专利名称：变压器局部放电检测定位方法
技术领域：
本发明涉及电力工程技术，特别是涉及一种变压器局部放电检测定位方法。
背景技术：
在电力系统中，变压器是大型城市电网输送电力的关键设备，变压器的性能直接影响了电力系统的安全运行状况。变压器局部放电的检测定位是电力系统变压器相关技术研究、运行缺陷检测、实施状态检修的重要手段。目前，对于变压器局部放电的检测定位技术，一般是通过基于物理设备的定位技术，由于使用物理设备，需要占用大量场地设施，而且需要配备物理设备，局部放电定位成本高，需要到变压器现场进行测试，局部放电定位效率低。

发明内容
基于此，有必要针对现有局部放电定位成本高、效率低的问题，提供一种变压器局部放电检测定位方法。一种变压器局部放电检测定位方法，包括如下步骤利用超声波探头在变压器油箱外侧检测变压器的局部放电点产生的超声波信号;对所述超声波信号进行预处理；其中，所述预处理包括模电转换及模数转换处理；根据所述超声波信号并利用球面定位法确定局部放电点的位置。上述变压器局部放电检测定位方法，通过在变压器油箱外侧检测内部局部放电产生的超声波，利用获得的超声波信号结合球面法定位，确定局部放电点的位置，定位成本低、效率高，而且可以实现全数字化的对变压器的局部放电点的定位，可以通过网络进行在线定位。


图I为一个实施例的变压器局部放电检测定位方法流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的变压器局部放电检测定位方法的具体实施方式
作详细描述。图I示出了一个实施例的变压器局部放电检测定位方法流程图，包括如下步骤S100，利用超声波探头在变压器油箱外侧检测变压器的局部放电点产生的超声波
信号;在本步骤中，可以将超声波探头贴于变压器油箱外侧(超声波探头不能成一直线排列)，接收由局部放电点产生的超声波信号，包括电信号和声信号。
S200，对所述超声波信号进行预处理，包括模电转换及模数转换处理；在本步骤中，可以首先将超声波探头(传感器)采集的初始电信号与声信号转换成模拟电信号，然后转换成计算机可以识别的数字信号。优选的，在将初始电信号与声信号转换为模拟信号后，还可以对初始电信号与声信号进行滤波、放大处理，可以滤除干扰信号，增强信号功率。进一步地，考虑到除了局部放电点外，还有可能存在其他的超声波产生源以及不可消除的外界噪声，作为一个实施例，预处理的过程还包括从所述超声波信号中筛选出局部放电点产生的超声波信号；具体地，可以采用特征图谱法，信号波形和能谱分析法或特征指数和信号撞击图谱分析法从超声波信号中筛选出局部放电点产生的超声波信号； 对于特征图谱法，主要是通过局部放电检测相关的特征图进行判定，包括幅度值-时间图，撞击数-通道图，能量-持续时间图，通道-时间-幅度值图。由于局部放电信号平稳，放电能量较大，持续时间长，所以通过设定阀值判断特征图即可进行判定局部放电点产生的超声波信号。对于信号波形和能谱分析法，主要是对信号波形和能谱的对比分析，所以通过设置阀值判定局部放电信号的强弱并能区分各种噪声和电磁干扰，即可判定局部放电点产生的超声波信号。对于特征指数和信号撞击图谱分析法，由于当局部放电产生时，特征指数是沿着时间轴的整数值，近似于直线；同时，信号撞击图谱则是一个时域信号，当局部放电产生时，信号撞击图谱会显示出明显尖端，信号撞击图谱值明显，所以通过判断获得的特征指数的形状和判断信号撞击图谱的图谱最大值，即可判定局部放电点产生的超声波信号。S300，根据所述超声波信号并利用球面定位法确定局部放电点的位置；具体的，根据吸附在变压器外壳上的超声波探头位置，就可以通过声信号的传播时间计算传播距离，进而建立球面定位模型，利用球面定位法确定局部放电点的位置，步骤如下S301，计算所述超声波探头接收到所述电信号与声信号之间的时间差；由于电信号的传输速度远远大于声信号的传输速度,所以电信号与声信号之间的时间差，就是声波在变压器中从放电点传播到超声波探头的传感器的时间。S302，确定超声波探头在空间坐标系中的探头位置坐标；具体的，在空间坐标系中，各个超声波探头的位置固定，通过确定各个超声波探头的探头位置坐标及其相对于局部放电点的距离，继而可以确定局部放电点的位置坐标。S303，根据所述时间差进行球面法定位计算，获得局部放电点在所述空间坐标系中的放电点位置坐标；具体的，计算的过程包括如下(I)根据所述时间差建立超声波传输距离与时间的球面方程，该球面方程为Yi (X，Ti) = (X1-Xil)2+(x2-xi2)2+(x3-xi3)2-(Ve · ti)2=0 ；Ti= (xn, xi2, xi3, ti) ；X= (X1, x2, x3, Ve)；其中，i=l,2,......m ；m ^ 3 ；式中，xn, xi2, xi3为第i个超声波探头的探头位置坐标，X1, X2, X3为局部放电点的放电点位置坐标，ti为超声波从局部放电点到第i个超声波探头的传播时间，Ve为变压器中的等值波速。上述非线性超声波定位方程组的解X是局部放电点的放电点位置坐标和声信号的等值波速。上述球面方程，局部放电点位于以超声波探头为中心、以传输距离为半径的球面上，这样，多个球面相交于一点，这个点就是放电点，用球面技术进行局部放电点的定位。(2)利用最小二乘法求解所述球面方程，获得放电点位置坐标；具体的，包括如下步骤a、建立关于球面方程的目标函数；该目标函数为Yi (X · Ti)的残差平方和
权利要求
1.一种变压器局部放电检测定位方法，其特征在于，包括如下步骤 利用超声波探头在变压器油箱外侧检测变压器的局部放电点产生的超声波信号； 对所述超声波信号进行预处理；其中，所述预处理包括模电转换及模数转换处理； 根据所述超声波信号并利用球面定位法确定局部放电点的位置。
2.根据权利要求I所述的变压器局部放电检测定位方法，其特征在于，所述预处理还包括从所述超声波信号中筛选出局部放电点产生的超声波信号。
3.根据权利要求2所述的变压器局部放电检测定位方法，其特征在于，采用特征图谱法，信号波形和能谱分析法或特征指数和信号撞击图谱分析法从所述超声波信号中筛选出局部放电点产生的超声波信号。
4.根据权利要求I所述的变压器局部放电检测定位方法，其特征在于，所述预处理还包括对所述超声波信号进行滤波、放大处理。
5.根据权利要求I所述的变压器局部放电检测定位方法，其特征在于，所述超声波信号包括电信号和声信号。
6.根据权利要求5所述的变压器局部放电检测定位方法，其特征在于，所述根据所述超声波信号并利用球面定位法确定局部放电点的位置步骤包括 计算所述超声波探头接收到所述电信号与声信号之间的时间差； 确定超声波探头在空间坐标系中的探头位置坐标； 根据所述时间差进行球面法定位计算，获得局部放电点在所述空间坐标系中的放电点位置坐标； 根据所述放电点位置坐标确定局部放电点的位置。
7.根据权利要求6所述的变压器局部放电检测定位方法，其特征在于，所述根据所述时间差进行球面法定位计算，获得局部放电点在所述空间坐标系中的放电点位置坐标步骤包括 根据所述时间差建立超声波传输距离与时间的球面方程； 利用最小二乘法求解所述球面方程，获得放电点位置坐标。
8.根据权利要求7所述的变压器局部放电检测定位方法，其特征在于，所述球面方程为 Yi (X，Ti) = (X1-Xil)2+(x2-xi2)2+(x3-xi3)2-(Ve · ti)2=0 ； Τ「(Χη, xi2, Xj3> tj) ;Χ_(Χι，X2，X3，Ve)； 其中，i=l, 2,......m ；m ^ 3 ； 式中，xn, xi2, xi3为第i个超声波探头的探头位置坐标，X1, X2, X3为局部放电点的放电点位置坐标，\为超声波从局部放电点到第i个超声波探头的传播时间，Ve为变压器中的等值波速。
9.根据权利要求7所述的变压器局部放电检测定位方法，其特征在于，所述利用最小二乘法求解所述球面方程，获得放电点位置坐标步骤包括 建立关于球面方程的目标函数； 对所述目标函数进行最小二乘拟合，确定目标函数取值最小时目标函数中的放电点位置坐标参数的取值。
10.根据权利要求9所述的变压器局部放电检测定位方法，其特征在于，所述目标函数为Yi (X · Ti)的残差平方和
全文摘要
本发明提供一种变压器局部放电检测定位方法，包括步骤利用超声波探头在变压器油箱外侧检测变压器的局部放电点产生的超声波信号；对所述超声波信号进行预处理；其中，所述预处理包括模电转换及模数转换处理；根据所述超声波信号并利用球面定位法确定局部放电点的位置。本发明的技术，通过在变压器油箱外侧检测内部局部放电产生的超声波，利用获得的超声波信号结合球面法定位，确定局部放电点的位置，定位成本低、效率高，而且可以实现全数字化的对变压器的局部放电点的定位，可以通过网络进行在线定位。
文档编号G01R31/12GK102879715SQ20121035343
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月20日 优先权日2012年9月20日
发明者黄炎光, 熊俊, 黄慧红, 杨柳, 张琦, 夏永强, 叶建斌, 林昌年, 吴海宏, 曹柏林, 辛平野, 宁宇 申请人:广州供电局有限公司