CN109239555A - 一种自动定向型变电站局放监测定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动定向型变电站局放监测定位装置及方法，属于电力监测领域。该装置包括自动定向装置、信号采集控制器、信号处理装置以及报警电路；信号采集控制器作为中央处理器，对经过放大、滤波后的异常信号进行分析：经过重复采样、分析、计算、输送控制信号直至UHF信号时间差为预设阈值T以内；此时信号处理器控制自动定向装置的激光头开启，使激光头指向局放所在位置，以实现天线阵列多方位的局放监测。本发明提出一种局放监测的自动定向装置，可多角度调整天线阵列朝向，使装置能实现监测多个方位设备的功能，无需在每个需要进行局部放电监测的装置上安装监测设备，提高了检修的效率，确保天线阵列在三维空间中可以向任意方向旋转。

Description

一种自动定向型变电站局放监测定位装置及方法

技术领域

本发明属于电力监测领域，涉及一种自动定向型变电站局放监测定位装置及方法。

背景技术

绝缘故障是电力设备在运行中的主要故障之一。电力设备发生绝缘故障前，一般都会有一个逐渐发展的局部放电过程，并最终导致绝缘击穿。如果在这个过程能够对运行设备进行局部放电监测和诊断，及时发现局部放电信号，提前对缺陷进行处理，就能有效避免绝缘击穿故障的发生。目前对于变电站设备的局部放电检测和定位主要针对GIS、变压器、容性设备等具体单一设备进行。采用这种方式对全站的一次电气设备实施局部放电监测，需要在每一个设备上都安装局部放电监测装置，所需的费用极高，监测系统的使用效率也低，而且对众多在线监测装置本身的维护工作量也很大。

目前国内外已有且公开的变电站局部放电信号在线监测方法一般有超声波、电气参数常量和高频电磁波等多种方法。最近采用超高频(UHF)电磁波法的较多，该方法通过UHF天线传感器来接收局部放电过程中辐射的电磁波中的超高频段(300～3000MHz)信号来检测局部放电。这种方法有一定的优点，例如检测的频段较高，且可以有效地避开常规局部放电测量中的开关操作、电晕等多种电气干扰。且其检测频带较宽，因此检测灵敏度也较高。考虑到电磁波的传播速度v＝c＝3×10⁸m/s，加以数学上的计算，可以计算出局部放电的位置。

但是，已有的局部放电检测定位设备基本都是针对于单个变电站设备(变压器、容性设备、GIS等)进行检测的，需要一整套的监测设备安装在其周围，且需要依据采集到的声信号与电信号共同才能进行定位，这就使得已有的方法存在一些缺陷。变电站的设备都存在发生局部放电的可能，如果想对全站的电气设备进行实时的监控，单纯的依靠一对一的检测设备，就需要在每个设备上都安装上局部放电检测装置，消耗大量的人力、物力、财力。且操作上很不便利，也不利于检修等后期维护工作。尤其是在220kV及以上的变电站中，由于有较多的电气一二次设备，倘若采取这样的方式进行局放检测，会极大的提高不必要的成本。这种检测形式以后也非常难以适应“无人化智能变电站”的发展趋势。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自动定向型变电站局放监测定位装置及方法，一个装置就能够实现全变电站所有电气设备的局放监测，并进行其后级信号处理、控制装置的设计，并实现缺陷位置的激光定向与报警功能，实现一种自定向、高精度、大范围的自动定向型变电站局放监测及定位装置。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种自动定向型变电站局放监测定位装置，该装置包括自动定向装置、信号采集控制器、信号处理装置以及报警电路；

所述自动定向装置包括四支全向天线组成的天线阵列、安设天线阵列的方形平板、方形平板正中心的激光头、连接方形平板的舵机与装载舵机的步进电机、

所述天线阵列包含带宽为300M-3GHz的四通道超高频全向天线接收模块，装设于方形平板的四个顶角上，其中每个天线通道的采样率>5Gsps，用于接收局放产生的UHF信号；

所述激光头用于在确定局放位置时指明该位置；

所述步进电机能够360度旋转，将舵机利用其自身的固定环固定于步进电机输出轴上，使舵机本身能够随步进电机输出轴旋转；

所述舵机的摆臂上加接机械杆，舵机能够实现纵向180度的转向；

所述步进电机实现三维坐标系xOy平面上α角度的旋转，0°<α<360°，所述舵机实现三维坐标系xOz平面上β角度的旋转，0°<β<180°，从而使天线阵列能够指向三维空间任意方向；

所述自动定向装置中的天线阵列接收变电站全站电力设备产生的电磁波信号；

所述信号处理装置与各天线连接，对应采集各天线接收到的电磁波信号，并用带宽为2GHz，增益为30dB的前置宽带放大器放大接收的电磁波信号，再去除这些电磁波信号中的周期性干扰，而后通过若干条数据传输线送至信号采集控制器对信号进行分析处理；

所述信号采集控制器作为中央处理器，对经过放大、滤波后的异常信号进行分析：若所接收的信号含有缺陷产生的UHF信号，控制报警电路发出警报，再根据所接收到的四个通道UHF信号的时间差，来判断局放所在方位，根据判断结果计算自动定向装置中步进电机与舵机所需旋转的角度α与β，并控制其运转从而改变天线阵列所对方向，经过重复采样、分析、计算、输送控制信号直至UHF信号时间差为预设阈值T以内；此时信号处理器控制自动定向装置的激光头开启，使激光头指向局放所在位置，以实现天线阵列多方位的局放监测。

进一步，所述电磁波信号中的周期性干扰包括电力系统载波通信及高频保护通信干扰、无线电干扰和卫星通信干扰。

基于所述装置的一种自动定向型变电站局放监测定位方法，包括以下步骤：

当四支全向天线采集到异常的信号后，会将信号传输到信号处理装置进行放大、滤波处理，并将处理后的信号传输到信号采集控制器对其进行分析；

信号采集控制器将四支全向天线采集到的电磁波信号转换为各个数字化波形，并将这些数字化波形与标准的局放信号波形比对，判断该信号中是否含有局放产生的UHF信号，若波形相近或相同，则变电站内有电力设备发生了局部放电，信号采集控制器输送信号至报警电路使其发出警报；

通过图像的方法，判断出采集到的脉冲信号是否为局放信号；

当确定所接收的数字波形中含有局放产生的UHF信号，信号采集控制器对四支全向天线采集到的四种信号的数字波形时间差进行比对分析：

若四种波形中相同值对应时间差异在预设阈值T以内时，即局放信号在误差允许范围内同时抵达四支天线，则认为局放源位于天线阵列的中心位置处，与激光头位于同一直线上，此时打开激光头，激光所照处即为局放发生处；

若发现四种波形时间差较大，信号采集器根据时间差的大小关系控制舵机、步进电机转动一定角度；舵机控制方形平板竖直平面内转动，步进电机控制方形平板在水平平面内转动；当天线阵列接收到同一局放信号的时间关系为t₁<t₄<<t₂<t₃时，即认为局放源在三维空间中偏向于A点的位置，则控制步进电机和舵机同时转动且步进电机需要转动的角度大于舵机需要转动的角度，即Δα>Δβ，从而驱使局放源的位置近似正对方形平板的正中央，即t₁≈t₄≈t₂≈t₃；

随后，由于四种数字化波形都会发生变化，再次采样信号并分析、控制，直至四种波形中相同值对应时间差异在预设阈值T以内，停止转动，并启动激光灯照射。

进一步，所述采集到异常的信号中存在干扰信号，分为周期性干扰和脉冲型随机干扰；

其中，周期性干扰包括广播、电力系统中的载波通讯、手机通讯、高频保护信号、谐波和工频干扰，其波形为正弦型的连续波形，采用滤波措施消除影响；

脉冲型随机干扰包括高压输电线的电晕放电、相邻电气设备的内部放电、以及雷电和开关继电器断合无规则的随机性干扰，在局部放电图形分析模式下，以图形的方式展现各种干扰信号，并根据各种干扰和真正局部放电脉冲的特征区分；

所述通过图像的方法，判断出采集到的脉冲信号是否为局放信号具体为：对于具有固定相位的脉冲干扰，分析信号的脉冲幅值在每个正弦周波上的分布，在N-Φ、N-Q-Φ的统计上展现出单个的次数峰值，在Q-Φ-t上展现出整齐的排列；

对于与正波电压相位有时间相关规律的干扰脉冲，分析相位、时间的关系，会在Q-Φ-t三维图谱上呈现出有规律的图形，包括椭圆形、圆形、S形和斜线型；

随机出现的干扰脉冲，通过N-Q-Φ三维图谱区分。

进一步，所述信号采集器根据时间差的大小关系控制舵机、步进电机转动一定角度具体为：画出局放源与天线阵列的纵向投影图，实线图为当前情形下的距离关系，b代表局放源距天线阵列AB边的投影距离，a代表局放源距天线阵列CD边的投影距离；虚线图代表天线阵列旋转θ角度后局放源位于中心时的投影图，此时局放源与方形平板中心的连接线应垂直于平板投影，且局放源距天线阵列AB边与CD边的投影距离c应相等，记平板总长为L，具体计算如下：

根据空间立体几何知识，b、a分别为△SAB、△SCD的高，由海伦公式求出S_△SAB、S_△SCD：

其中，c为光速，代表的是电磁波的传播速度；从而根据面积公式求出b、a，表达式为：

a、b的变化率相同，且b+a＝2c，根据勾股定理求出：

根据余弦定理：

将两式相减，得到：

θ角即为舵机顺时针方向上所需旋转的角度，也就是Δβ＝β-β₀＝-θ，其中β₀代表舵机当前旋转的角度，β代表舵机旋转后的期望角度。

本发明的有益效果在于：

(1)提出一种局放监测的自动定向装置，可多角度调整天线阵列朝向，使装置能实现监测多个方位设备的功能，无需在每个需要进行局部放电监测的装置上安装监测设备，极大的节省了各项不必要的成本，提高了检修的效率。

(2)设计出局放监测装置的后级信号处理装置，放大超高频的电磁波信号，并滤除周期性干扰，将信号调理至信号采集控制器的最佳输入范围内。

(3)设计一个定向局放源的算法，根据所接收的电磁波信号的时间确定输出给自动定向装置的控制信号，实现高效率、高精度定向的目的，能够节省电机和舵机旋转的时间，在较短的时间内找到局放源；另外，通过算法，可实现根据局放信号不断的调整指向，定位更为准确。

(4)设计一个信号采集控制器作为中央处理器，根据设计的算法分析所接收的电磁波信号，并根据分析结果控制自动定向装置，实现定位缺陷位置的功能。

(5)提出了使用步进电机带动舵机旋转的方法，确保天线阵列在三维空间中可以向任意方向旋转，便捷且高效。

(6)通过同预设局放信号波形的比较，可准确确定脉冲信号是否为局放信号，避免出现拒动或误动的问题。

(7)激光灯直接照射局放位置，变电站检修人员通过直接观察即可发现局放源所处的位置，更为直观。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为变电站局放监测的自动定向装置结构图；

图2为步进电机与舵机的旋转效果图；

图3为自动定向型变电站局放监测及定位装置的结构框图；

图4为自动定向型变电站局放监测及定位装置工作流程图；

图5为信号判断流程图；

图6为天线阵列转向示意图；

图7为天线阵列与局放源的纵向投影图；

图8为算法流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

1变电站局放监测的自动定向装置

从现有技术与产品的分析可以看出，现有的变电站局放监测装置只能针对一个电力设备进行监测，所需装置与人力需求较多。为实现多方位、全变电站的局放监测，且直观地指示缺陷的实际位置以便于后续维护工作的进行，本发明提出了一种变电站局放监测的自动定向装置，其结构如图1所示。

图1中，主要结构包括四支全向天线组成的天线阵列、安设天线阵列的方形平板、方形平板正中心的激光头、连接方形平板的舵机与装载舵机的步进电机。天线阵列包含带宽为300M-3GHz的四通道超高频全向天线接收模块，装设于一个方形平板的四个顶角上，其中每个天线通道的采样率>5Gsps，用于接收局放产生的UHF信号，激光头用于在确定局放位置时指明该位置，步进电机与舵机是实现天线阵列多方位检测UHF信号的关键结构。步进电机可以实现360度的旋转，将舵机利用其自身的固定环固定于步进电机输出轴上，使舵机本身可以随步进电机输出轴旋转。通过在舵机的摆臂上加接一个机械杆，舵机可以实现纵向180度的转向。此二者的旋转在三维坐标系上的体现如图2所示，步进电机实现xOy平面上α角度的旋转(0°<α<360°)，舵机则实现xOz平面上β角度的旋转(0°<β<180°)，从而使天线阵列可以指向三维空间任意方向。

2自动定向型变电站局放监测及定位装置

图3所示为自动定向型变电站局放监测及定位装置的结构框图，装置主要包括信号采集控制器、信号处理装置、自动定向装置以及报警电路。自动定向装置中的天线阵列接收变电站全站电力设备产生的电磁波信号；信号处理装置与各天线连接，对应采集各天线接收到的电磁波信号，并用带宽为2GHz，增益为30dB的前置宽带放大器放大接收的电磁波信号，再去除这些电磁波信号中的周期性干扰，如电力系统载波通信及高频保护通信干扰、无线电干扰、卫星通信干扰等，而后通过若干条数据传输线送至信号采集控制器对信号进行分析处理；信号采集控制器作为中央处理器，对经过放大、滤波后的异常信号进行分析：若所接收的信号含有缺陷产生的UHF信号，控制报警电路发出警报，再根据所接收到的四个通道UHF信号的时间差，来判断局放所在方位，根据判断结果计算自动定向装置中步进电机与舵机所需旋转的角度α与β，并控制其运转从而改变天线阵列所对方向，经过重复采样、分析、计算、输送控制信号直至UHF信号时间差为零(理想情况下时间差为零，实则控制于误差允许范围内即可)，此时信号处理器控制自动定向装置的激光头开启，使激光头指向局放所在位置，以实现天线阵列多方位的局放监测。

本发明的工作流程图如图4所示，具体步骤如下：

当四支全向天线采集到异常的信号后，会将信号传输到信号处理装置进行放大、滤波处理，并将处理后的信号传输到信号采集控制器对其进行分析；

信号采集控制器将四支全向天线采集到的电磁波信号转换为各个数字化波形，并将这些数字化波形与标准的局放信号波形比对，判断该信号中是否含有局放产生的UHF信号，若波形相近或相同，则变电站内有电力设备发生了局部放电，信号采集控制器输送信号至报警电路使其发出警报。

所采集的信号中存在一些干扰信号，分为周期性干扰和脉冲型随机干扰。周期性干扰如广播、电力系统中的载波通讯、手机通讯、高频保护信号、谐波、工频干扰等，其波形一般为正弦型的连续波形，较易区分，通过相应的滤波措施可以消除它的影响。脉冲型随机干扰如高压输电线的电晕放电、相邻电气设备的内部放电、以及雷电、开关继电器的断合等无规则的随机性干扰，较难予以区分。但在局部放电图形分析模式下，可以以图形的方式充分展现多种干扰信号，并根据各种干扰和真正局部放电脉冲的特征区分两者。对于具有固定相位的脉冲干扰，可以分析信号的脉冲幅值在每个正弦周波上的分布，在N-Φ、N-Q-Φ的统计上展现出单个的次数峰值，在Q-Φ-t上展现出整齐的排列。对于与正波电压相位有时间相关规律的干扰脉冲，分析相位、时间的关系，会在Q-Φ-t三维图谱上呈现出有规律的图形(如椭圆形、圆形、S形、斜线型等)。随机出现的干扰脉冲，由于出现的相位、幅值、次数的不确定性，会在图形上表现出相位杂乱，可通过N-Q-Φ三维图谱区分。在现场中，所测量到的局部放电信号，总是和干扰脉冲混在一起，这些干扰脉冲虽然与局放脉冲互相影响，但是在Q-Φ、N-Φ、N-Q-Φ、Q-Φ-t等统计图形中总会找到局放脉冲和干扰脉冲的特征规律。因而，只要通过分析、比较图形，并进行必要的处理，就能避开这些干扰的影响，也就是可通过图像的方法，判断出采集到的脉冲信号是否为局放信号。此部分流程图如图5所示。

当确定所接收的数字波形中含有局放产生的UHF信号，信号采集控制器对四支全向天线采集到的四种信号的数字波形时间差进行比对分析：若四种波形中相同值对应时间差异在预设阈值T以内时，即局放信号在误差允许范围内可以说是同时抵达四支天线，则可认为局放源位于天线阵列的中心位置处，与激光头位于同一直线上，此时打开激光头，激光所照处即为局放发生处；若发现四种波形时间差较大，信号采集器根据时间差的大小关系控制舵机、步进电机转动一定角度。如图6所示，舵机控制方形平板竖直平面内转动，步进电机控制方形平板在水平平面内转动。当天线阵列接收到同一局放信号的时间关系为t₁<t₄<<t₂<t₃时，即认为局放源在三维空间中偏向于A点的位置，则控制步进电机和舵机同时转动且步进电机需要转动的角度大于舵机需要转动的角度，即Δα>Δβ，从而驱使局放源的位置近似正对方形平板的正中央，即t₁≈t₄≈t₂≈t₃。

以计算舵机旋转角度为例进行算法说明，步进电机的旋转角度计算同理。如图7所示为局放源与天线阵列的纵向投影图，实线图为当前情形下的距离关系，b代表局放源距天线阵列AB边的投影距离，a代表局放源距天线阵列CD边的投影距离；虚线图代表天线阵列旋转θ角度后局放源位于中心时的投影图，此时局放源与方形平板中心的连接线应垂直于平板投影，且局放源距天线阵列AB边与CD边的投影距离c应相等，记平板总长为L，具体计算如下，其流程图如图8所示：

根据空间立体几何知识可知，b、a分别为△SAB、△SCD的高，由海伦公式即可求出S_△SAB、S_△SCD：

其中，c为光速，代表的是电磁波的传播速度。从而根据面积公式求出b、a，表达式如下：

经数学分析可得，a、b的变化率相同，且b+a＝2c，根据勾股定理可以求出：

根据余弦定理：

将两式相减，可以得到：

θ角即为舵机顺时针方向上所需旋转的角度，也就是Δβ＝β-β₀＝-θ，其中β₀代表舵机当前旋转的角度，β代表舵机旋转后的期望角度。

随后，由于四种数字化波形都会发生变化，再次采样信号并分析、控制，直至四种波形中相同值对应时间差异在预设阈值T以内，停止转动，并启动激光灯照射。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种自动定向型变电站局放监测定位装置，其特征在于：该装置包括自动定向装置、信号采集控制器、信号处理装置以及报警电路；

所述自动定向装置包括四支全向天线组成的天线阵列、安设天线阵列的方形平板、方形平板正中心的激光头、连接方形平板的舵机与装载舵机的步进电机；

所述天线阵列包含带宽为300M-3GHz的四通道超高频全向天线接收模块，装设于方形平板的四个顶角上，其中每个天线通道的采样率>5Gsps，用于接收局放产生的特高频(Ultra High Frequency,UHF)信号；

所述激光头用于在确定局放位置时指明该位置；

所述步进电机能够360度旋转，将舵机利用其自身的固定环固定于步进电机输出轴上，使舵机本身能够随步进电机输出轴旋转；

所述舵机的摆臂上加接机械杆，舵机能够实现纵向180度的转向；

所述步进电机实现三维坐标系xOy平面上α角度的旋转，0°<α<360°，所述舵机实现三维坐标系xOz平面上β角度的旋转，0°<β<180°，从而使天线阵列能够指向三维空间任意方向；

所述自动定向装置中的天线阵列接收变电站全站电力设备产生的电磁波信号；

所述信号处理装置与各天线连接，对应采集各天线接收到的电磁波信号，并用带宽为2GHz，增益为30dB的前置宽带放大器放大接收的电磁波信号，再去除这些电磁波信号中的周期性干扰，而后通过若干条数据传输线送至信号采集控制器对信号进行分析处理；

所述信号采集控制器作为中央处理器，对经过放大、滤波后的异常信号进行分析：若所接收的信号含有缺陷产生的UHF信号，控制报警电路发出警报，再根据所接收到的四个通道UHF信号的时间差，来判断局放所在方位，根据判断结果计算自动定向装置中步进电机与舵机所需旋转的角度α与β，并控制其运转从而改变天线阵列所对方向，经过重复采样、分析、计算、输送控制信号直至UHF信号时间差为预设阈值T以内，此时信号处理器控制自动定向装置的激光头开启，使激光头指向局放所在位置，以实现天线阵列多方位的局放监测。

2.根据权利要求1所述的一种自动定向型变电站局放监测定位装置，其特征在于：所述电磁波信号中的周期性干扰包括电力系统载波通信及高频保护通信干扰、无线电干扰和卫星通信干扰。

3.基于权利要求1或2所述装置的一种自动定向型变电站局放监测定位方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

当四支全向天线采集到异常的信号后，会将信号传输到信号处理装置进行放大、滤波处理，并将处理后的信号传输到信号采集控制器对其进行分析；

信号采集控制器将四支全向天线采集到的电磁波信号转换为各个数字化波形，并将这些数字化波形与标准的局放信号波形比对，判断该信号中是否含有局放产生的UHF信号，若波形相近或相同，则变电站内有电力设备发生了局部放电，信号采集控制器输送信号至报警电路使其发出警报；

通过图像的方法，判断出采集到的脉冲信号是否为局放信号；

当确定所接收的数字波形中含有局放产生的UHF信号，信号采集控制器对四支全向天线采集到的四种信号的数字波形时间差进行比对分析：

若四种波形中相同值对应时间差异在预设阈值T以内时，即局放信号在误差允许范围内同时抵达四支天线，则认为局放源位于天线阵列的中心位置处，与激光头位于同一直线上，此时打开激光头，激光所照处即为局放发生处；

若发现四种波形时间差较大，信号采集器根据时间差的大小关系控制舵机、步进电机转动一定角度；舵机控制方形平板竖直平面内转动，步进电机控制方形平板在水平平面内转动；当天线阵列接收到同一局放信号的时间关系为t₁<t₄<<t₂<t₃时，即认为局放源在三维空间中偏向于A点的位置，则控制步进电机和舵机同时转动且步进电机需要转动的角度大于舵机需要转动的角度，即Δα>Δβ，从而驱使局放源的位置近似正对方形平板的正中央，即t₁≈t₄≈t₂≈t₃；

随后，由于四种数字化波形都会发生变化，再次采样信号并分析、控制，直至四种波形中相同值对应时间差异在预设阈值T以内，停止转动，并启动激光灯照射。

4.根据权利要求3所述的一种自动定向型变电站局放监测定位方法，其特征在于：所述采集到异常的信号中存在干扰信号，分为周期性干扰和脉冲型随机干扰；

其中，周期性干扰包括广播、电力系统中的载波通讯、手机通讯、高频保护信号、谐波和工频干扰，其波形为正弦型的连续波形，采用滤波措施消除影响；

脉冲型随机干扰包括高压输电线的电晕放电、相邻电气设备的内部放电、以及雷电和开关继电器断合无规则的随机性干扰，在局部放电图形分析模式下，以图形的方式展现各种干扰信号，并根据各种干扰和真正局部放电脉冲的特征区分；

所述通过图像的方法，判断出采集到的脉冲信号是否为局放信号具体为：对于具有固定相位的脉冲干扰，分析信号的脉冲幅值在每个正弦周波上的分布，在N-Φ、N-Q-Φ的统计上展现出单个的次数峰值，在Q-Φ-t上展现出整齐的排列；

对于与正波电压相位有时间相关规律的干扰脉冲，分析相位、时间的关系，会在Q-Φ-t三维图谱上呈现出有规律的图形，包括椭圆形、圆形、S形和斜线型；

随机出现的干扰脉冲，通过N-Q-Φ三维图谱区分。

5.根据权利要求3所述的一种自动定向型变电站局放监测定位方法，其特征在于：所述信号采集器根据时间差的大小关系控制舵机、步进电机转动一定角度具体为：画出局放源与天线阵列的纵向投影图，实线图为当前情形下的距离关系，b代表局放源距天线阵列AB边的投影距离，a代表局放源距天线阵列CD边的投影距离；虚线图代表天线阵列旋转θ角度后局放源位于中心时的投影图，此时局放源与方形平板中心的连接线应垂直于平板投影，且局放源距天线阵列AB边与CD边的投影距离c应相等，记平板总长为L，具体计算如下：

根据空间立体几何知识，b、a分别为△SAB、△SCD的高，由海伦公式求出S_△SAB、S_△SCD：

其中，c为光速，代表的是电磁波的传播速度；从而根据面积公式求出b、a，表达式为：

a、b的变化率相同，且b+a＝2c，根据勾股定理求出：

根据余弦定理：

将两式相减，得到：

θ角即为舵机顺时针方向上所需旋转的角度，也就是Δβ＝β-β₀＝-θ，其中β₀代表舵机当前旋转的角度，β代表舵机旋转后的期望角度。