CN109521336A - 基于巡检机器人的变电站局部放电自动监测定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于巡检机器人的变电站局部放电自动监测定位方法及系统，属于智能电网领域。该方法是基于由巡检机器人、由四支全向天线组成的特高频天线阵列、报警器、激光指示灯、舵机、步进电机、电子罗盘、陀螺仪、信号处理模块、信号采集模块和中央处理器组成的系统，利用机器人在变电站内巡检，通过能量积累算法判定监测到局部放电信号后会前往局部放电源位置处，利用天线阵列接收的特高频信号时间差自动调整固定于机器人上的特高频天线阵列指向，并对局部放电源进行指示，实现对变电站局部放电源的精确监测定位，并通过机器人上的无线传输模块向远程端传输局部放电信息并在显示器上显示。

Description

基于巡检机器人的变电站局部放电自动监测定位方法及系统

技术领域

本发明属于智能电网领域，涉及高压电力设备绝缘监测技术领域，尤其涉及一种基于巡检机器人的变电站局部放电自动监测定位方法及系统。

背景技术

目前，国内外对于变电站设备的局部放电监测和定位主要针对断路器、变压器等具体单一设备进行，不能实现对整个变电站的监测；

现有固定式局部放电监测装置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。该种固定式局部放电监测装置工作时位置固定，不易移动。而可移动式的监测装置也存在人工移动不便等问题。

现有移动式部放电监测装置往往仅确定出局部放电源所在的设备，无法精确指出局部放电源所在的具体位置。该种移动式部放电监测装置的灵活性较低，不容易通过自动移动平台到达局部放电源附近做进一步监测。

现有对局部放电源附近做进一步监测的装置，大都使用超声波监测法和脉冲电流法进行监测，其存在着灵敏度较低、抗干扰能力差、测量频率低，频带窄，包含的信息量少等缺陷。

基于上述现有技术的缺陷，亟需一种方法对变电站内局部放电源进行精准监测定位。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于巡检机器人的变电站局部放电自动监测定位方法及系统，实现对变电站局部放电源的精确监测定位，并通过机器人上的无线传输模块向远程端传输局部放电信息并在显示器上显示。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于巡检机器人的变电站局部放电自动监测定位方法，具体包括以下步骤：

S1：特高频天线阵列接收到特高频信号后会通过报警器进行报警，同时将四通道接收的特高频信号经信号处理模块接入信号采集模块，进行信号采集，并将采集后的信号送入中央处理器进行算法处理；所述信号处理模块包括放大器、滤波器和检波器；所述信号采集模块是由高速模数转换器及其外围电路组成的采样模块；

S2：中央处理器依据能量积累算法获得四通道信号到达的时间差，通过一系列算法计算后进而控制舵机、步进电机转向；当监测到局部放电产生时，通过报警器发出警报，机器人将通过最优路径算法计算到达局部放电源的最短路径；

S3：当到达局部放电源附近时，机器人将打开转向系统，舵机及步进电机将自动转向，转动特高频天线阵列，使阵列中央的激光指示灯直接指向局部放电源，将局部放电源位置、方位角、指向等信息通过无线传输模块发送至远程端显示器上显示，实现局部放电的监测与定位。

进一步，所述步骤S1具体包括以下步骤：

S11：由接受频段为400M-1500MHz的特高频天线阵列接收特高频信号，天线接收频段可滤除频段主要分布400MHz以下的电晕放电噪声及分布于1900M-2200MHz的WCDMA及TD-SCDMA通讯制式频带噪声；

S12：信号处理模块对所接收的特高频信号进行放大处理；

S13：通过带阻滤波器滤除分布于820M-960MHz的GSM与CDMA的通讯制式频段噪声；

S14：通过检波器对信号进行包络检波，降低系统对采样频率的要求；

S15：将经特高频天线阵列及信号处理模块处理后的信号接入信号采集模块进行高速采集。

进一步，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21：通过能量积累算法确定天线阵列四通道接收信号的时间差；

S22：获取时间差后经阈值法判定为局部放电信号，报警器发出警报；

S23：通过空间定位算法初次确定局部放电源在变电站内的位置，并通过机器人巡检路径优化算法获得前往局部放电源的最短路径，启动机器人的动力系统依据最短路径前往局部放电源。

进一步，所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31：机器人通过最短路径到达局部放电源后，再次启动局部放电监测系统，确定局部放电源在空间中的位置；并启动天线阵列转向系统，进行粗调环节，即通过局部放电源的空间位置计算舵机及步进电机的转向角度，并据此获得中央处理器输出对应占空比的PWM波，控制舵机及步进电机第一次转向；

S32：完成第一次转向，即天线阵列初步指向局部放电源后，进行精调环节，即进行多次转向对天线阵列指向进行修正；

S33：所述电子罗盘与陀螺仪能记录当前时刻天线阵列在空间中的方向角与指向；通过读取电子罗盘与陀螺仪的数据，得到当前时刻底板的倾斜、转向角度和指向；并通过舵机与步进电机的转动参数指标，获取舵机与步进电机的转向情况，最后通过机器人上的无线模块向远程端显示器发送并显示。

进一步，步骤S32中，所述精调环节具体包括：

S321：天线阵列初步指向局部放电源后，转动步进电机，任意相邻天线的时间差ΔT_a为零，使局部放电源处于该相邻两天线的中线上；

S322：转动舵机，使已确定时间差为零的两个天线中的任一个与剩余两天线中的任一个时间差ΔT_b为零，此时保证激光精确指向局部放电源，调节过程采用仅有PD环节的动态PID进行控制。

进一步，一种适用于基于巡检机器人的变电站局部放电自动监测定位方法的监测定位系统，包括巡检机器人、由四支全向天线组成的特高频天线阵列、报警器、激光指示灯、舵机、步进电机、电子罗盘、陀螺仪、信号处理模块、信号采集模块和中央处理器；

所述特高频天线阵列、激光指示灯、报警器、电子罗盘、陀螺仪均垂直固定于与转向系统连接的底板上；所述特高频天线阵列分布呈矩形，矩形中心处安装激光指示灯；所述底板固定于舵机上端，在舵机控制下使底板能够从平行于水平面位置分别旋转至与水平面垂直，即在纵向平面内进行0-180°旋转；舵机固定于水平安放的步进电机上部，步进电机能够带动舵机进行横向平面方向上360°的旋转；在舵机与步进电机共同控制下，能够使底板在空间中进行旋转，且激光指示灯能指向任意方向。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明适用于不同规模变电站的局部放电监测，且使用巡检机器人作为局部放电监测装置的载体，监测装置固定于巡检机器人上，巡检机器人自动在站内移动，灵活性强，可对整个变电站进行局部放电监测；

(2)本发明在监测到局部放电信号后，机器人会以最短路径前进到达局部放电源位置处，进行进一步的监测，大大提高了局部放电监测的准确性，同时巡检机器人移动时也对工作人员进行引领，降低工作人员寻找局部放电源位置的难度；

(3)本发明接收到局部放电信号后能及时进行报警，便于工作人员发现问题，提高变电站运行的安全性；

(4)本发明采用的特高频天线阵列会根据局部放电源位置进行自动转向，可提高局部放电定位的准确性；

(5)本发明通过激光灯对局部放电源位置进行指示，监测结果直观，同时将局部放电源位置与方位角显示到显示器上，便于工作人员快速确定局部放电源位置，及时检修，符合变电站智能化的发展趋势；

(6)本发明利用特高频信号监测的方法，可以提高局部放电信号的监测精度，滤除大部分干扰噪声的影响；

(7)本发明利用高效算法，进一步提高监测系统的监测效率，提高监测系统对局部放电信号的响应速度。

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为本发明所述监测定位系统整体结构图；

图2为本发明所述监测定位系统部分左视图；

图3为特高频天线阵列及转向系统结构图；

图4为本发明所述监测定位系统部分仰视图；

图5为本发明所述监测定位系统工作流程图；

图6为带干扰特高频信号去噪方法流程图；

图7为局部放电信号处理流程图；

图8为四通道能量积累曲线图；

图9为特高频天线阵列平面投影示意图；

图10为变电站的道路分布平面示意图；

图11为动态增量式PID控制算法框图；

附图标记：1-舵机；2-步进电机；3-信号处理模块；4-信号采集模块；5-中央处理器；6-天线全向；7-远端显示器；8-激光指示灯；9-陀螺仪；10-报警器；11-电子罗盘；12-底板。

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。

如图1～图4所示，本发明所述基于巡检机器人的变电站局部放电自动监测定位系统，包括巡检机器人、由四支全向天线6组成的特高频天线阵列、报警器10、激光指示灯8、舵机1、步进电机2、电子罗盘11、陀螺仪9、信号处理模块3、信号采集模块4和中央处理器5；

所述特高频天线阵列、激光指示灯、报警器、电子罗盘、陀螺仪均垂直固定于与转向系统连接的底板上；所述特高频天线阵列分布呈矩形，矩形中心处安装激光指示灯；所述底板固定于舵机上端，在舵机控制下使底板能够从平行于水平面位置分别旋转至与水平面垂直，即在纵向平面内进行0-180°旋转；舵机固定于水平安放的步进电机上部，步进电机能够带动舵机进行横向平面方向上360°的旋转；在舵机与步进电机共同控制下，能够使底板在空间中进行旋转，且激光指示灯能指向任意方向。

如图5所示，自动监测定位系统的工作流程为：

S1：特高频天线阵列接收到特高频信号后会通过报警器进行报警，同时将四通道接收的特高频信号经信号处理模块接入信号采集模块，进行信号采集，并将采集后的信号送入中央处理器进行算法处理；所述信号处理模块包括放大器、滤波器和检波器；所述信号采集模块是由高速模数转换器及其外围电路组成的采样模块；具体包括以下步骤：

S11：由接受频段为400M-1500MHz的特高频天线阵列接收特高频信号，天线接收频段可滤除频段主要分布400MHz以下的电晕放电噪声及分布于1900M-2200MHz的WCDMA及TD-SCDMA通讯制式频带噪声。

局部放电源所激发的特高频信号所处的频段主要分布在300M-1500MHz内，特高频天线所设计的接收频段范围为300M-1500MHz，因而通过天线能排除掉一部分变电站内的干扰信号，但变电站内仍存在一系列干扰噪声，主要有以下几种：电晕放电噪声、手机通讯噪声及非脉冲噪声。

如图6所示，对接收天线采集到的特高频信号去噪方法为：

电晕放电噪声的频段一般低于400MHz，提高最低监测频率来降低电晕放电噪声的影响；电晕放电噪声的相位分布谱图集中在外施电压峰值处且具有较强的极性效应，通过提取对应特征可识别电晕放电进而排除电晕放电的影响，而提高监测频率可调整滤波器的高通截止频率实现。

手机通讯噪声分为两大类通讯制式频段，GSM与CMDA通讯制式频带主要集中在820M-960MHz，WCDMA及TD-SCDMA通讯制式频带集中在1900M-2200MHz范围内。设计800M-1000MHz的带阻滤波器来滤除GSM与CMDA的影响，而降低最高监测频率来滤除WCDMA及TD-SCDMA的影响，而降低监测频率可调整滤波器的低通截止频率实现。

非脉冲噪声的能量积累随时间分布较为均匀且变化缓慢，而局部放电特高频信号的能量积累在产生时刻会发生剧烈陡增现象。通过设置响应的能量积累阈值与判断能量积累陡增效应的剧烈程度即可排除非脉冲噪声对局部放电信号监测的干扰。

如图7所示，局部放电信号处理流程具体包括：

S12：信号处理模块对所接收的特高频信号进行放大处理；

S13：通过800M-1000MHz带阻滤波器滤除分布于820M-960MHz的GSM与CDMA的通讯制式频段噪声；

S14：通过检波器对信号进行包络检波，降低系统对采样频率的要求；

S15：将经特高频天线阵列及信号处理模块处理后的信号接入信号采集模块进行高速采集。

S2：中央处理器依据能量积累算法获得四通道信号到达的时间差，通过一系列算法计算后进而控制舵机、步进电机转向；当监测到局部放电产生时，通过报警器发出警报，机器人将通过最优路径算法计算到达局部放电源的最短路径。

由于局部放电所产生的特高频信号具有微弱、信号频段分布较高、信号易与变电站中干扰源产生的信号进行频段混叠等特点，因此在局部放电信号接入信号采集模块前需要对局部放电信号进行放大、滤波、检波的预处理。其中，检波处理是为了提取出局部放电信号的包络信号，在保证所采信号不丢失任何信息的情况下，进一步降低信号采样模块对采样率的要求。具体包括以下步骤：

S21：通过能量积累算法确定天线阵列四通道接收信号的时间差；

局部放电所产生的特高频信号转化为能量的积累曲线来确定四路通道信号之间的时间差。其中，能量Q_i累计效应按照如下公式计算

其中V_k是第i个通道中不同时刻的所接收信号的电压值。

计算出能量积累Q_i后，以时间为横坐标，能量积累Q_i为纵坐标，可以绘制出第i个通道的能量积累曲线。而局部放电信号总是以震荡形式进行衰减至零，因此能量积累曲线总是在最后趋近于水平，图8为四个通道信号的能量积累曲线图。曲线总是呈现出先缓慢上升，而后在某一点急剧上升，该点称之为拐点。

S22：获取时间差后经阈值法判定为局部放电信号，报警器发出警报；

拐点的确定可以由阈值法得出，拐点对应的时刻作为特高频信号产生的起始时刻，而四个通道信号不同拐点间的时间差即为不同天线所接收到局部放电信号的时间差。

拐点的确定即为监测到局部放电信号的标志，通过设置能量积累阈值排除非脉冲干扰信号的影响并获得局部放电信号能量积累曲线的拐点。当判定为拐点时，位于特高频天线阵列上的报警器将发出警报，提示变电站内设备发生局部放电。

S23：通过空间定位算法初次确定局部放电源在变电站内的位置，并通过机器人巡检路径优化算法获得前往局部放电源的最短路径，启动机器人的动力系统依据最短路径前往局部放电源。

(1)所述空间定位算法，如图9所示，特高频天线阵列中的四个天线分别位于矩形的四个顶点，令矩形中心为空间坐标系的原点。在获得四个通道信号时间差后，可以通过如下算法确定局部放电源的空间位置，假设局部放电源在特高频天线阵列平面的投影坐标为(x₀,y₀)，距离特高频天线阵列平面的距离为z₀，即可用(x₀,y₀,z₀)表示局部放电源在空间中的位置。

假设在t₀时刻(拐点)产生了局部放电信号，则四个天线所接收信号的时间差与局部放电信号的传播距离之间的关系可以用下式表示

cΔT_ij＝d_i-d_j(i,j＝1,2,3,4,i≠j) (2)

式中c＝3.0×10⁸m/s为真空中的光速，ΔT_ij为第i、j两通道信号时间差， 为局部放电源至第n个天线的直线传播距离。

将局部放电源至第n个天线间的直线传播距离公式带入到以下方程组中：

其中(x_i,y_i,z_i)为第i个天线在空间中的坐标位置；求解方程组，可以得到局部放电源坐标(x₀,y₀,z₀)，并可计算出局部放电源到特高频天线阵列中心的距离，即

通过将局部放电源的坐标(x₀,y₀,z₀)转换为角度的表达形式，θ可以用来表征局部放电源在水平面上的的方向角，来表征局部放电源在纵向平面上的方向角。

(2)所述机器人巡检路径优化算法

当固定于巡检机器人上的局部放电监测装置未监测到局部放电的产生时，机器人在变电站内的行进轨迹仅仅按照事先设计好或以随机的方式进行生成。而当监测到局部放电信号产生时，机器人将以最短路径前进到达局部放电源位置处，通过转向系统上的激光灯指示局部放电源的位置，并将局部放电源的位置信息通过机器人上的无线模块发送至位于控制室的显示器显示。下面给出基于迪克斯特拉(Dijkstra)算法的机器人巡检最短路径优化算法。

首先，假定以下条件成立，目的是使迪克斯特拉算法能够较好地适应变电站的复杂环境。

①事先需要向机器人的控制处理器中输入变电站的路径信息，包括变电站内各道路的分布状况、各道路的长度信息；

②向机器人的控制处理器输入道路信息后，直至下一次数据更新前，变电站的道路情况不会发生变化；

③变电站内不会出现复杂道路情况，如由复杂弧线组成的“S”型曲线等。

假定变电站内道路交叉处为一个节点，节点和节点之间可能存在道路连接，那么一个变电站的道路分布示意图可由图10进行表示。

图10中空白处的灰点为监测到的局部放电信号所在位置，局部放电信号的位置可由局部放电信号定位算法得出，黑圈中的灰点为巡检机器人当前所在位置，黑圈中的白点为巡检机器人的目标行进位置。

迪克斯特拉算法的基本思想是遍历贪心搜索，即从当前位置u₀由近至远为顺序，依次求得u₀到整个变电站道路各节点的最短路径，直至目标节点v₀(或直至所有节点)计算完毕，算法结束。避免重复运算，采用标号算法，下面给出具体算法流程。

①令l(u₀)＝0，对v≠u₀，令l(v)＝∞，S₀＝{u₀}，i＝0；

②对每个用min{l(v),l(u)+w(uv)}代替l(v)；

③计算把达到最小值的一个顶点记为u_i+1，令S_i+1＝S_i∪{u_i+1}；

④若i＝|V|-1，停止；若i<|V|-1，用i代替i+1，转至②。

算法中的l为累积长度，当遍历搜索完成后，最后的l即为行进至目标点的路线总距离；v为道路中未参与运算的节点；u为道路中参与过运算的节点；S_i为参与运算中所得最小路径所有节点的集合；为道路中未参与运算的节点的集合；w(uv)为从节点u至节点v的道路长度；V为道路中所有节点的个数。

上述算法最终得到的S即为最短路径的所有节点的集合，沿着S中节点的连线路径前进即为机器人从当前位置到局部放电源的最短路线。

由于局部放电源的位置与机器人的当前位置不一定恰好处在道路的交叉位置(节点)处，但迪克斯特拉算法的执行需在节点上运算，因而需要一套算法来确定机器人的路线起始位置和目标位置，使起始位置和目标位置都恰好处在节点处，即图X所示的黑圈中的灰点与白点。

假定机器人的接收到局部放电信号时所在位置为(x_n,y_n)，变电站中各道路的交点(节点)的坐标表示为(x_0i,y_0i)(i＝0,1,2,3…)，因局部放电源相对于天线阵列中心的坐标为(x₀,y₀)，所以其在变电站中的位置可表示为(x_n+x₀,y_n+y₀)

则从局部放电源至各节点的距离和机器人当前位置至各节点的距离可以用下式表示。

其中r_1i和r_2i(i＝0,1,2,3…)为局部放电源和机器人当前位置到第i个节点的距离的集合，通过计算min{r_1i}，min{r_2i}，即可得到对应距离局部放电源最近的节点和机器人当前位置最近的节点。

S3：当到达局部放电源附近时，机器人将打开转向系统，舵机及步进电机将自动转向，转动特高频天线阵列，使阵列中央的激光指示灯直接指向局部放电源，将局部放电源位置、方位角、指向等信息通过无线传输模块发送至远程端显示器上显示，实现局部放电的监测与定位。具体包括以下步骤：

S31：机器人通过最短路径到达局部放电源后，再次启动局部放电监测系统，确定局部放电源在空间中的位置；并启动天线阵列转向系统，进行粗调环节，即通过局部放电源的空间位置计算舵机及步进电机的转向角度，并据此获得中央处理器输出对应占空比的PWM波，控制舵机及步进电机第一次转向；

输出的PWM波的占空比可以由下式进行表示

PWM_M＝α₁ ²θ+β₁θ+γ₁ (8)

其中，PWM_S为控制舵机转向的PWM波占空比，PWM_M为控制步进电机转向的PWM波占空比。经实验，可以得到输出的PWM波占空比与转动的角度基本呈二次相关，α、β、γ的具体数值可以由实验结果二次拟合得到。

基于粗调的精度限制，需要多次指向(精调)对指向结果进行修正。当四个通道接收到的局部放电信号时间差小于阈值(根据精度要求提前设定)，此时特高频天线阵列中央的激光所指就是局部放电源。

S32：完成第一次转向，即天线阵列初步指向局部放电源后，进行精调环节，即进行多次转向对天线阵列指向进行修正；

如图3所示，实现精确转向使激光指向局部放电源(即精调环节)的过程可以分为两步，第一步，转动步进电机，任意相邻天线的时间差(记为ΔT_a)为零，即局部放电源处于该相邻两天线的中线上；第二步，转动舵机，使已确定时间差为零的两个天线中的任一个与剩余两天线中的任一个时间差(ΔT_b)为零，此时可保证激光精确指向局部放电源。

为使激光的指向达到稳定、快速的效果，采用动态增量式PID算法对输出的PWM波占空比进行控制。由于系统的转向与前时刻的位置并无关系，因此仅仅只需要PD进行调节就可以实现转向控制。

仅包含PD调节的动态增量式PID算法的执行框图，如图11所示，仅包含PD调节的动态增量式PID算法的执行表达式可以由下式表示：

Δu(k)＝u(k)-u(k-1)＝K_P[e(k)-e(k-1)]+K_D[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)] (10)

其中e(k)＝ΔT_ij-0，0表示的是目标时间差。

动态增量式PID算法的输入量为当前时刻特高频天线阵列所接收到的局部放电信号时间差ΔT_a和ΔT_b。

输入偏差为当前时刻特高频天线阵列接收到的局部放电信号时间差ΔT_a、ΔT_b分别和目标时间差(即为0)的差值，输出量分别为控制舵机与步进电机转向的PWM波占空比。

而动态增量式PID算法中的系数K_P可由下式得到

K_P＝Δ_e×[e(k)-e(k-1)]² (11)

系数K_P与当前时刻特高频天线阵列方位角与目标方位角的差值成二次函数关系，而修正系数Δ_e可由实验得出。

通过动态增量式PID算法可以分别输出舵机与步进电机所需转向角度对应不同占空比的PWM波，控制舵机与步进电机转动，使四个天线接收的信号的时间差两两相等，进而控制激光灯指向局部放电源。

S33：转向系统的底板上安装的电子罗盘与陀螺仪可记录当前时刻天线阵列在空间中的方向角与指向；通过读取电子罗盘与陀螺仪的数据，得到当前时刻底板的倾斜、转向角度和指向；并通过舵机与步进电机的转动参数指标，获取舵机与步进电机的转向情况，最后通过机器人上的无线模块向远程端显示器发送并显示。电子罗盘和陀螺仪还可以记录特高频天线阵列初始位置时刻的方向角，便于在定位结束后指示特高频天线阵列的运行方式，使特高频天线阵列快速、精确地归于零点。

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 (6)

1.基于巡检机器人的变电站局部放电自动监测定位方法，其特征在于，该定位方法具体包括以下步骤：

S1：特高频天线阵列接收到特高频信号后会通过报警器进行报警，同时将四通道接收的特高频信号经信号处理模块接入信号采集模块，进行信号采集，并将采集后的信号送入中央处理器进行算法处理；所述信号处理模块包括放大器、滤波器和检波器；所述信号采集模块是由高速模数转换器及其外围电路组成的采样模块；

S2：中央处理器依据能量积累算法获得四通道信号到达的时间差，通过一系列算法计算后进而控制舵机、步进电机转向；当监测到局部放电产生时，通过报警器发出警报，机器人将通过最优路径算法计算到达局部放电源的最短路径；

S3：当到达局部放电源附近时，机器人将打开转向系统，舵机及步进电机将自动转向，转动特高频天线阵列，使阵列中央的激光指示灯直接指向局部放电源，将局部放电源位置、方位角、指向信息通过无线传输模块发送至远程端显示器上显示，实现局部放电的监测与定位。

2.根据权利要求1所述的基于巡检机器人的变电站局部放电自动监测定位方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：

S11：由接受频段为400M-1500MHz的特高频天线阵列接收特高频信号；

S12：信号处理模块对所接收的特高频信号进行放大处理；

S13：通过带阻滤波器滤除分布于820M-960MHz的GSM与CDMA的通讯制式频段噪声；

S14：通过检波器对信号进行包络检波，降低系统对采样频率的要求；

S15：将经特高频天线阵列及信号处理模块处理后的信号接入信号采集模块进行高速采集。

3.根据权利要求1所述的基于巡检机器人的变电站局部放电自动监测定位方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21：通过能量积累算法确定天线阵列四通道接收信号的时间差；

S22：获取时间差后经阈值法判定为局部放电信号，报警器发出警报；

S23：通过空间定位算法初次确定局部放电源在变电站内的位置，并通过机器人巡检路径优化算法获得前往局部放电源的最短路径，启动机器人的动力系统依据最短路径前往局部放电源。

4.根据权利要求1所述的基于巡检机器人的变电站局部放电自动监测定位方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31：机器人通过最短路径到达局部放电源后，再次启动局部放电监测系统，确定局部放电源在空间中的位置；并启动天线阵列转向系统，进行粗调环节，即通过局部放电源的空间位置计算舵机及步进电机的转向角度，并据此获得中央处理器输出对应占空比的PWM波，控制舵机及步进电机第一次转向；

S32：完成第一次转向，即天线阵列初步指向局部放电源后，进行精调环节，即进行多次转向对天线阵列指向进行修正；

S33：通过读取电子罗盘与陀螺仪的数据，得到当前时刻底板的倾斜、转向角度和指向；并通过舵机与步进电机的转动参数指标，获取舵机与步进电机的转向情况，最后通过机器人上的无线模块向远程端显示器发送并显示。

5.根据权利要求4所述的基于巡检机器人的变电站局部放电自动监测定位方法，其特征在于，步骤S32中，所述精调环节具体包括：

S321：天线阵列初步指向局部放电源后，转动步进电机，任意相邻天线的时间差ΔT_a为零，使局部放电源处于该相邻两天线的中线上；

S322：转动舵机，使已确定时间差为零的两个天线中的任一个与剩余两天线中的任一个时间差ΔT_b为零，此时保证激光精确指向局部放电源，调节过程采用仅有PD环节的动态PID进行控制。

6.适用于权利要求1至5中任意一项所述基于巡检机器人的变电站局部放电自动监测定位方法的系统，其特征在于，该系统包括巡检机器人、由四支全向天线组成的特高频天线阵列、报警器、激光指示灯、舵机、步进电机、电子罗盘、陀螺仪、信号处理模块、信号采集模块和中央处理器；

所述特高频天线阵列、激光指示灯、报警器、电子罗盘、陀螺仪均垂直固定于与转向系统连接的底板上；所述特高频天线阵列分布呈矩形，矩形中心处安装激光指示灯；所述底板固定于舵机上端，在舵机控制下使底板能够从平行于水平面位置分别旋转至与水平面垂直，即在纵向平面内进行0-180°旋转；舵机固定于水平安放的步进电机上部，步进电机能够带动舵机进行横向平面方向上360°的旋转；在舵机与步进电机共同控制下，能够使底板在空间中进行旋转，且激光指示灯能指向任意方向。