CN110007192A - 一种长距离gil电弧放电故障定位方法及装置 - Google Patents
一种长距离gil电弧放电故障定位方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110007192A CN110007192A CN201910122714.2A CN201910122714A CN110007192A CN 110007192 A CN110007192 A CN 110007192A CN 201910122714 A CN201910122714 A CN 201910122714A CN 110007192 A CN110007192 A CN 110007192A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- microphone
- sound wave
- signal
- frame
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 230000004807 localization Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 239000003550 marker Substances 0.000 claims abstract description 53
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 21
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 23
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 13
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 10
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 10
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 8
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 4
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 abstract description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 229910018503 SF6 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 2
- SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N sulfur hexafluoride Chemical compound FS(F)(F)(F)(F)F SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960000909 sulfur hexafluoride Drugs 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000006854 communication Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000000803 paradoxical effect Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
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
- G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
- G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
- G01R31/085—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution lines, e.g. overhead
-
- 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
- G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
- G01R31/088—Aspects of digital computing
Abstract
本发明公开了一种长距离GIL电弧放电故障定位方法及装置，所述方法包括：接收声波信号并将所述声波信号转换为声波数字电信号；根据所述声波数字信号，计算各传声器标志帧的短时能量，确定距离声源最近的M个传声器位置；确定所述M个传声器中任意两个之间的时间差，并根据所述声源与所述传声器之间的距离确定故障点位置；本发明解决了人工法需耗费大量人力，定位准确度低，无法用于长期在线监测的问题；克服了超声波法、特高频法需用传声器较多，系统构成复杂、安装维护工作量大、易受电磁干扰影响、定位可靠性较差、设备成本较高等缺点，实现了通过监测和分析GIL内部电弧放电产生的可听声信号来快速定位故障点。
Description
技术领域
本发明涉及输电设备的故障定位技术领域，更具体地，涉及一种长距 离GIL电弧放电故障定位方法及装置。
背景技术
GIL(Gas-insulated Metal-enclosed Transmission Line)即气体绝缘金属 封闭输电线路，是一种采用六氟化硫(SF6)或其它气体绝缘、外壳与导体同 轴布置的高电压、大电流、长距离电力传输设备，具有输电容量大、损耗 小、占地少、运行可靠性高、维护量小、寿命长、环境影响小等显著优点， 尤其适合作为架空输电方式或电缆送电受限情况下的补充输电技术。
在GIL的制造、运输和现场组装等各个环节都可能导致其内部产生绝 缘缺陷，在GIL耐压试验或日常运行时容易引发电弧击穿故障。由于GIL 管道具有极好的密封性，同时长达数公里，一旦在内部发生电弧放电，难 以实现故障点的快速准确定位，拖延了故障修复时间，增加了停运造成的 经济损失，还可能造成负面的社会影响。
由于GIL与GIS(气体绝缘组合电器，长度几十至上百米)的结构相 似，因此通常在实践中借鉴针对GIS的电弧放电故障的定位方法，主要有 分段重复加压并依靠人耳听觉判断的方法、超声波法、特高频法。
分段重复加压并依靠人耳听觉进行判断的方法，是在现场试验过程中 每隔一定距离安排一位工作人员站在附近，一旦发生击穿后附近的工作人 员就能通过声音来判断大致的击穿位置，再利用断路器和隔离开关将GIL 分段，重复多次耐压试验，从而判断出故障点。这种方法耗时费力，极易 受到现场环境和人主观因素影响、定位误差很大，而且还需多次拆卸和加 压试验，可能设备造成损伤。
超声波法和特高频法分别通过监测电弧放电产生的超声波信号和特高 频电磁波信号，通过监测和分析故障时各传声器接收信号的幅值或时延来 确定故障点的位置。超声波方法需要在每相GIL(每条线路三相)的外壳 上相隔一定距离布置传声器，但是，GIL长达数公里，需要布置大量的传 声器、数据采集和信号传输装置等，造价高昂，系统复杂，传声器寿命及 系统可靠性面临较大风险。另外，与GIL外壳紧密接触的传声器容易受到 壳体振动和电磁干扰的影响。特高频法需要在GIL内预埋UHF传声器， 可能影响GIL内部电场分布而造成异常放电。另外，放电产生的特高频电 磁波信号以光速传播，并且传播路径十分复杂，在传播过程中的衰减也很 大，对于传声器灵敏度、采集装置的采样率和精度等要求非常高，因而设 备成本较高，实际中的定位效果也不理想。
发明内容
为了解决背景技术存在的人工法需耗费大量人力、定位准确度低以及 超声波法和特高频法需用传声器较多、系统构成复杂、安装维护工作量大、 易受电磁干扰影响、定位可靠性较差、设备成本较高等问题，本发明提供 了一种长距离GIL电弧放电故障定位方法及装置，所述方法包括：
接收声波信号并将所述声波信号转换为声波模拟电信号；所述声波信 号由发生故障的GIL电弧放电产生；
将所述声波模拟电信号转换为声波数字电信号；
根据所述声波数字信号，计算各传声器标志帧的短时能量，确定距离 声源最近的M个传声器位置；所述M为不小于2的正整数；所述传声器 用于接收所述声波信号并将所述声波信号转换为所述声波模拟电信号；
确定所述M个传声器中任意两个之间的时间差，并根据所述声源与所 述传声器之间的距离确定故障点位置。
进一步的，所述方法还包括：每隔Q秒接收一次同步时钟信号，所述 Q为非负数。
进一步的，在所述接收所述声波信号并将所述声波信号转换为所述声 波模拟电信号后，还包括：
对所述声波模拟电信号进行放大处理。
进一步的，在确定所述M个传声器中任意两个之间的时间差，并根据 所述声源与所述传声器之间的距离确定故障点位置后，还包括：
结合GIL的故障电流录波信息确定发生放电故障的GIL相。
进一步的，根据所述声波数字信号，计算各传声器标志帧的短时能量， 确定距离声源最近的所述M个传声器位置；确定所述M个传声器中任意 两个之间的时间差，并根据所述声源与所述传声器之间的距离确定故障点 位置包括：
将所述声波数字电信号划分为P个数据帧，计算各所述数据帧的短时 能量；根据所述短时能量，确定各所述声波数字信号的起始点；所述P为 正整数；
计算各传声器标志帧的短时能量，根据所述标志帧的短时能量，确定 距离声源最近的所述M个传声器位置；所述标志帧为所述声波数字信号的 起始点开始截取的T个数据点；所述T为正整数；
对所述的M个传声器的标志帧进行加窗处理；
计算所述M个传声器标志帧的互功率谱，并根据所述互功率谱确定任 意两个传声器之间的时间差；
根据所述M个传声器标志帧以及所述时间差，计算声源与传声器之间 的距离，确定故障点位置。
进一步的，所述短时能量的计算公式为，
其中，N表示帧长，xi(n)表示第i帧的第n个数据点；
进一步的，所述根据所述短时能量，确定各所述声波数字信号的起始 点包括：
设定一个阈值EL，从第1帧开始逐帧比较，当Ei＞EL时，则将xi(1)作 为该传声器采集信号的起始点。
进一步的，所述加窗处理包括采用汉明窗；所述汉明窗的公式为，
0≤a≤Y，Y为标志帧的长度。
进一步的，所述接收声波信号包括采用同步采集方式接收。
所述一种长距离GIL电弧放电故障定位装置，包括：
信号采集单元，所述信号采集单元一端与故障定位终端单元通过光纤 进行通信；
所述信号采集单元用于接收声波信号并将所述声波信号转换为声波模 拟电信号；所述声波信号由发生故障的GIL电弧放电产生；
所述信号采集单元用于将所述声波模拟电信号转换为声波数字电信号， 并将所述声波数字信号发送至所述故障定位终端单元；
故障定位终端单元，所述故障定位终端单元用于接收所述信号采集单元发 送的所述声波数字信号；
所述故障定位终端单元用于根据所述声波数字信号，计算各传声器标 志帧的短时能量，确定距离声源最近的M个传声器位置；所述M为不小 于2的正整数；所述传声器用于接收所述声波信号并将所述声波信号转换 为所述声波模拟电信号；
所述故障定位终端单元用于确定所述M个传声器中任意两个之间的 时间差，并根据所述声源与所述传声器之间的距离确定故障点位置。
进一步的，所述故障定位终端单元还用于每隔Q秒向所述信号采集单 元发送一次同步时钟信号，所述Q为非负数。
进一步的，所述信号采集单元包括：
传声模块，所述传声模块一端与前置放大模块相连接，用于用于接收 声波信号并将所述声波信号转换为声波模拟电信号；所述传声模块用于将 所述声波模拟信号发送至所述前置放大模块；
前置放大模块，所述前置放大模块一端与所述传声模块相连接，另一 端与数模转换模块相连接；所述前置放大模块用于接收所述传声模块发送 的所述声波模拟信号，将放大后的所述声波模拟信号放大后，发送至所述 数模转换模块；
模数转换模块，所述模数转换模块一端与所述前置放大模块相连接， 另一端与光纤收发模块相连接；所述模数转换模块用于接收所述前置放大 模块发送的放大的所述声波模拟信号；所述模数转换模块用于将放大的所 述所述声波模拟电信号转换为声波数字电信号，并将所述声波数字信号发 送至所述光纤收发模块；
光纤收发模块，所述光纤收发模块一端与所述数模转换模块相连接， 另一端与所述故障定位终端单元通过光纤进行通信；所述光纤收发模块用 于接收所述数模转换模块发送的所述声波数字电信号，并将所述声波数字 电信号发送至所述故障定位终端单元。
进一步的，所述传声模块采用包括1/2英寸预极化自由场测量传声器。
进一步的，所述故障定位终端单元包括：
起始点模块，一端通过光纤与所述信号采集单元通信，另一端与标志 帧模块相连接；所述起始点模块用于接收所述信号采集单元发送的所述声 波数字信号，将所述声波数字电信号划分为P个数据帧，并计算各所述数 据帧的短时能量；所述起始点模块用于根据所述短时能量，确定各所述声 波数字信号的起始点，并将所述起始点发送至标志帧模块；所述P为正整 数；
标志帧模块，所述标志帧模块一端与所述起始点模块相连接，另一端 与加窗模块相连接；所述标志帧模块用于计算各传声器标志帧的短时能量， 根据所述标志帧的短时能量，确定距离声源最近的M个传声器位置，并将 所述M个传声器的标志帧发送至所述加窗模块；
所述标志帧为所述声波数字信号的起始点开始截取的T个数据点；所 述传声器用于接收所述声波信号并将所述声波信号转换为所述声波模拟电 信号；所述M为不小于2的正整数；所述T为正整数；
加窗模块，所述加窗模块一端与标志帧模块相连接，另一端分别与时 间差计算模块以及故障点确定模块相连接；所述加窗模块用于对所述的M 个传声器的标志帧进行加窗处理，并将加窗处理后的所述标志帧发送至所 述时间差计算模块以及故障点确定模块；
时间差计算模块，所述时间差计算模块一端与所述加窗模块相连接， 另一端与故障点确定模块相连接；所述时间差计算模块用于根据所述加窗 处理后的标志帧计算所述M个传声器标志帧的互功率谱，并根据所述互功 率谱确定任意两个传声器之间的时间差；
故障点确定模块，所述故障点确定模块分别与加窗模块以及时间差计 算模块相连接；所述故障点确定模块用于根据所述M个传声器标志帧以及 所述时间差，计算声源与传声器之间的距离，确定故障点位置。
进一步的，所述短时能量的计算公式为，
其中，N表示帧长，xi(n)表示第i帧的第n个数据点；
进一步的，所述起始点模块根据所述短时能量，确定各所述声波数字 信号的起始点包括：
设定一个阈值EL，从第1帧开始逐帧比较，当Ei＞EL时，则将xi(1)作 为该传声器采集信号的起始点。
进一步的，所述加窗模块加窗处理包括采用汉明窗；所述汉明窗的公 式为，
0≤a≤Y，Y为标志帧的长度。
本发明的有益效果为：本发明的技术方案给出了一种长距离GIL电弧 放电故障定位方法及装置，解决了人工法需耗费大量人力，定位准确度低， 无法用于长期在线监测的问题；克服了超声波法、特高频法需用传声器较 多，系统构成复杂、安装维护工作量大、易受电磁干扰影响、定位可靠性 较差、设备成本较高等缺点；使得信号采集单元不接触GIL本体，避免传 感器受到GIL振动应力和强电磁干扰的影响，适用于长期在线监测；简化 了定位算法，提高了运算速度，定位精度小于10米，满足现场要求；优化 系统构成，单个采集单元阵列可监测多条GIL线路，大大减少了传感器用 量，降低了设备成本和安装维护难度；实现了通过监测和分析GIL内部电 弧放电产生的可听声信号来快速定位故障点。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为本发明具体实施方式的一种长距离GIL电弧放电故障定位方法 流程图；
图2为本发明具体实施方式的一种长距离GIL电弧放电故障定位装置 结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许 多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例 是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分 传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是 对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的 技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典 限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应 该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为本发明具体实施方式的一种长距离GIL电弧放电故障定位方法 流程图。如图1所述，所述方法包括：
执行步骤S10，接收声波信号并将所述声波信号转换为声波模拟电信 号；对所述声波模拟电信号进行放大处理；将所述声波模拟电信号转换为 声波数字电信号；所述声波信号由发生故障的GIL电弧放电产生。
本实施例中，所述声波信号包括可听声波信号，所述可听声波信号的 频率范围为20Hz-20kHz；
执行步骤S20，先将声波信号划分为若干数据帧，假设声波信号的数 据长度为N，取帧长为n(n<N)，如图1所示，第i帧xi和第i+1帧xi+1是连续的两帧，则xi起始点和xi+1的起始点之间的长度称为帧移m，其取 值范围为0～0.5n。计算每一帧的短时能量N表示帧长，xi(n)表 示第i帧的第n个数据点。设定一个阈值EL，从第1帧开始逐帧比较，当Ei＞EL时，则将xi(1)作为该传声器采集信号的起始点。
执行步骤S30，从各传声器采集信号的起始点开始截取N个数据点作 为1帧数据，称为标志帧，计算标志帧的短时能量，比较各传声器标志帧 的短时能量，找出短时能量最大的3个标志帧，从而确定距离声源最近的 3个传声器。
执行步骤S40，第三步是将上述3个传声器的标志帧进行加窗处理； 加窗算法为y(n)表示加窗处理后的声波信号；窗函数采 用汉明窗(0≤n≤N-1)，N为标志帧的长度。
执行步骤S50，计算互功率谱来估计时间差；yi(t)和yj(t)是从传声器i 和传声器j采集的声波信号，Yi(ω)是yi(t)的傅里叶变换，是yj(t)经傅里 叶变换后的共轭，根据公式可得出传声器i和传声器j信 号的互功率谱，对互功率谱进行傅里叶反变换得出互相关函数根据 互相关函数的性质，在峰值处的τ值就是两个传声器之间的时间差。
执行步骤S60，算声源与传声器之间的距离；传声器i、传声器j、传 声器k的坐标分别为(xi,yi)、(xj,yj)、(xk,yk)；
传声器阵列采用同步采集方式，因此根据各传声器采集信号起始点时 刻的先后，可大致判断出各传声器与声源之间距离的远近；下面以di＜dj＜dk为例介绍声源坐标的计算方法；di、dj、dk分别为声源与传声器i、传声器j、 传声器k之间的距离；
传声器i和传声器j的时间差为τij，则dj-di＝v·jiτ，v为声速；di+dj＝D， D为相邻两个传声器之间的距离，则可得出声源 坐标的第一个计算结果为(x's,0)，其中x's＝xi+di＝xj-dj；
传声器i和传声器k的时间差为τik，则dk-di＝v·τik，v为声速；di+dk＝2D，可得出声源坐标的第二个计算结果为(x's',0)，其 中x's'＝xi+di＝xk-dk；
取上述两个计算结果的平均值作为声源坐标最终结果(xs,0)，即
结合GIL的故障电流录波信息确定发生放电故障的GIL相。
进一步的，所述方法还包括：每隔Q秒接收一次同步时钟信号，所述 Q为非负数。
图2为本发明具体实施方式的一种长距离GIL电弧放电故障定位装置 结构图。如图2所示，所述装置包括：
信号采集单元1，所述信号采集单元1一端与故障定位终端单元2通 过光纤进行通信；
所述信号采集单元1用于接收声波信号并将所述声波信号转换为声波 模拟电信号；所述声波信号由发生故障的GIL电弧放电产生；
所述信号采集单元1用于将所述声波模拟电信号转换为声波数字电信 号，并将所述声波数字信号发送至所述故障定位终端单元2；
故障定位终端单元2，所述故障定位终端单元2用于接收所述信号采 集单元1发送的所述声波数字信号；
所述故障定位终端单元2用于根据所述声波数字信号，计算各传声器 标志帧的短时能量，确定距离声源最近的M个传声器位置；所述M为不 小于2的正整数；所述传声器用于接收所述声波信号并将所述声波信号转 换为所述声波模拟电信号；
所述故障定位终端单元2用于确定所述M个传声器中任意两个之间的 时间差，并根据所述声源与所述传声器之间的距离确定故障点位置。
进一步的，所述故障定位终端单元2还用于每隔Q秒向所述信号采集 单元发送一次同步时钟信号，所述Q为非负数。
进一步的，所述信号采集单元包1括：
传声模块11，所述传声模块11一端与前置放大模块12相连接，用于 用于接收声波信号并将所述声波信号转换为声波模拟电信号；所述传声模 块11用于将所述声波模拟信号发送至所述前置放大模块12；
前置放大模块12，所述前置放大模块12一端与所述传声模块11相连 接，另一端与数模转换模块13相连接；所述前置放大模块12用于接收所 述传声模块11发送的所述声波模拟信号，将放大后的所述声波模拟信号放 大后，发送至所述数模转换模块13；
模数转换模块13，所述模数转换模块13一端与所述前置放大模块12 相连接，另一端与光纤收发模块14相连接；所述模数转换模块13用于接 收所述前置放大模块12发送的放大的所述声波模拟信号；所述模数转换模 块13用于将放大的所述所述声波模拟电信号转换为声波数字电信号，并将 所述声波数字信号发送至所述光纤收发模块14；
光纤收发模块14，所述光纤收发模块14一端与所述数模转换模块13 相连接，另一端与所述故障定位终端单元2通过光纤进行通信；所述光纤 收发模块14用于接收所述数模转换模块13发送的所述声波数字电信号， 并将所述声波数字电信号发送至所述故障定位终端单元2。
进一步的，所述传声模块11采用包括1/2英寸预极化自由场测量传声 器。
进一步的，所述故障定位终端单元2包括：
起始点模块21，一端通过光纤与所述信号采集单元1通信，另一端与 标志帧模块22相连接；所述起始点模块21用于接收所述信号采集单元1 发送的所述声波数字信号，将所述声波数字电信号划分为P个数据帧，并 计算各所述数据帧的短时能量；所述起始点模块21用于根据所述短时能量， 确定各所述声波数字信号的起始点，并将所述起始点发送至标志帧模块22； 所述P为正整数；
标志帧模块22，所述标志帧模块22一端与所述起始点模块21相连接， 另一端与加窗模块23相连接；所述标志帧模块22用于计算各传声器标志 帧的短时能量，根据所述标志帧的短时能量，确定距离声源最近的M个传 声器位置，并将所述M个传声器的标志帧发送至所述加窗模块23；
所述标志帧为所述声波数字信号的起始点开始截取的T个数据点；所 述传声器用于接收所述声波信号并将所述声波信号转换为所述声波模拟电 信号；所述M为不小于2的正整数；所述T为正整数；
加窗模块23，所述加窗模块23一端与标志帧模块22相连接，另一端 分别与时间差计算模块24以及故障点确定模块25相连接；所述加窗模块 23用于对所述的M个传声器的标志帧进行加窗处理，并将加窗处理后的 所述标志帧发送至所述时间差计算模块24以及故障点确定模块25；
时间差计算模块24，所述时间差计算模块24一端与所述加窗模块23 相连接，另一端与故障点确定模块25相连接；所述时间差计算模块24用 于根据所述加窗处理后的标志帧计算所述M个传声器标志帧的互功率谱， 并根据所述互功率谱确定任意两个传声器之间的时间差；
故障点确定模块25，所述故障点确定模块25分别与加窗模块23以及 时间差计算模块24相连接；所述故障点确定模块25用于根据所述M个传 声器标志帧以及所述时间差，计算声源与传声器之间的距离，确定故障点 位置。
进一步的，所述短时能量的计算公式为，
其中，N表示帧长，xi(n)表示第i帧的第n个数据点；
进一步的，所述起始点模块21根据所述短时能量，确定各所述声波数 字信号的起始点包括：
设定一个阈值EL，从第1帧开始逐帧比较，当Ei＞EL时，则将xi(1)作 为该传声器采集信号的起始点。
进一步的，所述加窗模块23加窗处理包括采用汉明窗；所述汉明窗的 公式为，
0≤a≤Y，Y为标志帧的长度。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解， 本公开的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中， 并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行 自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。 可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及 此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/ 或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说 明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公 开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述， 本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由 提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。本说明书中涉及到的步骤 编号仅用于区别各步骤，而并不用于限制各步骤之间的时间或逻辑的关系， 除非文中有明确的限定，否则各个步骤之间的关系包括各种可能的情况。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括 其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征 的组合意味着处于本公开的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权 利要求书中所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使 用。
本公开的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处 理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本公开还可以实现 为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序(例 如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本公开的程序可以存储在 计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号 可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他 形式提供。
应该注意的是上述实施例对本公开进行说明而不是对本公开进行限制， 并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换 实施例。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于 元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本公开可 以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。 在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同 一个硬件项来具体体现。
以上所述仅是本公开的具体实施方式，应当指出的是，对于本领域的 普通技术人员来说，在不脱离本公开精神的前提下，可以作出若干改进、 修改、和变形，这些改进、修改、和变形都应视为落在本申请的保护范围 内。
Claims (17)
1.一种长距离GIL电弧放电故障定位方法，其特征在于，所述方法包括：
接收声波信号并将所述声波信号转换为声波模拟电信号；所述声波信号由发生故障的GIL电弧放电产生；
将所述声波模拟电信号转换为声波数字电信号；
根据所述声波数字信号，计算各传声器标志帧的短时能量，确定距离声源最近的M个传声器位置；所述M为不小于2的正整数；所述传声器用于接收所述声波信号并将所述声波信号转换为所述声波模拟电信号；
确定所述M个传声器中任意两个之间的时间差，并根据所述声源与所述传声器之间的距离确定故障点位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
每隔Q秒接收一次同步时钟信号，所述Q为非负数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述接收所述声波信号并将所述声波信号转换为所述声波模拟电信号后，还包括：
对所述声波模拟电信号进行放大处理。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述M个传声器中任意两个之间的时间差，并根据所述声源与所述传声器之间的距离确定故障点位置后，还包括：
结合GIL的故障电流录波信息确定发生放电故障的GIL相。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述声波数字信号，计算各传声器标志帧的短时能量，确定距离声源最近的所述M个传声器位置；确定所述M个传声器中任意两个之间的时间差，并根据所述声源与所述传声器之间的距离确定故障点位置包括：
将所述声波数字电信号划分为P个数据帧，计算各所述数据帧的短时能量；根据所述短时能量，确定各所述声波数字信号的起始点；所述P为正整数；
计算各传声器标志帧的短时能量，根据所述标志帧的短时能量，确定距离声源最近的所述M个传声器位置；所述标志帧为所述声波数字信号的起始点开始截取的T个数据点；所述T为正整数；
对所述的M个传声器的标志帧进行加窗处理；
计算所述M个传声器标志帧的互功率谱，并根据所述互功率谱确定任意两个传声器之间的时间差；
根据所述M个传声器标志帧以及所述时间差，计算声源与传声器之间的距离，确定故障点位置。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述短时能量的计算公式为，
其中，N表示帧长，xi(n)表示第i帧的第n个数据点；
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述短时能量，确定各所述声波数字信号的起始点包括：
设定一个阈值EL，从第1帧开始逐帧比较，当Ei＞EL时，则将xi(1)作为该传声器采集信号的起始点。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述加窗处理包括采用汉明窗；所述汉明窗的公式为，
0≤a≤Y，Y为标志帧的长度。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述接收声波信号包括采用同步采集方式接收。
10.一种长距离GIL电弧放电故障定位装置，其特征在于，所述装置包括：
信号采集单元，所述信号采集单元一端与故障定位终端单元通过光纤进行通信；
所述信号采集单元用于接收声波信号并将所述声波信号转换为声波模拟电信号；所述声波信号由发生故障的GIL电弧放电产生；
所述信号采集单元用于将所述声波模拟电信号转换为声波数字电信号，并将所述声波数字信号发送至所述故障定位终端单元；
故障定位终端单元，所述故障定位终端单元用于接收所述信号采集单元发送的所述声波数字信号；
所述故障定位终端单元用于根据所述声波数字信号，计算各传声器标志帧的短时能量，确定距离声源最近的M个传声器位置；所述M为不小于2的正整数；所述传声器用于接收所述声波信号并将所述声波信号转换为所述声波模拟电信号；
所述故障定位终端单元用于确定所述M个传声器中任意两个之间的时间差，并根据所述声源与所述传声器之间的距离确定故障点位置。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：所述故障定位终端单元还用于每隔Q秒向所述信号采集单元发送一次同步时钟信号，所述Q为非负数。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述信号采集单元包括：
传声模块，所述传声模块一端与前置放大模块相连接，用于用于接收声波信号并将所述声波信号转换为声波模拟电信号；所述传声模块用于将所述声波模拟信号发送至所述前置放大模块；
前置放大模块，所述前置放大模块一端与所述传声模块相连接，另一端与数模转换模块相连接；所述前置放大模块用于接收所述传声模块发送的所述声波模拟信号，将放大后的所述声波模拟信号放大后，发送至所述数模转换模块；
模数转换模块，所述模数转换模块一端与所述前置放大模块相连接，另一端与光纤收发模块相连接；所述模数转换模块用于接收所述前置放大模块发送的放大的所述声波模拟信号；所述模数转换模块用于将放大的所述所述声波模拟电信号转换为声波数字电信号，并将所述声波数字信号发送至所述光纤收发模块；
光纤收发模块，所述光纤收发模块一端与所述数模转换模块相连接，另一端与所述故障定位终端单元通过光纤进行通信；所述光纤收发模块用于接收所述数模转换模块发送的所述声波数字电信号，并将所述声波数字电信号发送至所述故障定位终端单元。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：所述传声模块采用包括1/2英寸预极化自由场测量传声器。
14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述故障定位终端单元包括：
起始点模块，一端通过光纤与所述信号采集单元通信，另一端与标志帧模块相连接；所述起始点模块用于接收所述信号采集单元发送的所述声波数字信号，将所述声波数字电信号划分为P个数据帧，并计算各所述数据帧的短时能量；所述起始点模块用于根据所述短时能量，确定各所述声波数字信号的起始点，并将所述起始点发送至所述标志帧模块；所述P为正整数；
标志帧模块，所述标志帧模块一端与所述起始点模块相连接，另一端与加窗模块相连接；所述标志帧模块用于计算各传声器标志帧的短时能量，根据所述标志帧的短时能量，确定距离声源最近的M个传声器位置，并将所述M个传声器的标志帧发送至所述加窗模块；
所述标志帧为所述声波数字信号的起始点开始截取的T个数据点；所述传声器用于接收所述声波信号并将所述声波信号转换为所述声波模拟电信号；所述T为正整数；
加窗模块，所述加窗模块一端与所述标志帧模块相连接，另一端分别与时间差计算模块以及故障点确定模块相连接；所述加窗模块用于对所述的M个传声器的标志帧进行加窗处理，并将加窗处理后的所述标志帧发送至所述时间差计算模块以及故障点确定模块；
时间差计算模块，所述时间差计算模块一端与所述加窗模块相连接，另一端与故障点确定模块相连接；所述时间差计算模块用于根据所述加窗处理后的标志帧计算所述M个传声器标志帧的互功率谱，并根据所述互功率谱确定任意两个传声器之间的时间差；
故障点确定模块，所述故障点确定模块分别与所述加窗模块以及所述时间差计算模块相连接；所述故障点确定模块用于根据所述M个传声器标志帧以及所述时间差，计算声源与传声器之间的距离，确定故障点位置。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于：所述短时能量的计算公式为，
其中，N表示帧长，xi(n)表示第i帧的第n个数据点；
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述起始点模块根据所述短时能量，确定各所述声波数字信号的起始点包括：
起始点模块设定一个阈值EL，从第1帧开始逐帧比较，当Ei＞EL时，则将xi(1)作为该传声器采集信号的起始点。
17.根据权利要求14所述的装置，其特征在于：所述加窗模块加窗处理包括采用汉明窗；所述汉明窗的公式为，
其中，0≤a≤Y，Y为标志帧的长度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910122714.2A CN110007192A (zh) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | 一种长距离gil电弧放电故障定位方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910122714.2A CN110007192A (zh) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | 一种长距离gil电弧放电故障定位方法及装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110007192A true CN110007192A (zh) | 2019-07-12 |
Family
ID=67165785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910122714.2A Pending CN110007192A (zh) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | 一种长距离gil电弧放电故障定位方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110007192A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110703051A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-01-17 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 | 基于声波探测法的gil耐压试验故障点精确定位方法 |
| CN111426922A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-07-17 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于陡坡的gil放电故障定位系统及方法 |
| CN111562463A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-08-21 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于光纤通信的gil故障定位系统及方法 |
| CN111896848A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-11-06 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 输电线路的内部放电定位方法、终端、系统及存储介质 |
| CN114137373A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-03-04 | 国网河南省电力公司南阳供电公司 | 一种基于振动和声纹特征量提取的gil设备故障联合定位及预警方法 |
| WO2022062622A1 (zh) * | 2020-09-28 | 2022-03-31 | 华北电力大学 | 一种用于在长距离输送设施内进行故障定位的系统及方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203148562U (zh) * | 2012-12-05 | 2013-08-21 | 国家电网公司 | 一种变电站噪声成像侦测装置 |
| US20140216157A1 (en) * | 2013-02-05 | 2014-08-07 | Tzu-Feng Wang-Lee | Method for Determining Arc Discharge as well as Failure of Mechanical Vibration and Abnormal Displacement in Power Equipment Using Acoustic Energy Feature |
| CN203811744U (zh) * | 2013-10-23 | 2014-09-03 | 国家电网公司 | 线路闪络故障检测装置 |
| CN106443353A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-02-22 | 中国电力科学研究院 | 一种基于行波的gil放电故障定位方法和装置 |
| CN107942206A (zh) * | 2017-10-16 | 2018-04-20 | 国网河北能源技术服务有限公司 | 一种gis局部放电在线监测装置及定位方法 |
| CN109061421A (zh) * | 2018-09-11 | 2018-12-21 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 一种用于gil击穿定位的可听声测量装置及方法 |
-
2019
- 2019-02-19 CN CN201910122714.2A patent/CN110007192A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203148562U (zh) * | 2012-12-05 | 2013-08-21 | 国家电网公司 | 一种变电站噪声成像侦测装置 |
| US20140216157A1 (en) * | 2013-02-05 | 2014-08-07 | Tzu-Feng Wang-Lee | Method for Determining Arc Discharge as well as Failure of Mechanical Vibration and Abnormal Displacement in Power Equipment Using Acoustic Energy Feature |
| CN203811744U (zh) * | 2013-10-23 | 2014-09-03 | 国家电网公司 | 线路闪络故障检测装置 |
| CN106443353A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-02-22 | 中国电力科学研究院 | 一种基于行波的gil放电故障定位方法和装置 |
| CN107942206A (zh) * | 2017-10-16 | 2018-04-20 | 国网河北能源技术服务有限公司 | 一种gis局部放电在线监测装置及定位方法 |
| CN109061421A (zh) * | 2018-09-11 | 2018-12-21 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 一种用于gil击穿定位的可听声测量装置及方法 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110703051A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-01-17 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 | 基于声波探测法的gil耐压试验故障点精确定位方法 |
| CN111426922A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-07-17 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于陡坡的gil放电故障定位系统及方法 |
| CN111562463A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-08-21 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于光纤通信的gil故障定位系统及方法 |
| CN111896848A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-11-06 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 输电线路的内部放电定位方法、终端、系统及存储介质 |
| CN111896848B (zh) * | 2020-06-24 | 2023-09-12 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 输电线路的内部放电定位方法、终端、系统及存储介质 |
| WO2022062622A1 (zh) * | 2020-09-28 | 2022-03-31 | 华北电力大学 | 一种用于在长距离输送设施内进行故障定位的系统及方法 |
| CN114137373A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-03-04 | 国网河南省电力公司南阳供电公司 | 一种基于振动和声纹特征量提取的gil设备故障联合定位及预警方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110007192A (zh) | 一种长距离gil电弧放电故障定位方法及装置 | |
| CN106443353B (zh) | 一种基于行波的gil放电故障定位方法和装置 | |
| CN102866334A (zh) | 一种车载式变电站局部放电定位系统及其定位方法 | |
| Resmi et al. | Detection, classification and zone location of fault in transmission line using artificial neural network | |
| CN103424675A (zh) | 超高频天线阵列局部放电检测系统 | |
| CN102445641A (zh) | 移动式变电站电力设备局部放电检测装置和定位方法 | |
| CN103149516A (zh) | 基于多通道超声波检测的组合电器故障源定位方法 | |
| CN103777124B (zh) | 基于振动测试的gis现场耐压试验的击穿故障定位方法 | |
| CN110049424B (zh) | 一种基于检测gil故障声的麦克风阵列无线校准方法 | |
| CN103884956A (zh) | 采用示波器对高压设备局部放电进行定位的装置及方法 | |
| CN104360240A (zh) | 变电站缺陷设备快速检测装置及检测方法 | |
| CN107544044A (zh) | Gis内置式特高频传感器灵敏度现场校验装置及校验方法 | |
| CN202939265U (zh) | 一种车载式变电站局部放电定位系统 | |
| CN111426922A (zh) | 一种基于陡坡的gil放电故障定位系统及方法 | |
| CN113702778A (zh) | 一种gil电弧放电故障定位方法及系统 | |
| Wang et al. | Single-ended data based fault location method for multi-branch distribution network | |
| CN105785225B (zh) | 接收端信号时延估算误差的补偿方法 | |
| CN109738756A (zh) | 输电线路检测系统、方法和装置 | |
| Zeng et al. | Two-terminal traveling wave fault location based on successive variational mode decomposition and frequency-dependent propagation velocity | |
| CN105974276A (zh) | 一种gis间隔出厂耐压试验击穿点定位方法 | |
| CN105974277B (zh) | 一种用于长母线gis现场耐压试验中击穿点定位的方法 | |
| MX2019001909A (es) | Mejoras en o que se relacionan con ubicar fallas en conductos de transmision de energia. | |
| CN106646149A (zh) | 一种气体绝缘全封闭组合电器的闪络故障定位系统和方法 | |
| CN105954653A (zh) | 一种gis现场耐压试验击穿点定位方法及系统 | |
| CN110161377A (zh) | 一种电缆故障点定位方法和设备 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190712 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |