CN108051717A - 变电站局部放电自动定位方法 - Google Patents
变电站局部放电自动定位方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108051717A CN108051717A CN201810157599.8A CN201810157599A CN108051717A CN 108051717 A CN108051717 A CN 108051717A CN 201810157599 A CN201810157599 A CN 201810157599A CN 108051717 A CN108051717 A CN 108051717A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mrow
- msub
- control module
- central control
- tracking cart
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
- G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
Abstract
本发明涉及一种变电站局部放电自动定位方法，具体为：1、在变电站内的巡检通道上铺设磁轨，沿磁轨设置电子标签，将变电站进行网格划分；2、磁轨上放置循迹小车，循迹小车上设有天线阵列和陀螺仪；3、循迹小车沿磁轨运动，当检测到特高频信号时，就近停靠在一个电子标签处；4、读取特高频信号的信息数据、停靠处电子标签的坐标和陀螺仪测出的角度，计算每个网格顶点为局部放电源的概率密度矩阵P±i(θj,k)；5、循迹小车沿磁轨继续运动，在途经的其它电子标签处停靠，每次停靠时均重复执行4并得出该次的P±i(θj,k)；6、所有P±i(θj,k)的联合概率密度矩阵的最小值对应的网格顶点的坐标即为局部放电源的坐标；本发明的自动化程度高、定位准确、计算简单。
Description
(一)、技术领域：
本发明涉及一种电气设备放电的定位方法，特别涉及一种变电站局部放电自动定位方法。
(二)、背景技术：
一般的电力设备内大多有绝缘部件，这些绝缘部件不可避免地存有缺陷，在设备运行过程中的工频电压作用下，缺陷处的电压超出其耐受值而发生击穿，这种在缺陷处形成的微小放电称之为局部放电。局部放电发生初期，放电能量较小，产生的影响不易察觉，但若不及时排除，经过进一步发展，放电能量会逐渐变大，最终导致设备绝缘部的完全击穿，造成设备损坏。局部放电发生时，会伴随产生特高频电磁波信号，利用相应频段的天线可以检测到该信号。搭建天线阵列，利用高速采集设备获得多组特高频信号，计算多组信号之间的时延并建立非线性方程组，通过求解该非线性方程组获得局部放电源的位置。目前，基于该方法在变电站内进行局部放电的定位一般有两种形式，其一：将天线阵列、信号采集装置及分析装置放置于巡检车，人工驱车在变电站进行检测；其二：将天线阵列放置于变电站控制室楼顶，信号采集装置和信号分析装置放置于变电站控制室内。这两种方法均需要至少四支天线，且需要人工参与，对信号采集装置和分析装置有较高的要求，且操作人员需要较高的专业背景方可进行有效的操作。
(三)、发明内容：
本发明要解决的技术问题是：提供一种变电站局部放电自动定位方法，该定位方法的自动化程度高、定位准确、计算简单。
本发明的技术方案：
一种变电站局部放电自动定位方法，含有如下步骤：
步骤1.1：在变电站内的巡检通道上铺设单线的或环线的磁轨，沿磁轨依次设置B个电子标签，B为大于等于2的自然数；在变电站的水平面上设一个平面直角坐标系，平面直角坐标系的纵坐标轴的正方向指向正北方向；每个电子标签内存储有该电子标签在平面直角坐标系中的坐标；在水平面上将变电站进行网格划分，记录每个网格顶点在平面直角坐标系中的坐标(xj,yk)，其中，j和k均为自然数，0≤j≤J，J为网格的总行数，0≤k≤K，K为网格的总列数；
步骤1.2：在磁轨上放置循迹小车，循迹小车上设有天线阵列、信号调理模块、信号采集模块、中央控制模块、无线通信模块、循迹小车控制模块和电源模块，天线阵列含有横杆和两支天线，两支天线安装在横杆的两端，横杆的中部安装有陀螺仪，陀螺仪输出的信号进入中央控制模块中，两支天线输出的信号依次经过信号调理模块、信号采集模块后进入中央控制模块中，中央控制模块通过循迹小车控制模块控制循迹小车沿磁轨运动，中央控制模块还通过循迹小车控制模块读取循迹小车的状态信息，循迹小车控制模块读取电子标签内存储的坐标并将该坐标发送给中央控制模块，中央控制模块通过无线通信模块与上位机通信，电源模块给陀螺仪、信号调理模块、信号采集模块、中央控制模块、无线通信模块、循迹小车控制模块和循迹小车供电；
步骤1.3：中央控制模块控制循迹小车沿磁轨运动，当中央控制模块发现天线阵列检测到有效的特高频信号时，就控制循迹小车就近前进至下一个电子标签处或就近后退至前一个电子标签处，并使循迹小车停靠在该电子标签处；
步骤1.4：中央控制模块读取并记录N组特高频信号的信息数据，N为大于等于1的自然数，同时读取并记录循迹小车停靠处的电子标签的坐标(xi,yi)和陀螺仪测出角度αi，i为自然数，角度αi为天线阵列中的横杆在水平面上的中垂线与正北方向的夹角；中央控制模块计算并记录N组特高频信号的时延，对获得的时延进行统计，获得时延的众数Δti；中央控制模块利用公式(1)和公式(2)计算出的两个方位角θ+i和θ-i，该两个方位角θ+i和θ-i与局部放电源和循迹小车停靠处的位置有关：
其中，L为天线阵列中的两支天线之间的距离，c为电磁波的传播速度，一般取3.0×10^8米/秒；
中央控制模块依照公式(3-1)和(3-2)计算每个网格顶点为局部放电源的概率密度p+i(θj,k)和p-i(θj,k)：
其中，θj,k＝arctan[(yi-yk)/(xi-xj)]，σθ为方位角检测的均方根误差；
根据计算出的所有网格顶点的概率密度p+i(θj,k)和p-i(θj,k)分别得出两个概率密度矩阵P+i(θj,k)和P-i(θj,k)，将该两个概率密度矩阵P+i(θj,k)和P-i(θj,k)表示为P±i(θj,k)；
步骤1.5：中央控制模块控制循迹小车沿磁轨继续运动，在途经的M-1个电子标签处停靠，M为大于等于2的自然数，且循迹小车停靠的所有电子标签分布在一段含有弯道的磁轨上；循迹小车每次停靠时，中央控制模块均重复执行步骤1.4并得出该次停靠时的P±i(θj,k)；中央控制模块最终得到M个P±i(θj,k)，其中，i为1～M；
步骤1.6：中央控制模块利用式(5)计算M个P±i(θj,k)的联合概率密度矩阵P(θj,k)：
提取联合概率密度矩阵P(θj,k)的最小值minP(θj,k)，minP(θj,k)对应的网格顶点的坐标即为局部放电源的坐标；
步骤1.7：中央控制模块将检测到的局部放电源的坐标通过无线通信模块发送至上位机，上位机依据该局部放电源的坐标在变电站的电子地图中搜索发生局部放电的电气设备，而后发出报警信息。
步骤1.4中，方位角检测的均方根误差σθ的检测方法如下：
步骤2.1：在变电站内设置一个位置已知的已知局部放电源，然后，中央控制模块控制循迹小车沿磁轨运动，当中央控制模块发现天线阵列检测到该已知局部放电源发出的特高频信号时，就控制循迹小车就近前进至下一个电子标签处或就近后退至前一个电子标签处，并使循迹小车停靠在该电子标签处，然后，人工测量出循迹小车和已知局部放电源之间的连线与正北方向的夹角A，并将夹角A的值输送给中央控制模块；
步骤2.2：中央控制模块读取并记录N组特高频信号的信息数据，同时读取并记录陀螺仪测出的角度αq，q为自然数，角度αq为天线阵列中的横杆在水平面上的中垂线与正北方向的夹角；中央控制模块计算并记录N组特高频信号的时延，对获得的时延进行统计，获得时延的众数Δtq；然后，中央控制模块计算出两个方位角θ+q和θ-q：
其中，L为天线阵列中的两支天线之间的距离，c为电磁波的传播速度，一般取3.0×10^8米/秒；
中央控制模块从两个方位角θ+q和θ-q中选出一个与夹角A相差小的方位角作为测得的方位角θq；
步骤2.3：中央控制模块再重复执行步骤2.2的内容Q-1次，Q为大于等于2的自然数，最后共得到Q个方位角θq，其中，q为1～Q，计算Q个方位角θq的算术平均值θave，然后再根据公式(4)计算出方位角检测的均方根误差σθ：
执行步骤2.1之前，先将变电站内的所有设备断电。
步骤1.7中，中央控制模块将检测到的局部放电源的坐标发送至上位机后，中央控制模块再控制循迹小车沿原路返回到出发点或驶出变电站，并将巡检完毕信息通过无线通信模块发送至上位机。
步骤1.1中，B个电子标签沿磁轨均匀设置；
步骤1.2中，循迹小车控制模块通过无线的方式读取电子标签内存储的坐标并将该坐标发送给中央控制模块。
陀螺仪的通信口与中央控制模块的第一通信口连接；天线阵列中的两支天线为全向天线，两支天线通过阻抗匹配的高频同轴线缆分别与信号调理模块的两个输入端连接，信号调料模块的两个输出端通过阻抗匹配的高频同轴线缆分别与信号采集模块的两个模拟输入端连接，信号采集模块的数字输出口与中央控制模块的第二通信口连接；无线通信模块的通信口与中央控制模块的第三通信口连接；循迹小车控制模块的信号输出端与循迹小车的驱动电机连接，循迹小车控制模块的通信口与中央控制模块的第四通信口连接；电子标签为RFID电子标签；上位机安装在变电站的监控中心，上位机通过无线通信模块远程启动或控制中央控制模块的工作，并实时监控循迹小车的运行状态以及局部放电源的检测结果。
信号调理模块中含有两个放大器和两个滤波电路，两支天线分别与两个放大器的输入端连接，两个放大器的输出端分别与两个滤波电路的输入端连接，两个滤波电路的输出端分别与信号采集模块的两个模拟输入端连接；循迹小车控制模块中含有微控制单元、电机驱动电路、RFID读取电路和磁轨检测电路，微控制单元的电机控制信号输出端与电机驱动电路的输入端连接，电机驱动电路的输出端与循迹小车的驱动电机连接，微控制单元的通信口与中央控制模块的第四通信口连接，RFID读取电路的数据传输口与微控制单元的第一数据传输口连接，磁轨检测电路的数据传输口与微控制单元的第二数据传输口连接；RFID读取电路通过无线的方式读取电子标签中的数据，磁轨检测电路对磁轨进行检测，以使循迹小车沿磁轨运动；陀螺仪的通信口为串行口或USB接口；信号采集模块的数字输出口为USB接口或网口；无线通信模块的通信口为串行口或USB接口；循迹小车控制模块的通信口为串行口或USB接口。
全向天线为盘锥天线、双锥天线或微带天线；信号调理模块对检测到的特高频信号进行放大滤波，两个放大器均为PMA-545G3+型射频放大器，放大倍数在30dB以上，两个滤波电路均采用LC型滤波电路，带宽为400MHz-800MHz，以避开变电站内其它频段的电磁干扰，提升检测信号的信噪比；信号采集模块的型号为：PicoScope 6047，信号采集模块采集信号调理模块输出的信号，采样频率在5GS/s以上，带宽在1GHz以上；中央控制模块为工控计算机，人工测量出的夹角A的值通过工控计算机的人机界面输送给工控计算机，工控计算机利用上位机编程软件(例如labview、c++等)编程读取其它模块的数据，实现特高频信号的分析、局部放电源方向估计、局部放电源坐标计算、与上位机的通信、通过循迹小车控制模块控制并监控循迹小车动作模式；无线通信模块为GPRS远程通信模块或CDMA远程通信模块；上位机为计算机；电源模块中含有电池、DC/DC变换器和逆变器，电池的输出直接给循迹小车供电，电池的输出经过DC/DC变换器变换后给陀螺仪、信号调理模块、信号采集模块、无线通信模块和循迹小车控制模块供电，电池的输出经过逆变器变换成交流电后给中央控制模块供电。
天线阵列中的两支天线的型号为：OA-200-6000-0，生产厂家：成都英联科技有限责任公司；陀螺仪的型号为：DCM260B，生产厂家：北京瑞芬星通科技有限公司；GPRS远程通信模块型号为：G300，生产厂家：北京接麦通信器材有限公司；
电池含有三块串联在一起的12V电瓶，电池输出DC36V电压；DC/DC变换器的型号为：金升阳URB2405YMD-6WR3，DC/DC变换器的输出电压为DC5V；逆变器的型号为：科迈尔AER-500，逆变器输出220V交流电。
本发明的有益效果：
1、本发明在变电站内的巡检通道上铺设磁轨，沿磁轨设置电子标签，循迹小车可沿磁轨自行运动，当循迹小车上的天线阵列检测到局部放电源发出的特高频信号后，循迹小车上的中央控制模块就会控制小车就近停靠在一个电子标签处，然后进行特高频信号的检测，以及陀螺仪和电子标签数据的读取，并将得到的数据进行计算分析后得出一个概率密度矩阵，接着，循迹小车继续运动并停靠在其它电子标签处，每次停靠时都得出一个概率密度矩阵，最后对所有概率密度矩阵分析得出局部放电源的位置；本发明在整个检测过程中不需要人工参与，可自动进行检测、定位，不仅降低了操作人员的工作强度和专业要求，而且还降低了人为因素对检测结果的影响，提升了检测效率和定位准确度。
2、本发明的计算方法简单，不需要建立复杂的非线性方程组，大幅降低了运算的复杂程度，并且通过多个方位的检测，有效提升了局部放电源定位的准确度。
3、本发明的天线阵列中仅含有两支天线，克服了现有技术中天线数量较多的缺陷，整个检测设备结构简单、成本低。
(四)、附图说明：
图1为循迹小车的结构示意图；
图2为循迹小车上各工作模块之间的电路连接示意图；
图3为信号调理模块的电路原理示意图；
图4为循迹小车控制模块的电路原理框图；
图5为循迹小车位于巡检通道上不同位置时的示意图。
(五)、具体实施方式：
参见图1～图5，变电站局部放电自动定位方法含有如下步骤：
步骤1.1：在变电站内的巡检通道13上铺设环线的磁轨10，沿磁轨10依次设置至少2个电子标签11；在变电站的水平面上设一个平面直角坐标系，平面直角坐标系的纵坐标轴的正方向指向正北方向N；每个电子标签11内存储有该电子标签11在平面直角坐标系中的坐标；在水平面上将变电站进行网格划分，记录每个网格顶点在平面直角坐标系中的坐标(xj,yk)，其中，j和k均为自然数，0≤j≤J，J为网格的总行数，0≤k≤K，K为网格的总列数；
步骤1.2：在磁轨10上放置循迹小车8，循迹小车8上设有天线阵列、信号调理模块3、信号采集模块4、中央控制模块5、无线通信模块6、循迹小车控制模块9和电源模块12，天线阵列含有横杆7和两支天线1，两支天线1安装在横杆7的两端，横杆7的中部安装有陀螺仪2，陀螺仪2输出的信号进入中央控制模块5中，两支天线1输出的信号依次经过信号调理模块3、信号采集模块4后进入中央控制模块5中，中央控制模块5通过循迹小车控制模块9控制循迹小车8沿磁轨10运动，中央控制模块5还通过循迹小车控制模块9读取循迹小车8的状态信息，循迹小车控制模块9通过无线的方式读取电子标签11内存储的坐标并将该坐标发送给中央控制模块5，中央控制模块5通过无线通信模块5与上位机通信，电源模块12给陀螺仪2、信号调理模块3、信号采集模块4、中央控制模块5、无线通信模块6、循迹小车控制模块9和循迹小车8供电；
步骤1.3：中央控制模块5控制循迹小车8沿磁轨10运动，当中央控制模块5发现天线阵列检测到有效的特高频信号时，就控制循迹小车8就近前进至下一个电子标签11处，并使循迹小车8停靠在该电子标签11处；
步骤1.4：中央控制模块5读取并记录10组特高频信号的信息数据，同时读取并记录循迹小车8停靠处的电子标签11的坐标(xi,yi)和陀螺仪2测出角度αi，i为自然数，角度αi为天线阵列中的横杆7在水平面上的中垂线与正北方向N的夹角；中央控制模块5计算并记录10组特高频信号的时延，对获得的时延进行统计，获得时延的众数Δti；中央控制模块5利用公式(1)和公式(2)计算出的两个方位角θ+i和θ-i，该两个方位角θ+i和θ-i与局部放电源14和循迹小车8停靠处的位置有关：
其中，L为天线阵列中的两支天线1之间的距离，c为电磁波的传播速度，一般取3.0×10^8米/秒；
中央控制模块5依照公式(3-1)和(3-2)计算每个网格顶点为局部放电源的概率密度p+i(θj,k)和p-i(θj,k)：
其中，θj,k＝arctan[(yi-yk)/(xi-xj)]，σθ为方位角检测的均方根误差；
根据计算出的所有网格顶点的概率密度p+i(θj,k)和p-i(θj,k)分别得出两个概率密度矩阵P+i(θj,k)和P-i(θj,k)，将该两个概率密度矩阵P+i(θj,k)和P-i(θj,k)表示为P±i(θj,k)；
步骤1.5：中央控制模块5控制循迹小车8沿磁轨10继续运动，在途经的M-1个电子标签11处停靠，M为4，且循迹小车8停靠的所有电子标签11分布在一段含有弯道的磁轨10上；循迹小车8每次停靠时，中央控制模块5均重复执行步骤1.4并得出该次停靠时的P±i(θj,k)；中央控制模块5最终得到M个P±i(θj,k)，其中，i为1～M；
步骤1.6：中央控制模块5利用式(5)计算M个P±i(θj,k)的联合概率密度矩阵P(θj,k)：
提取联合概率密度矩阵P(θj,k)的最小值minP(θj,k)，minP(θj,k)对应的网格顶点的坐标即为局部放电源14的坐标；
步骤1.7：中央控制模块5将检测到的局部放电源14的坐标通过无线通信模块6发送至上位机，上位机依据该局部放电源14的坐标在变电站的电子地图中搜索发生局部放电的电气设备，而后发出报警信息。
步骤1.4中，方位角检测的均方根误差σθ的检测方法如下：
步骤2.1：在变电站内设置一个位置已知的已知局部放电源，然后，中央控制模块5控制循迹小车8沿磁轨10运动，当中央控制模块5发现天线阵列检测到该已知局部放电源发出的特高频信号时，就控制循迹小车8就近前进至下一个电子标签11处，并使循迹小车8停靠在该电子标签11处，然后，人工测量出循迹小车8和已知局部放电源之间的连线与正北方向N的夹角A，并将夹角A的值输送给中央控制模块5；
步骤2.2：中央控制模块5读取并记录10组特高频信号的信息数据，同时读取并记录陀螺仪2测出的角度αq，角度αq为天线阵列中的横杆7在水平面上的中垂线与正北方向N的夹角；中央控制模块5计算并记录10组特高频信号的时延，对获得的时延进行统计，获得时延的众数Δtq；然后，中央控制模块5计算出两个方位角θ+q和θ-q：
其中，L为天线阵列中的两支天线1之间的距离，c为电磁波的传播速度，一般取3.0×10^8米/秒；
中央控制模块5从两个方位角θ+q和θ-q中选出一个与夹角A相差小的方位角作为测得的方位角θq；
步骤2.3：中央控制模块5再重复执行步骤2.2的内容Q-1次，Q为30，最后共得到Q个方位角θq，其中，q为1～Q，计算Q个方位角θq的算术平均值θave，然后再根据公式(4)计算出方位角检测的均方根误差σθ：
执行步骤2.1之前，先将变电站内的所有设备断电。
步骤1.7中，中央控制模块5将检测到的局部放电源14的坐标发送至上位机后，中央控制模块5再控制循迹小车8沿原路返回到出发点或驶出变电站，并将巡检完毕信息通过无线通信模块6发送至上位机。
各电子标签11沿磁轨10均匀设置。
陀螺仪2的通信口与中央控制模块5的第一通信口连接；天线阵列中的两支天线1为全向天线，两支天线1通过阻抗匹配的高频同轴线缆分别与信号调理模块3的两个输入端IN1、IN2连接，信号调料模块3的两个输出端OUT1、OUT2通过阻抗匹配的高频同轴线缆分别与信号采集模块4的两个模拟输入端连接，信号采集模块4的数字输出口与中央控制模块5的第二通信口连接；无线通信模块6的通信口与中央控制模块5的第三通信口连接；循迹小车控制模块9的信号输出端与循迹小车8的驱动电机连接，循迹小车控制模块9的通信口与中央控制模块5的第四通信口连接；电子标签11为RFID电子标签；上位机安装在变电站的监控中心，上位机通过无线通信模块远程启动或控制中央控制模块5的工作，并实时监控循迹小车8的运行状态以及局部放电源14的检测结果。
信号调理模块3中含有两个放大器U1、U2和两个滤波电路，两支天线1分别通过电容C1、C8与两个放大器U1、U2的输入端连接，两个放大器U1、U2的输出端分别通过电容C2、C9与两个滤波电路的输入端连接，两个滤波电路的输出端分别与信号采集模块4的两个模拟输入端连接；循迹小车控制模块9中含有微控制单元、电机驱动电路、RFID读取电路和磁轨检测电路，微控制单元的电机控制信号输出端与电机驱动电路的输入端连接，电机驱动电路的输出端与循迹小车8的驱动电机连接，微控制单元的通信口与中央控制模块5的第四通信口连接，RFID读取电路的数据传输口与微控制单元的第一数据传输口连接，磁轨检测电路的数据传输口与微控制单元的第二数据传输口连接；RFID读取电路通过无线的方式读取电子标签11中的数据，磁轨检测电路对磁轨10进行检测，以使循迹小车8沿磁轨10运动；陀螺仪2的通信口为USB接口；信号采集模块4的数字输出口为USB接口；无线通信模块6的通信口为USB接口；循迹小车控制模块9的通信口为USB接口。
全向天线为盘锥天线；信号调理模块3对检测到的特高频信号进行放大滤波，两个放大器U1、U2均为PMA-545G3+型射频放大器，放大倍数在30dB以上，两个滤波电路均采用LC型滤波电路，一个滤波电路由电容C5、C6、C7和电感L3组成，另一个滤波电路由电容C12、C13、C14和电感L6组成，滤波电路的带宽为400MHz-800MHz，以避开变电站内其它频段的电磁干扰，提升检测信号的信噪比；信号采集模块4的型号为：PicoScope 6047，信号采集模块4采集信号调理模块3输出的信号，采样频率在5GS/s以上，带宽在1GHz以上；中央控制模块5为工控计算机，人工测量出的夹角A的值通过工控计算机的人机界面输送给工控计算机，工控计算机利用上位机编程软件(例如labview、c++等)编程读取其它模块的数据，实现特高频信号的分析、局部放电源14方向估计、局部放电源14坐标计算、与上位机的通信、通过循迹小车控制模块9控制并监控循迹小车8动作模式；无线通信模块6为GPRS远程通信模块；上位机为计算机；电源模块12中含有电池、DC/DC变换器和逆变器，电池的输出直接给循迹小车8供电，电池的输出经过DC/DC变换器变换后给陀螺仪2、信号调理模块3、信号采集模块4、无线通信模块6和循迹小车控制模块9供电，电池的输出经过逆变器变换成交流电后给中央控制模块5供电。
天线阵列中的两支天线1的型号为：OA-200-6000-0，生产厂家：成都英联科技有限责任公司；陀螺仪2的型号为：DCM260B，生产厂家：北京瑞芬星通科技有限公司；GPRS远程通信模块型号为：G300，生产厂家：北京接麦通信器材有限公司；
电池含有三块串联在一起的12V电瓶，电池输出DC36V电压；DC/DC变换器的型号为：金升阳URB2405YMD-6WR3，DC/DC变换器的输出电压为DC5V；逆变器的型号为：科迈尔AER-500，逆变器输出220V交流电。
Claims (9)
1.一种变电站局部放电自动定位方法，其特征是：含有如下步骤：
步骤1.1：在变电站内的巡检通道上铺设单线的或环线的磁轨，沿磁轨依次设置B个电子标签，B为大于等于2的自然数；在变电站的水平面上设一个平面直角坐标系，平面直角坐标系的纵坐标轴的正方向指向正北方向；每个电子标签内存储有该电子标签在平面直角坐标系中的坐标；在水平面上将变电站进行网格划分，记录每个网格顶点在平面直角坐标系中的坐标(xj,yk)，其中，j和k均为自然数，0≤j≤J，J为网格的总行数，0≤k≤K，K为网格的总列数；
步骤1.2：在磁轨上放置循迹小车，循迹小车上设有天线阵列、信号调理模块、信号采集模块、中央控制模块、无线通信模块、循迹小车控制模块和电源模块，天线阵列含有横杆和两支天线，两支天线安装在横杆的两端，横杆的中部安装有陀螺仪，陀螺仪输出的信号进入中央控制模块中，两支天线输出的信号依次经过信号调理模块、信号采集模块后进入中央控制模块中，中央控制模块通过循迹小车控制模块控制循迹小车沿磁轨运动，中央控制模块还通过循迹小车控制模块读取循迹小车的状态信息，循迹小车控制模块读取电子标签内存储的坐标并将该坐标发送给中央控制模块，中央控制模块通过无线通信模块与上位机通信，电源模块给陀螺仪、信号调理模块、信号采集模块、中央控制模块、无线通信模块、循迹小车控制模块和循迹小车供电；
步骤1.3：中央控制模块控制循迹小车沿磁轨运动，当中央控制模块发现天线阵列检测到有效的特高频信号时，就控制循迹小车就近前进至下一个电子标签处或就近后退至前一个电子标签处，并使循迹小车停靠在该电子标签处；
步骤1.4：中央控制模块读取并记录N组特高频信号的信息数据，N为大于等于1的自然数，同时读取并记录循迹小车停靠处的电子标签的坐标(xi,yi)和陀螺仪测出角度αi，i为自然数，角度αi为天线阵列中的横杆在水平面上的中垂线与正北方向的夹角；中央控制模块计算并记录N组特高频信号的时延，对获得的时延进行统计，获得时延的众数Δti；中央控制模块计算出的两个方位角θ+i和θ-i：
<mrow>
<msub>
<mi>&theta;</mi>
<mrow>
<mo>+</mo>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>&alpha;</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<mi>a</mi>
<mi>r</mi>
<mi>c</mi>
<mi>c</mi>
<mi>o</mi>
<mi>s</mi>
<mfrac>
<mrow>
<mi>c</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>&Delta;t</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</mrow>
<mi>L</mi>
</mfrac>
<mo>;</mo>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>&theta;</mi>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>&alpha;</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mi>a</mi>
<mi>r</mi>
<mi>c</mi>
<mi>c</mi>
<mi>o</mi>
<mi>s</mi>
<mfrac>
<mrow>
<mi>c</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>&Delta;t</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</mrow>
<mi>L</mi>
</mfrac>
<mo>;</mo>
</mrow>
其中，L为天线阵列中的两支天线之间的距离，c为电磁波的传播速度；
中央控制模块计算每个网格顶点为局部放电源的概率密度p+i(θj,k)和p-i(θj,k)：
<mrow>
<msub>
<mi>p</mi>
<mrow>
<mo>+</mo>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>&theta;</mi>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<msqrt>
<mrow>
<mn>2</mn>
<msub>
<mi>&pi;&sigma;</mi>
<mi>&theta;</mi>
</msub>
</mrow>
</msqrt>
</mfrac>
<mi>exp</mi>
<mo>&lsqb;</mo>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mfrac>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>&theta;</mi>
<mrow>
<mo>+</mo>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>&theta;</mi>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
<mrow>
<mn>2</mn>
<msubsup>
<mi>&sigma;</mi>
<mi>&theta;</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&rsqb;</mo>
<mo>;</mo>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>p</mi>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>&theta;</mi>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<msqrt>
<mrow>
<mn>2</mn>
<msub>
<mi>&pi;&sigma;</mi>
<mi>&theta;</mi>
</msub>
</mrow>
</msqrt>
</mfrac>
<mi>exp</mi>
<mo>&lsqb;</mo>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mfrac>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>&theta;</mi>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>&theta;</mi>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
<mrow>
<mn>2</mn>
<msubsup>
<mi>&sigma;</mi>
<mi>&theta;</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&rsqb;</mo>
<mo>;</mo>
</mrow>
其中，θj,k＝arctan[(yi-yk)/(xi-xj)]，σθ为方位角检测的均方根误差；
根据计算出的所有网格顶点的概率密度p+i(θj,k)和p-i(θj,k)分别得出两个概率密度矩阵P+i(θj,k)和P-i(θj,k)，将该两个概率密度矩阵P+i(θj,k)和P-i(θj,k)表示为P±i(θj,k)；
步骤1.5：中央控制模块控制循迹小车沿磁轨继续运动，在途经的M-1个电子标签处停靠，M为大于等于2的自然数，且循迹小车停靠的所有电子标签分布在一段含有弯道的磁轨上；循迹小车每次停靠时，中央控制模块均重复执行步骤1.4并得出该次停靠时的P±i(θj,k)；中央控制模块最终得到M个P±i(θj,k)，其中，i为1～M；
步骤1.6：中央控制模块计算M个P±i(θj,k)的联合概率密度矩阵P(θj,k)：
<mrow>
<mi>P</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>&theta;</mi>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<munderover>
<mo>&Pi;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>M</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>P</mi>
<mrow>
<mo>&PlusMinus;</mo>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>&theta;</mi>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>.</mo>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>;</mo>
</mrow>
提取联合概率密度矩阵P(θj,k)的最小值minP(θj,k)，minP(θj,k)对应的网格顶点的坐标即为局部放电源的坐标；
步骤1.7：中央控制模块将检测到的局部放电源的坐标通过无线通信模块发送至上位机，上位机依据该局部放电源的坐标在变电站的电子地图中搜索发生局部放电的电气设备，而后发出报警信息。
2.根据权利要求1所述的变电站局部放电自动定位方法，其特征是：所述步骤1.4中，方位角检测的均方根误差σθ的检测方法如下：
步骤2.1：在变电站内设置一个位置已知的已知局部放电源，然后，中央控制模块控制循迹小车沿磁轨运动，当中央控制模块发现天线阵列检测到该已知局部放电源发出的特高频信号时，就控制循迹小车就近前进至下一个电子标签处或就近后退至前一个电子标签处，并使循迹小车停靠在该电子标签处，然后，人工测量出循迹小车和已知局部放电源之间的连线与正北方向的夹角A，并将夹角A的值输送给中央控制模块；
步骤2.2：中央控制模块读取并记录N组特高频信号的信息数据，同时读取并记录陀螺仪测出的角度αq，q为自然数，角度αq为天线阵列中的横杆在水平面上的中垂线与正北方向的夹角；中央控制模块计算并记录N组特高频信号的时延，对获得的时延进行统计，获得时延的众数Δtq；然后，中央控制模块计算出两个方位角θ+q和θ-q：
<mrow>
<msub>
<mi>&theta;</mi>
<mrow>
<mo>+</mo>
<mi>q</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>&alpha;</mi>
<mi>q</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<mi>a</mi>
<mi>r</mi>
<mi>c</mi>
<mi>c</mi>
<mi>o</mi>
<mi>s</mi>
<mfrac>
<mrow>
<mi>c</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>&Delta;t</mi>
<mi>q</mi>
</msub>
</mrow>
<mi>L</mi>
</mfrac>
<mo>;</mo>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>&theta;</mi>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mi>q</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>&alpha;</mi>
<mi>q</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mi>a</mi>
<mi>r</mi>
<mi>c</mi>
<mi>c</mi>
<mi>o</mi>
<mi>s</mi>
<mfrac>
<mrow>
<mi>c</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>&Delta;t</mi>
<mi>q</mi>
</msub>
</mrow>
<mi>L</mi>
</mfrac>
<mo>;</mo>
</mrow>
其中，L为天线阵列中的两支天线之间的距离，c为电磁波的传播速度；
中央控制模块从两个方位角θ+q和θ-q中选出一个与夹角A相差小的方位角作为测得的方位角θq；
步骤2.3：中央控制模块再重复执行步骤2.2的内容Q-1次，Q为大于等于2的自然数，最后共得到Q个方位角θq，其中，q为1～Q，计算Q个方位角θq的算术平均值θave，然后再计算出方位角检测的均方根误差σθ：
<mrow>
<msub>
<mi>&sigma;</mi>
<mi>&theta;</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<msqrt>
<mrow>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mi>Q</mi>
</mfrac>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>q</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>Q</mi>
</munderover>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>&theta;</mi>
<mi>q</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>&theta;</mi>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mi>v</mi>
<mi>e</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
</msqrt>
<mo>.</mo>
</mrow>
3.根据权利要求2所述的变电站局部放电自动定位方法，其特征是：执行所述步骤2.1之前，先将变电站内的所有设备断电。
4.根据权利要求1所述的变电站局部放电自动定位方法，其特征是：所述步骤1.7中，中央控制模块将检测到的局部放电源的坐标发送至上位机后，中央控制模块再控制循迹小车沿原路返回到出发点或驶出变电站，并将巡检完毕信息通过无线通信模块发送至上位机。
5.根据权利要求1所述的变电站局部放电自动定位方法，其特征是：所述步骤1.1中，B个电子标签沿磁轨均匀设置；
步骤1.2中，循迹小车控制模块通过无线的方式读取电子标签内存储的坐标并将该坐标发送给中央控制模块。
6.根据权利要求1所述的变电站局部放电自动定位方法，其特征是：所述陀螺仪的通信口与中央控制模块的第一通信口连接；天线阵列中的两支天线为全向天线，两支天线通过阻抗匹配的高频同轴线缆分别与信号调理模块的两个输入端连接，信号调料模块的两个输出端通过阻抗匹配的高频同轴线缆分别与信号采集模块的两个模拟输入端连接，信号采集模块的数字输出口与中央控制模块的第二通信口连接；无线通信模块的通信口与中央控制模块的第三通信口连接；循迹小车控制模块的信号输出端与循迹小车的驱动电机连接，循迹小车控制模块的通信口与中央控制模块的第四通信口连接；电子标签为RFID电子标签；上位机安装在变电站的监控中心。
7.根据权利要求6所述的变电站局部放电自动定位方法，其特征是：所述信号调理模块中含有两个放大器和两个滤波电路，两支天线分别与两个放大器的输入端连接，两个放大器的输出端分别与两个滤波电路的输入端连接，两个滤波电路的输出端分别与信号采集模块的两个模拟输入端连接；循迹小车控制模块中含有微控制单元、电机驱动电路、RFID读取电路和磁轨检测电路，微控制单元的电机控制信号输出端与电机驱动电路的输入端连接，电机驱动电路的输出端与循迹小车的驱动电机连接，微控制单元的通信口与中央控制模块的第四通信口连接，RFID读取电路的数据传输口与微控制单元的第一数据传输口连接，磁轨检测电路的数据传输口与微控制单元的第二数据传输口连接；陀螺仪的通信口为串行口或USB接口；信号采集模块的数字输出口为USB接口或网口；无线通信模块的通信口为串行口或USB接口；循迹小车控制模块的通信口为串行口或USB接口。
8.根据权利要求7所述的变电站局部放电自动定位方法，其特征是：所述全向天线为盘锥天线、双锥天线或微带天线；两个放大器均为PMA-545G3+型射频放大器，两个滤波电路均采用LC型滤波电路；信号采集模块的型号为：PicoScope 6047；中央控制模块为工控计算机，人工测量出的夹角A的值通过工控计算机的人机界面输送给工控计算机；无线通信模块为GPRS远程通信模块或CDMA远程通信模块；上位机为计算机；电源模块中含有电池、DC/DC变换器和逆变器，电池的输出直接给循迹小车供电，电池的输出经过DC/DC变换器变换后给陀螺仪、信号调理模块、信号采集模块、无线通信模块和循迹小车控制模块供电，电池的输出经过逆变器变换成交流电后给中央控制模块供电。
9.根据权利要求8所述的变电站局部放电自动定位方法，其特征是：所述天线阵列中的两支天线的型号为：OA-200-6000-0；陀螺仪的型号为：DCM260B；GPRS远程通信模块型号为：G300；电池含有三块串联在一起的12V电瓶；DC/DC变换器的型号为：金升阳URB2405YMD-6WR3；逆变器的型号为：科迈尔AER-500。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810157599.8A CN108051717B (zh) | 2018-02-24 | 2018-02-24 | 变电站局部放电自动定位方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810157599.8A CN108051717B (zh) | 2018-02-24 | 2018-02-24 | 变电站局部放电自动定位方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108051717A true CN108051717A (zh) | 2018-05-18 |
| CN108051717B CN108051717B (zh) | 2020-01-03 |
Family
ID=62126035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810157599.8A Active CN108051717B (zh) | 2018-02-24 | 2018-02-24 | 变电站局部放电自动定位方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108051717B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112904139A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-06-04 | 国网山东省电力公司枣庄供电公司 | 考虑温度场变化的高压开关柜局部放电定位方法及系统 |
| CN114049778A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-02-15 | 中电建路桥集团有限公司 | 通勤效率提升的高速公路通行保障系统 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102540029A (zh) * | 2012-01-16 | 2012-07-04 | 华北电力大学 | 一种油纸绝缘设备局部放电故障概率计算方法 |
| CN104391506A (zh) * | 2014-09-19 | 2015-03-04 | 福州大学 | 变电站导轨式巡检机器人 |
| CN104849695A (zh) * | 2014-11-24 | 2015-08-19 | 贵阳供电局 | 一种局部放电设备的定位方法及系统 |
| CN106291278A (zh) * | 2016-08-03 | 2017-01-04 | 国网山东省电力公司电力科学研究院 | 一种基于多视觉系统的开关柜局部放电自动检测方法 |
| CN106556783A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-04-05 | 西安交通大学 | 一种变电站内基于特高频相控阵原理的局部放电测向方法 |
| CN107505548A (zh) * | 2017-08-29 | 2017-12-22 | 华北电力大学（保定） | 一种基于柔性阵列传感器的局放超声定位方法 |
-
2018
- 2018-02-24 CN CN201810157599.8A patent/CN108051717B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102540029A (zh) * | 2012-01-16 | 2012-07-04 | 华北电力大学 | 一种油纸绝缘设备局部放电故障概率计算方法 |
| CN104391506A (zh) * | 2014-09-19 | 2015-03-04 | 福州大学 | 变电站导轨式巡检机器人 |
| CN104849695A (zh) * | 2014-11-24 | 2015-08-19 | 贵阳供电局 | 一种局部放电设备的定位方法及系统 |
| CN106291278A (zh) * | 2016-08-03 | 2017-01-04 | 国网山东省电力公司电力科学研究院 | 一种基于多视觉系统的开关柜局部放电自动检测方法 |
| CN106556783A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-04-05 | 西安交通大学 | 一种变电站内基于特高频相控阵原理的局部放电测向方法 |
| CN107505548A (zh) * | 2017-08-29 | 2017-12-22 | 华北电力大学（保定） | 一种基于柔性阵列传感器的局放超声定位方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112904139A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-06-04 | 国网山东省电力公司枣庄供电公司 | 考虑温度场变化的高压开关柜局部放电定位方法及系统 |
| CN114049778A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-02-15 | 中电建路桥集团有限公司 | 通勤效率提升的高速公路通行保障系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108051717B (zh) | 2020-01-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102680798B (zh) | 杆塔接地电阻在线测量方法与装置 | |
| CN110456160B (zh) | 超高压三相变压器直流电阻测试方法及测试装置 | |
| CN101281222B (zh) | 电气绝缘材料耐漏电起痕性和耐电蚀损自动监测系统 | |
| CN106018942A (zh) | 一种用于测量三相电流的电流传感器阵列及测量方法 | |
| CN104266686A (zh) | 输电线路交叉跨越无线监测方法及装置 | |
| CN204156226U (zh) | 一种智能插座 | |
| CN108051717A (zh) | 变电站局部放电自动定位方法 | |
| CN110031668A (zh) | 基于tmr隧道磁阻的电流测量装置 | |
| CN113325228B (zh) | 一种基于磁阻效应传感器阵列的单侧电流探测装置及方法 | |
| CN206193128U (zh) | 一种多维度防窃电监测装置 | |
| CN206193184U (zh) | 继电器测试台装置 | |
| CN207703960U (zh) | 一种变电站巡检机器人 | |
| CN102590686B (zh) | 一种双极直流输电线路无线电干扰确定方法 | |
| CN106249192B (zh) | 一种计量设备现场运行检测系统 | |
| CN108459192A (zh) | 一种用于直流输电线路的非接触电流检测方法 | |
| CN211263803U (zh) | 一种具有无线传输功能的接地网拓扑结构测量装置 | |
| CN106357303A (zh) | 电力线载波通信检测系统 | |
| CN108919796A (zh) | 巡检机器人及巡检系统 | |
| CN204945238U (zh) | 一种自供电分布式无线电流传感器 | |
| CN104459451B (zh) | 变压器电流互感器极性测试仪及测试方法 | |
| CN110736951A (zh) | 一种便携式故障指示器检测及配网故障模拟装置 | |
| CN107807335A (zh) | 一种新能源汽车dc/dc转换器的搭载整合式自动检测装置 | |
| CN103308761B (zh) | 一种起重电机瞬时输入功率无线传感装置及测量方法 | |
| CN203825145U (zh) | 一种现场电力电缆的终端局部放电检测装置 | |
| CN108181559A (zh) | 一种用于变电站局部放电定位系统的自定位装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |