CN103913677B - 局部放电源的定位方法和局部放电源的定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种局部放电源的定位方法和局部放电源的定位系统。该局部放电源的定位方法包括：在待测设备的相对面设置两个同样的UHF传感器获取特高频局部放电信号；沿两个同样的UHF传感器的连线移动两个同样的UHF传感器中的一个或两个，同时通过分别与两个同样的UHF传感器连接的示波器输出获取到的特高频局部放电信号；当两个同样的UHF传感器获取到的特高频局部放电信号的信号波形重合时，确定待测设备中局部放电源到两个同样的UHF传感器当前所在的第一位置点和第二位置点的距离相等。利用本发明的方案，定位过程中不需要获取测量特高频局部放电信号的时差，也不受信号传播路径及信号折反射等因素导致的干扰信号的影响，操作简便灵活，定位精确。

Description

局部放电源的定位方法和局部放电源的定位系统

技术领域

本发明涉及高电压及绝缘领域，具体而言，涉及一种局部放电源的定位方法和局部放电源的定位系统。

背景技术

随着社会对电力需求的不断增大，电力产业得到快速发展，大型输电网络的安全运行成为电力行业关注的重大问题，而输变电设备的健康状态则是电网安全稳定运行的关键因素。研究表明，输变电设备以绝缘故障为多，而绝缘故障的先兆往往表现为局部放电。一般认为，电力设备中的局部放电是设备隐患的重要表征形式，局部放电不但会严重影响电场分布，导致电场畸变，而且会使绝缘材料腐蚀，最终引发绝缘击穿，导致设备故障。

特高频、超声波、红外、紫外等带电检测技术和在线监测技术在电力设备检测领域得到了广泛应用，并取得了较为显著的成效。在上述多种状态检测技术当中，特高频局部放电检测UHF(Ultra High Frequency)技术的特点在于：检测频段较高，可以有效地避开常规局部放电测量中的电晕、开关操作等多种电气干扰；检测频带宽，检测灵敏度很高；可识别故障类型和进行定位；此外，与其他方法不同，特高频法测得的波形更加符合实际的放电波形，可以较全面的研究局部放电的本质特征。特高频检测技术的特点使其在局部放电检测领域具有其他方法无法比拟的优点，因而在近年来在局部放电检测领域得到了迅速的发展和广泛的应用。特高频局部放电检测方法的主要检测对象包括：电力变压器、断路器、气体绝缘开关GIS(Gas Insulated Switchgear)、开关柜、高压电缆等。

特高频法检测电力设备中的局部放电是20世纪80年代初期由英国中央电力局(Central Electricity Generating Board-CEGB)提出的，该方法由Scottish Power于1986年应用于英国的Torness电站420kV GIS设备的检测。Torness电站的多年运行经验验证了该方法的可行性，使特高频法得到了行业的认可，并成为近20年以来GIS绝缘检测的研究热点之一。其中以英国Strathclyde大学、日本Nagoya大学、德国Stuttgart大学、荷兰Delft大学、韩国Hanyang University大学的研究工作最为突出。除大学和研究所以外，一些大型电力设备制造公司，如英国的Rolls Royce Ltd.、DMS，德国的Siemens AG，瑞士的ABB，法国的ALSTOMT&D和日本的Mitsubishi、Toshiba、Tokyo Electric Power Company、AEPower Systems Corporation，韩国的Power System Diagnosis Tech、HYOSUNGCorporation，澳大利亚的Powerlink Queensland Ltd.等公司也参与了特高频法的研究和推广，加速了该技术的发展与应用。我国的超高频检测技术起步较晚，一些大学和研究所于20世纪90年代初期才开始对特高频法进行研究，目前也取得了一定的进展。如西安交通大学、清华大学、重庆大学、华北电力大学、上海交通大学等。

在特高频局部放电检测技术的实际应用当中，放电源的定位是关键问题之一。这是因为放电源的准确定位不仅可以找到电力设备缺陷或隐患的准确位置，而且能够通过有效识别放电源的位置，进而判断该放电是外部干扰还是设备内部放电。因此，基于特高频局部放电检测技术的放电源准确定位方法十分重要。目前，基于特高频的局部放电定位方法有信号幅度比较法、信号先后比较法、时间差计算法和特高频传感器阵列法等。以下对常见的几种基于特高频的局部放电定位方法进行介绍：

一、信号幅度比较法。信号幅度比较法是利用特高频电磁波信号在传播过程中的衰减特点，把传感器分别放在的各个盘式绝缘子处，比较各处所测到的信号的大小，信号幅值大，则意味着距离局部放电源近信号幅值小，则传感器距离局部放电源远，信号最大的盘式绝缘子的位置即为靠近放电源的位置。信号幅度比较法定位对传感器的性能要求比较高，传感器的增益需要相等，而且要求信号具有明显的衰减特征，因此只能用于信号的粗略定位。

二、信号先后比较法。传感器从多个盘式绝缘子处接收的放电信号的幅值，有时无明显差别，很难从信号的幅值上确定局部放电的位置。这时可以根据传感器接收信号的先后确定局部放电的位置。具体方法是把传感器A、B分开放置，如果总是A传感器的信号先于B传感器，则表明放电源在A传感器的附近，移动B传感器向A靠近，观察A、B传感器信号到达的先后，可以确定局部放电的大致位置。

以上信号幅度比较法、信号先后比较法受到信号传播与衰减路径等因素的影响，只能用于放电源的粗略定位，定位精度差。另外，以上两种方法无法实现放电源的三维定位，信号传播路径的复杂性以及信号折反射等因素也会导致该方法的定位精度较差。

三、时间差计算法。时间差计算法可以精确的测量两个传感器接收到信号的时间差，根据电磁波的传播速度，计算放电源的位置。电磁波在气室中传播，对于不同的传感器而言，接收到局部放电信号的时间不一样，利用传感器之间的距离和信号到达传感器的时间差可以确定局部放电的位置。

2003年，L.Yang和M.D.Judd提出了基于最短光程原理采用特高频法对变压器局部放电进行定位的思想。他们在屏蔽室内通过长方体、圆柱体等简单几何形体的金属障碍物验证了最短光程原理的正确性，试验误差仅为数厘米。Judd还用时域有限差分方法仿真了存在导电圆柱情况下电磁波绕射传播过程，从理论角度探索了根据最短光程原理进行局部放电定位的可行性。同时M.D.Judd课题组把特高频信号能量累积图的“拐点”作为计算时间差的参考点，根据三个不同位置的传感器获得三组时间差进行定位。

然而，时间差计算法在实际检测定位过程中的关键问题在于准确确定两个特高频信号的波头，即如何准确计算两者的时间差。在实际检测过程中很难精确测量信号时差。现场实际测试过程中，，所测量的信号往往受到反射、折射等因素的影响，得到的是一个叠加的信号，很难确定两个信号的波头，即精确读取两个信号的时差，从而给定位方法的实施及定位结果的准确性带来了很大的困难。

图1是现有技术中实际测量得到的两个特高频局部放电信号的波形图，由图可见，很难测量两个信号的准确时差。另外，该方法也无法实现放电源的三维定位，信号传播路径的复杂性以及信号折反射等因素也会导致该方法的定位精度较差。

四、基于相控阵理论的定位法。该方法是根据相控阵理论，采用一个N×N阵元的平面相控阵传感器作为接收信号用传感器。N×N个阵元对局部放电源的接收信号的空间相位差可表示成矩阵，对N×N个阵元接收信号的附加阵内相位差也可表示成矩阵。改变阵内相位矩阵，传感器传感器方向图就按照β＝kdsinθ，对应的θ、方向扫描。同时通过近似连续改变平面阵的阵内水平和垂直相位差，就可以实现空间坐标上的电控扫描，获取空间上的目标信息。式中α、β为相邻阵元的阵内相位差，即相位延迟，θ、分别为相控阵的仰角和方位角。

将局部放电看作超高频和超声波的发射源，用检测超高频和超声波信号的相控阵构成平面传感器，以接收到的超高频信号作为时间基准，进而得到同一方向的超声波传输时延，这样可先计算出局部放电点与传感器的距离，然后根据相控阵扫描的方位角和仰角即可得出放电点的空间几何位置。

然而，基于相控阵理论的定位法在实际检测定位过程中的关键问题不仅在于准确测量两个特高频信号的时差，还要准确测量传感器的方位角和仰角，以及精准的计算方法。这种方法虽然能够实现放电源的三维定位，但需要安装的特高频传感器数量较多，而且对安装位置及安装角度的精度要求较高，理论计算方法复杂，同样存在精确测量信号时差困难的问题。

从以上分析可以看出时间差计算法和基于相控阵理论定位法应用于现场检测是，对传感器的安装的精度要求较高，理论计算方法复杂，现场实施同样存在较大的局限性。

针对上述现有技术中特高频局部放电定位方法现场实施中对传感器安装精度要求高的问题，尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种局部放电源的定位方法和局部放电源的定位系统，以解决现有技术中现场实施中对传感器安装精度要求高问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种局部放电源的定位方法。该局部放电源的定位方法，包括：在待测设备的相对面设置两个同样的UHF传感器获取特高频局部放电信号；沿两个同样的UHF传感器的连线移动两个同样的UHF传感器中的一个或两个，同时通过分别与两个同样的UHF传感器连接的示波器输出获取到的特高频局部放电信号；当两个同样的UHF传感器获取到的特高频局部放电信号的信号波形重合时，确定待测设备中局部放电源到两个同样的UHF传感器当前所在的第一位置点和第二位置点的距离相等。

进一步地，在确定待测设备中局部放电源到两个同样的UHF传感器当前所在的第一位置点和第二位置点的距离相等之后还包括：计算第一位置点和第二位置点的连线的中垂面，将该中垂面作为第一中垂面，待测设备中局部放电源位于第一中垂面内。

进一步地，在将该中垂面作为第一中垂面之后还包括：在第一中垂面内设置两个同样的UHF传感器从待测设备的两侧获取特高频局部放电信号；沿两个同样的UHF传感器在第一中垂面内的连线移动UHF传感器中的一个或两个，同时通过分别与UHF传感器连接的示波器输出获取到的特高频局部放电信号；当检测到两个同样的UHF传感器获取到的特高频局部放电信号的信号波形重合时，确定待测设备中局部放电源在第一中垂面内且到两个同样的UHF传感器当前所在的第三位置点和第四位置点的距离相等。

进一步地，在确定待测设备中局部放电源在第一中垂面内且到两个同样的UHF传感器当前所在的第三位置点和第四位置点的距离相等之后还包括：计算第三位置点和第四位置点的连线的中垂面，将该中垂面作为第二中垂面，确定待测设备中局部放电源位于第一中垂面和第二中垂面的交线上。

进一步地，在确定待测设备中局部放电源位于第一中垂面和第二中垂面的交线上之后还包括：在交线上设置两个同样的UHF传感器从待测设备的两侧获取特高频局部放电信号；沿交线移动两个同样的UHF传感器中的一个或两个，同时通过分别与UHF传感器连接的示波器输出获取到的特高频局部放电信号；当检测到两个同样的UHF传感器获取到的特高频局部放电信号的信号波形重合时，确定待测设备中局部放电源位于两个同样的UHF传感器的当前位置连线的中点处。

进一步地，在确定待测设备中局部放电源位于第一中垂面和第二中垂面的交线上之后还包括：在交线上设置第一UHF传感器，记录第一UHF传感器的设置位置为第五位置点；在距离第五位置点预定距离的任意位置设置与第一UHF传感器参数相同的第二UHF传感器，记录第二UHF传感器的设置位置为第六位置点；读取第一UHF传感器和第二UHF传感器接收到特高频局部放电信号的时间差；根据时间差和预定距离计算得出局部放电源到第五位置点的距离和局部放电源到第六位置点的距离。

根据局部放电源到第五位置点的距离和局部放电源到第六位置点的距离在交线

上确定局部放电源。

进一步地，根据时间差和预定距离计算得出局部放电源到第五位置点的距离和局部放电源到第六位置点的距离包括：

求解以下方程组计算得出局部放电源到第五位置点和第六位置点的距离：其中，a为局部放电源到第五位置点的距离，b为预定距离，c为局部放电源到第六位置点的距离，Δt为时间差。

进一步地，在通过分别与UHF传感器连接的示波器输出获取到的特高频局部放电信号之后还包括：检测获取到的特高频局部放电信号的强度是否大于预设的信号强度；当特高频局部放电信号的强度小于预设的信号强度时，在UHF传感器和示波器之间分别设置UHF宽带信号放大器。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种局部放电源的定位系统。该局部放电电源的定位系统包括：第一UHF传感器和第二UHF传感器，第一UHF传感器和第二UHF传感器的测量参数相同，分别用于获取特高频局部放电信号；双通道示波器，通过等长的射频同轴电缆分别与第一UHF传感器和第二UHF传感器连接，用于输出第一UHF传感器和第二UHF传感器获取到的特高频局部放电信号的波形；计算装置，用于双通道示波器输出的第一UHF传感器和第二UHF传感器获取到的特高频局部放电信号的波形重合时，确定待测设备中局部放电源到第一UHF传感器的距离和局部放电源到第二UHF传感器的距离相等。

进一步地，该局部放电电源的定位系统还包括：第一UHF宽带信号放大器，设置在双通道示波器和第一UHF传感器之间；第二UHF宽带信号放大器，设置在双通道示波器和第二UHF传感器之间。

应用本发明的技术方案，利用距离局部放电的位置到距离相等的位置处，发出的电信号的波形一致的特点，使用两个同样的UHF传感器探测波形一致的位置点，利用探测得出位置点确定发生局部放电的位置所在平面，定位过程中不需要获取测量特高频局部放电信号的时差，也不受信号传播路径及信号折反射等因素导致的干扰信号的影响，操作简便灵活，定位精确。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中实际测量得到的两个特高频局部放电信号的波形图；

图2是根据本发明实施例的局部放电源的定位系统的示意图；

图3是根据本发明实施例的局部放电源的定位方法确定第一中垂面的示意图

图4是根据本发明实施例的局部放电源的定位方法确定中垂面交线的示意图；

图5是根据本发明实施例的局部放电源的定位方法确定交点的示意图；

图6是根据本发明实施例的局部放电源的定位方法是用三角形时差辅助定位的原理图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施例提供了一种局部放电源的定位系统，图2是根据本发明实施例的局部放电源的定位系统的示意图，如图2所示，本发明实施例的局部放电源的定位系统包括：第一UHF传感器11和第二UHF传感器12，分别用于获取特高频局部放电信号；该第一UHF传感器11和第二UHF传感器12分别通过射频同轴电缆14与双通道示波器13连接，优选地，双通道示波器13与第一UHF传感器11和第二UHF传感器12连接的同轴电缆14长度相等，从而避免线缆的长度引起的特高频局部放电信号衰减不一致引起的定位精度下降。该双通道示波器13，用于输出第一UHF传感器11和所述第二UHF传感器12获取到的特高频局部放电信号的波形。从而获取到的信号波形进行局部放电源的定位计算。

在特高频局部放电信号的信号强度较弱的情况下，本发明实施例的局部放电源的定位系统还可以包括：第一UHF宽带信号放大器，设置在双通道示波器13和第一UHF传感器11之间，用于放大第一UHF传感器11获取到的特高频局部放电信号；第二UHF宽带信号放大器，设置在所述双通道示波器13和所述第二UHF传感器12之间，用于放大第二UHF传感器12获取到的特高频局部放电信号，其中第一UHF宽带信号放大器和第二UHF宽带信号放大器的放大倍数需要相同。

使用上述实施例的局部放电源的定位系统，可以方便地实现局部放电源的精确定位，具有结构简单、实施方便、定位精确的特点。

本发明的实施例还提供了一种局部放电源的定位方法，该局部放电源的定位方法是上述实施例的局部放电源的定位系统的具体使用方法。

本发明的实施例的局部放电源的定位方法包括：在待测设备的相对面设置两个同样的UHF传感器获取特高频局部放电信号；沿两个同样的UHF传感器的连线移动UHF传感器中的一个或两个，同时通过分别与UHF传感器连接的示波器13输出获取到的特高频局部放电信号；当两个同样的UHF传感器获取到的特高频局部放电信号的信号波形重合时，确定待测设备发生局部放电的位置到两个同样的UHF传感器当前所在的第一位置点和第二位置点的距离相等。

具体地，可以在待测设备的两侧分别布置第一UHF传感器11和第二UHF传感器12，沿第一UHF传感器11和第二UHF传感器12的连线，同时移动这两个UHF传感器或者这两个UHF传感器之一，同时在示波器13上观察这两个UHF传感器获取到的特高频局部放电信号的信号波形，当两个传感器获取到的信号波形重合时，说明局部放电源到这两只传感器的距离是相等的，也就是待测设备发生局部放电的位置到第一UHF传感器11当前所在的第一位置点的距离L1，待测设备发生局部放电的位置到第二UHF传感器12当前所在的第二位置点的距离L2，两个距离的大小是相等的。

在待测设备为高压电缆等线状的设备时，可以利用第一位置点和发生局部放电的位置到第一UHF传感器11当前所在的第一位置点的距离L1以及第二位置点和发生局部放电的位置到第二UHF传感器12当前所在的第二位置点的距离L2，方便精确地得到设备发生局部放电的位置。

由于到两个位置点距离相等的点组成的是两个位置点连线的中垂面，优选地，在确定待测设备发生局部放电的位置到两个同样的UHF传感器当前所在的第一位置点和第二位置点的距离相等之后，本方法还可以包括：计算第一位置点和第二位置点的连线的中垂面，将该中垂面作为第一中垂面31，待测设备发生局部放电的位置位于第一中垂面31内。

图3是根据本发明实施例的局部放电源的定位方法确定第一中垂面的示意图，通过探测确定第一位置点和第二位置点，可以得到第一位置点和第二位置点之间线段的第一中垂面31，该第一中垂面31与待测设备的交点即为发生局部放电的位置。

应用这种方法，利用距离局部放电的位置到距离相等的位置处，发出的电信号的波形一致的特点，使用两个同样的UHF传感器探测波形一致的位置点，利用探测得出位置点确定发生局部放电的位置所在平面，定位过程中不需要获取测量特高频局部放电信号的时差，也不受信号传播路径及信号折反射等因素导致的干扰信号的影响，操作简便灵活，定位精确。

在待测设备为盘式绝缘子、或GIS等二维或三维的设备时，单纯通过第一中垂面31与待测设备的交点可能无法确定发生局部放电的位置。在这种情况下，在将该中垂面作为第一中垂面31之后还可以包括：在第一中垂面31内设置两个同样的UHF传感器从待测设备的两侧获取特高频局部放电信号；沿两个同样的UHF传感器在第一中垂面31内的连线移动UHF传感器中的一个或两个，同时通过分别与UHF传感器连接的示波器13输出获取到的特高频局部放电信号；当检测到两个同样的UHF传感器获取到的特高频局部放电信号的信号波形重合时，确定待测设备发生局部放电的位置在第一中垂面31内且到两个同样的UHF传感器当前所在的第三位置点和第四位置点的距离相等。

利用上述的步骤可以确定另一个中垂面，两个面相交于一条线，也就是放电源应该位于这条直线上，结合被测设备的具体结构如盘式绝缘子等二维面型的结构，可以确定放电源的具体位置。

图4是根据本发明实施例的局部放电源的定位方法确定中垂面交线的示意图，如图所示，计算第三位置点和第四位置点的连线的中垂面，将该中垂面作为第二中垂面32，可以确定待测设备发生局部放电的位置位于第一中垂面31和第二中垂面32的交线41上。

以上步骤是实际上待测设备的另一个侧面上重复探测过程，利用两次探测得到的中垂面交线41确定局部放电的位置点。

待测设备为立体的，三维空间内均占用一定空间的情况下，通过两个中垂面的交线41也可能无法确定发生局部放电的位置。在这种情况下，可以进一步重复测试，在上述交线41上直接得到发生局部放电信号的位置。因此，在确定待测设备发生局部放电的位置位于第一中垂面31和第二中垂面32的交线41上之后还可以包括：在交线41上设置两个同样的UHF传感器从待测设备的两侧获取特高频局部放电信号；沿交线41移动UHF传感器中的一个或两个，同时通过分别与UHF传感器连接的示波器13输出获取到的特高频局部放电信号；当检测到两个同样的UHF传感器获取到的特高频局部放电信号的信号波形重合时，确定待测设备发生局部放电的位置位于两个同样的UHF传感器的当前位置连线的中点处。三个面相交于一点，便是局部放电源的位置

图5是根据本发明实施例的局部放电源的定位方法确定交点的示意图，如图所示，在交线41上设置第一UHF传感器11和第二UHF传感器12，重复上面移动传感器的操作，波形相同的两个位置点的中点即为局部放电源的准确位置。

当受到高度原因、变电站建筑物或设备阻碍，难以实现在三维空间内重复三次探测过程的情况下，可以辅助应用三角形时差定位法得到局部放电源的三维空间位置。具体操作时，首先，确定放电源在上述交线41上的区间，例如将第一UHF传感器11放置在交线41上的一个端点处，第二UHF传感器12由该端点处沿上述交线41向一个固定方向移动，若两个传感器得到的信号波形的时差从0变大又变小，则说明放电源位于两传感器之间的区段内，如果若两信号时差从0变的越来越大，则说明放电源位于第二UHF传感器12的移动方向的延长线上。在放电源在第二UHF传感器12的移动方向的延长线上时，可以应用三角形时差定位法得到局部放电源的三维空间位置。图6是根据本发明实施例的局部放电源的定位方法是用三角形时差辅助定位的原理图，如图所示，在交线41上设置第一UHF传感器11，记录第一UHF传感器11的设置位置为第五位置点；在距离第五位置点预定距离的任意位置设置与第一UHF传感器11参数相同的第二UHF传感器12，记录第二UHF传感器12的设置位置为第六位置点；读取第一UHF传感器11和第二UHF传感器12接收到特高频局部放电信号的时间差；根据时间差和预定距离计算得出发生局部放电的位置到第五位置点的距离和发生局部放电的位置到第六位置点的距离；根据发生局部放电的位置到第五位置点的距离和发生局部放电的位置到第六位置点的距离在交线41上确定发生局部放电的位置。

具体地，根据时间差和预定距离计算得出发生局部放电的位置到第五位置点的距离和发生局部放电的位置到第六位置点的距离的方式为：求解以下方程组计算得出发生局部放电的位置到第五位置点和第六位置点的距离：

在式中，a为发生局部放电的位置到第五位置点的距离，b为预定距离，c为发生局部放电的位置到第六位置点的距离，Δt为时间差。

使用这种三角形时差辅助定位的方法，解决了由于高度原因、变电站建筑物或设备阻碍无法重复进行试验时的限制。

另外由于局部放电较弱时，利用示波器13无法有效的检测特高频放电信号时，可以在UHF传感器和示波器13之间分别设置UHF宽带信号放大器，具体地操作步骤为通过分别与UHF传感器连接的示波器13输出获取到的特高频局部放电信号之后还包括：检测获取到的特高频局部放电信号的强度是否大于预设的信号强度；当特高频局部放电信号的强度小于预设的信号强度时，在UHF传感器和示波器13之间分别设置UHF宽带信号放大器。上述预设的信号强度可以按照示波器13的检测精度进行设置。

另外，由于特高频放电信号的频率较高，上述示波器13必须为至少具有两路扫描的告诉示波器13。上述第一UHF传感器11和第二UHF传感器12的参数必须一致，在设置有UHF宽带信号放大器的情况下，其放大增益和延时也必须一致。

在布置上述第一UHF传感器11和时，两个传感器的接收方向相对，使两者之间除被检测电力设备以外尽可能无其他遮挡物，此时示波器13可观测到较为明显的局部放电UHF信号。

下面对使用本实施例的局部放电源的定位方法的一种具体情况进行说明，其步骤为：

3步骤S11，保持两只传感器的接收方向，使两者的距离在数米至数十几米的范围。在三维空间移动两只传感器的位置，使示波器13显示的两路UHF局部放电信号的起始点重合，记录两只传感器的位置，找到并记录与两者连线垂直的第一中垂面31。

步骤S12，根据现场空间情况，移动两只传感器的位置，最好使两只传感器的连线32与连线31垂直。应用与步骤S11相同的方法确定第二中垂面32。

步骤S13，第一中垂面31与第二中垂面32相交于一条交线41，该交线41可能垂直于水平面，也可能与水平面存在一定的夹角。此时可以确定放电源位于交线41或其延长线上。

步骤S14，若有必要，则在交线41平行方向布置两只传感器，应用与步骤S11相同的方法确定第三中垂面，与交线41相交于某点，该点即是放电源的三维空间位置。

步骤S15，使用步骤S14的步骤受到空间的限制时，则应用三角形时差定位法进行辅助计算，计算公式如以上的介绍，即可实现放电源的三维空间精确定位。

步骤S16，使两只传感器的接收方向相同，且位于同一接收平面，在空间球面或半球面同时调整两只传感器的接收方向，找到检测信号相对较强的接收方向，此时示波器13显示两路信号重合。

使用以上的方法，在变电站现场的GIS设备上进行测的结果表明，以上定位方法和定位系统定位准确，检测效果良好。在技术层面而言，本实施例的技术方案无须测量两个特高频局部放电信号的时差，不必考虑电磁波信号的传播速度，也不用计算。从根本上解决了精确测量特高频局部放电信号时差困难的问题，以及信号传播路径及信号折反射等因素导致双传感器定位精度差的问题。在实际检测工作层面而言，本实施例操作简单、实施方便、定位准确，实现了仅用两只特高频传感器便可实现局部放电源的三维空间定位。对输变电设备局部放电的检测、定位以及干扰信号的排除具有显著的实际意义。

应用本发明的技术方案，利用距离局部放电的位置到距离相等的位置处，发出的电信号的波形一致的特点，使用两个同样的UHF传感器探测波形一致的位置点，利用探测得出位置点确定发生局部放电的位置所在平面，定位过程中不需要获取测量特高频局部放电信号的时差，也不受信号传播路径及信号折反射等因素导致的干扰信号的影响，操作简便灵活，定位精确。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种局部放电源的定位方法，其特征在于，包括：

在待测设备的相对面设置两个同样的UHF传感器获取特高频局部放电信号；

沿所述两个同样的UHF传感器的连线移动所述两个同样的UHF传感器中的一个或两个，同时通过分别与所述两个同样的UHF传感器连接的示波器输出获取到的特高频局部放电信号；

当所述两个同样的UHF传感器获取到的特高频局部放电信号的信号波形重合时，确定待测设备中局部放电源到所述两个同样的UHF传感器当前所在的第一位置点和第二位置点的距离相等；

计算所述第一位置点和所述第二位置点的连线的中垂面，将该中垂面作为第一中垂面，待测设备中局部放电源位于所述第一中垂面内；

在所述第一中垂面内设置两个同样的UHF传感器从待测设备的两侧获取特高频局部放电信号；

沿所述两个同样的UHF传感器在所述第一中垂面内的连线移动所述UHF传感器中的一个或两个，同时通过分别与所述UHF传感器连接的示波器输出获取到的特高频局部放电信号；

当检测到所述两个同样的UHF传感器获取到的特高频局部放电信号的信号波形重合时，确定待测设备中局部放电源在所述第一中垂面内且到所述两个同样的UHF传感器当前所在的第三位置点和第四位置点的距离相等。

2.根据权利要求1所述的局部放电源的定位方法，其特征在于，在确定待测设备中局部放电源在所述第一中垂面内且到所述两个同样的UHF传感器当前所在的第三位置点和第四位置点的距离相等之后还包括：

计算所述第三位置点和所述第四位置点的连线的中垂面，将该中垂面作为第二中垂面，确定待测设备中局部放电源位于所述第一中垂面和第二中垂面的交线上。

3.根据权利要求2所述的局部放电源的定位方法，其特征在于，在确定待测设备中局部放电源位于所述第一中垂面和第二中垂面的交线上之后还包括：

在所述交线上设置两个同样的UHF传感器从待测设备的两侧获取特高频局部放电信号；

沿所述交线移动所述两个同样的UHF传感器中的一个或两个，同时通过分别与所述UHF传感器连接的示波器输出获取到的特高频局部放电信号；

当检测到所述两个同样的UHF传感器获取到的特高频局部放电信号的信号波形重合时，确定待测设备中局部放电源位于所述两个同样的UHF传感器的当前位置连线的中点处。

4.根据权利要求2所述的局部放电源的定位方法，其特征在于，在确定待测设备中局部放电源位于所述第一中垂面和第二中垂面的交线上之后还包括：__

在所述交线上设置第一UHF传感器，记录所述第一UHF传感器的设置位置为第五位置点；

在距离所述第五位置点预定距离的任意位置设置与所述第一UHF传感器参数相同的第二UHF传感器，记录所述第二UHF传感器的设置位置为第六位置点；

读取所述第一UHF传感器和第二UHF传感器接收到特高频局部放电信号的时间差；

根据所述时间差和所述预定距离计算得出局部放电源到所述第五位置点的距离和局部放电源到所述第六位置点的距离；

根据局部放电源到所述第五位置点的距离和局部放电源到所述第六位置点的距离在所述交线上确定局部放电源。

5.根据权利要求4所述的局部放电源的定位方法，其特征在于，根据所述时间差和所述预定距离计算得出局部放电源到所述第五位置点的距离和局部放电源到所述第六位置点的距离包括：

求解以下方程组计算得出局部放电源到所述第五位置点和所述第六位置点的距离：

<mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <msup> <mi>a</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mi>b</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>=</mo> <msup> <mi>c</mi> <mn>2</mn> </msup> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>c</mi> <mo>-</mo> <mn>0.3</mn> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mi>a</mi> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>

其中，a为局部放电源到所述第五位置点的距离，b为所述预定距离，c为局部放电源到所述第六位置点的距离，Δt为所述时间差。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的局部放电源的定位方法，其特征在于，在通过分别与所述UHF传感器连接的示波器输出获取到的特高频局部放电信号之后还包括：

检测获取到的特高频局部放电信号的强度是否大于预设的信号强度；

当所述特高频局部放电信号的强度小于预设的信号强度时，在所述UHF传感器和所述示波器之间分别设置UHF宽带信号放大器。

7.一种局部放电源的定位系统，其特征在于，包括：

第一UHF传感器和第二UHF传感器，所述第一UHF传感器和第二UHF传感器的测量参数相同，分别用于获取特高频局部放电信号；

双通道示波器，通过等长的射频同轴电缆分别与所述第一UHF传感器和所述第二UHF传感器连接，用于输出所述第一UHF传感器和所述第二UHF传感器获取到的特高频局部放电信号的波形；

计算装置，用于所述双通道示波器输出的所述第一UHF传感器和所述第二UHF传感器获取到的特高频局部放电信号的波形重合时，确定待测设备中局部放电源到所述第一UHF传感器的距离和所述局部放电源到所述第二UHF传感器的距离相等；

其中，所述计算装置还用于在确定待测设备中局部放电源到所述两个同样的UHF传感器当前所在的第一位置点和第二位置点的距离相等之后还包括：计算所述第一位置点和所述第二位置点的连线的中垂面，将该中垂面作为第一中垂面，待测设备中局部放电源位于所述第一中垂面内；在所述第一中垂面内设置两个同样的UHF传感器从待测设备的两侧获取特高频局部放电信号；沿所述两个同样的UHF传感器在所述第一中垂面内的连线移动所述UHF传感器中的一个或两个，同时通过分别与所述UHF传感器连接的示波器输出获取到的特高频局部放电信号；当检测到所述两个同样的UHF传感器获取到的特高频局部放电信号的信号波形重合时，确定待测设备中局部放电源在所述第一中垂面内且到所述两个同样的UHF传感器当前所在的第三位置点和第四位置点的距离相等。

8.根据权利要求7所述的局部放电源的定位系统，其特征在于，还包括：

第一UHF宽带信号放大器，设置在所述双通道示波器和所述第一UHF传感器之间；

第二UHF宽带信号放大器，设置在所述双通道示波器和所述第二UHF传感器之间。