式绝缘子等处,以接受来自设备内部局放产生的UHF信号;
    所述UHF信号调理单元(2),用于对所述UHF信号进行前置处理,将所述UHF信号进行带通滤波、对数放大等预处理输出调理后信号;
    所述第一可选滤波器组件(31)和第二可选滤波器组件(32),用于根据现场背景干扰信号特征,对所述调理后信号进行可选的高通、低通或带通滤波,以抑制现场干扰,输出待采集信号;
    所述数据采集单元(4),用于对所述待采集信号进行模/数转换,将待采集信号保真地转换为数字信号,获取信号完整波形,并提供人机交互界面,进行显示、分析、存储。

    6.  根据权利要求5所述的一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法,其特征在于,所述UHF传感器为0.3GHz~1.5GHz频带的UHF传感器;所述UHF信号调理单元包括依次连接的带通滤波器、对数放大器。

    7.  根据权利要求5所述的一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法,其特征在于,所述可选滤波器组件为三个子???,分别为高通、低通、带通滤波组件,高通滤波组件截止频率为0.6GHz,低通滤波组件截止频率为0.45GHz,带通滤波组件通带频率为1.3GHz~1.5GHz;定位时双路滤波器组件选择应相同。

    8.  根据权利要求5所述的一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法,其特征在于,所述数据采集单元的最高采样速率为4GSa/s,带宽为1.5GHz,模/数转换分辨率12bit,能够保真地获取UHF信号波形,以读取波形起始沿;具备USB接口通过外部存储保存信号。

    说明书

    说明书一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法
     
    技术领域
    本发明涉及一种高压电气设备局部放电(简称局放)源定位方法,属高压电气设备运行维护检修技术领域。
    背景技术
    高压电气设备在发生绝缘介质击穿之前往往表现为局部放电(简称局放)的逐步发展和增强,绝缘故障常常起源于局放造成的绝缘劣化。局放是绝缘发生劣化的重要征兆,绝缘的劣化程度越高,局放活动越强烈;同时局放也是导致绝缘进一步劣化的重要原因。因此需要一种有效手段对高压电气设备内部局放进行检测和定位,以提设备运行可靠性。
    为了定位带电高压电气设备内部局放源,一般采用超声波方法、声-电(超声波-电脉冲)联合方法,但局放产生的超声波信号衰减较快,超声波方法灵敏度和定位精度较低;高压开关柜、GIS(Gas Insulated Switchgear)等设备无法安装高频电流传感器,限制了声-电联合法的应用。
    发明内容
    本发明的目的是,为了提高高压电气设备内部局放源的定位精度和定位效率,本发明公开了一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法。
    本发明的技术方案是,利用一种便携式局放UHF信号定位装置,通过布置两路UHF传感器,接收待测高压电气设备内部局放产生的UHF信号,对UHF信号进行滤波、放大、模/数转换,获取两路UHF信号的完整波形,通过比较局放源到达两路UHF传感器的信号时间差,从而确定局放源位置。
    本发明一种便携式局放UHF信号定位装置,包括UHF传感器、UHF信号调理单元、可选滤波器组件、数据采集单元;数据采集单元通过可选滤波器组件连接UHF信号调理单元的输出端;UHF信号调理单元的输入端连接UHF传感器。
    UHF传感器包括第一UHF传感器和第二UHF传感器,用于放置在高压开关柜箱体缝隙、观察窗、变压器箱沿接缝、GIS设备盆式绝缘子等处,以接受来自设备内部局放产生的UHF信号;
    UHF信号调理单元,用于对所述UHF信号进行前置处理,将所述UHF信号进行带通滤波、对数放大等预处理输出调理后信号;
    可选滤波器组件包括第一可选滤波器组件和第二可选滤波器组件,用于根据现场背景干扰信号特征,对所述调理后信号进行可选的高通、低通或带通滤波,以抑制现场干扰,输出待采集信号;
    数据采集单元,用于对所述待采集信号进行模/数转换,将待采集信号保真地转换为数字信号,获取信号完整波形,并提供人机交互界面,进行显示、分析、存储。
    优选地,所述UHF传感器为0.3GHz~1.5GHz频带的UHF传感器。
    优选地,所述UHF信号调理单元包括依次连接的带通滤波器、对数放大器。
    优选地,所述可选滤波器组件为三个子???,分别为高通、低通、带通滤波组件,高通滤波组件截止频率为0.6GHz,低通滤波组件截止频率为0.45GHz,带通滤波组件通带频率为1.3GHz~1.5GHz;定位时双路滤波器组件选择应相同。
    优选地,所述数据采集单元的最高采样速率为4GSa/s,带宽为1.5GHz,模/数转换分辨率12bit,能够保真地获取UHF信号波形,以读取波形起始沿;具备USB接口通过外部存储保存信号。
    便携式局放UHF信号定位装置的工作原理是,安装在高压开关柜箱体缝隙、观察窗、变压器箱沿接缝、GIS设备盆式绝缘子等处的UHF传感器将采集到的局放信号送至UHF信号调理单元的输入端,对UHF信号进行前置处理,将UHF信号进行带通滤波、对数放大等预处理输出调理后信号;调理后信号送至可选滤波器组件进行可选的高通、低通或带通滤波,以抑制现场干扰,输出待采集信号至数据采集单元;数据采集单元对待采集信号进行模/数转换,将待采集信号保真地转换为数字信号,获取信号完整波形,并提供人机交互界面,进行显示、分析、存储。
    本发明一种高压电气设备局部放电源定位方法为:
    (1)将第一UHF传感器11(或第二UHF传感器12)放置在待检测现场地面并远离待测设备,进行背景噪声测试。
    (2)将所述第一UHF传感器11(或第二UHF传感器12)放置在待检测设备如高压开关柜前后面板观察窗,检测判断有无放电信号。
    (3)如有放电信号,将第一UHF传感器11和第二UHF传感器12放置在待检测设备附近地面,并分开一定距离时,适当移动第一UHF传感器11和第二UHF传感器12的位置,比较局放源到达两路UHF传感器的信号时间差,当信号时间差为0时,表明局放源5位于第一UHF传感器11与第二UHF传感器12连线的中分面61上。
    (4)同步骤(3)原理,当两路UHF信号时间差为0时,在三维空间的x、y、z平面上先后确定三个中分面,三个中分面形成的交点即为放电源位置。
    (5)当局放源的位置较高时,受现场安全或其它影响UHF传感器无法超过局放源位置而形成中分面,则局放源的高度位置由下式确定:
                          (2)
    式中,PO为局放源距地面的垂直距离;AB为第一UHF传感器与第二UHF传感器的距离;AO为局放源在地面上的投影至第一UHF传感器间的距离。
    本发明的有益效果是,与超声波局放源定位方法相比,本方法具有检测灵敏度高、完全不受设备机械振动干扰、定位精度高、定位速度快等优点;与声-电(超声波-电脉冲)联合局放源定位方法相比,声-电联合法中的高频电流传感器不能应用于GIS、高压开关柜等设备,且高频电流传感器在现场将引入大量电气回路干扰,以至于待测设备局放信号完全淹没在背景干扰中,而本方法不与任何电气回路连接,仅接收空间电磁波信号,能够有效避开变电站现场0.3GHz以下的干扰信号,快速分辨局放信号来至于待测设备本体或为外部干扰。另一方面,本发明形成的便携式局放UHF信号定位装置布局简单,现场应用方便,可靠性高。
    本发明适用于高压开关柜、变压器、电力电缆、GIS设备等高压电气设备内部局放源的定位。
    附图说明
    通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
    图1是根据本发明提供的便携式局放UHF信号定位装置进行局放源定位工作流程图;
    图2是根据本发明提供的便携式局放UHF信号定位装置进行局放源定位Pxz中分面确定的示意图;
    图3是根据本发明提供的便携式局放UHF信号定位装置进行局放源定位Pyz中分面确定的示意图;
    图4是根据本发明提供的便携式局放UHF信号定位装置进行局放源定位Pxy中分面确定的示意图;
    图5是根据本发明提供的便携式局放UHF信号定位装置进行局放源位置高度确定的示意图;
    图6是根据本发明提供的便携式局放UHF信号定位装置。
    图中图号:2是UHF信号调理单元;4是数据采集单元;5是局放源;7是地面;11是第一UHF传感器;12是第二UHF传感器;31是第一可选滤波器组件;32是第二可选滤波器组件;61是Pxz中分面;62是Pyz中分面;63是Pxy中分面。
    具体实施方式
    下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的?;し段?。
    本发明的具体实施方式如图1、图2、图3、图4和图5所示。
    本发明实施例的便携式局放UHF信号定位装置,由第一UHF传感器11、第二UHF传感器12、UHF信号调理单元2、第一可选滤波器组件31、第二可选滤波器组件32和数据采集单元4组成。数据采集单元4分别通过第一可选滤波器组件31和第二可选滤波器组件32连接UHF信号调理单元2的输出端;UHF信号调理单元2的输入端分别连接第一UHF传感器11和第二UHF传感器12。
    本发明的实施工作流程如图1所示,具体实施步骤如下:
    1)在待检测现场如变电站高压室,按照图6布设检测系统,要求检查所述数据采集单元4的输入通道的输入阻抗,将其设置为50Ω,与信号电缆输入阻抗匹配;
    2)将所述第一UHF传感器11放置在待检测现场地面并远离待测设备,进行背景噪声测试,如背景噪声超标,则应在数据采集单元4的输入通道前端加装第一可选滤波器组件31,直至背景噪声满足现场测试要求;
    3)将所述第一UHF传感器11放置在待检测设备如高压开关柜前后面板观察窗,检测判断有无放电信号,如无放电信号,记录数据转到下一个待测设备;如有放电则转至步骤4;
    4)将所述第一UHF传感器11、第二UHF传感器12放置在待检测设备附近,并相互分开约1米距离,根据时差远离初步判断信号是否来至于待测设备本体,如为外部信号而非来自于设备本体,记录数据转到下一个待测设备;如放电信号来自待测设备本体则转至步骤5;
    5)按图2所示,将所述第一UHF传感器11、第二UHF传感器12放置在待检测设备附近地面,并分开一定距离,观察所述数据采集单元4采集的放电信号波形,并适当移动第一UHF传感器11和第二UHF传感器12的位置,当两路UHF信号波形起始延时刻相同时,即比较局放源到达两路UHF传感器的信号时间差,当信号时间差为0时,表明图2中所述局放源5位于第一UHF传感器11与第二UHF传感器12连线的中分面(Pxz中分面61)上;
    6)同理,按图3所示,适当移动调整所述第一UHF传感器11、第二UHF传感器12的位置,以确定Pyz中分面62;
    7)同理,按图4所示,在垂直地面方向上适当移动调整所述第一UHF传感器11、第二UHF传感器12的位置,以确定Pxy中分面63;
    8)Pxz中分面61、Pyz中分面62和Pxy中分面63相交形成的一个点即为所述局放源5的具体位置。
    9)如步骤8中由于局放源5的位置较高,受现场安全影响第二UHF传感器12位置低于局放源5,则按图5计算局放源5的位置,图5中P为局放源,A为第一UHF传感器11,B为第二UHF传感器12,O为坐标原点,则有:
                  (1)
    式(1)中v为电磁波在媒质中传播速度,Δt为局放信号到达第一UHF传感器11与第二UHF传感器12的时间差,则局放源的高度位置由下式(2)确定:
                          (2)
    式(2)中,PO为局放源距地面的垂直距离;AB为第一UHF传感器与第二UHF传感器的距离;AO为局放源在地面上的投影至第一UHF传感器间的距离。

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