CN111044857A - 一种多局部放电源射频监测方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种多局部放电源射频监测方法和装置，所述方法包括：利用天线阵列采集局部放电射频信号；对所述射频信号进行模式转换，获得数字信号；对所述数字信号进行盲信号处理，确定所述多局部放电源的故障信息。实现敞开式变电站多局部放电源射频信号在线监测。

Description

一种多局部放电源射频监测方法和装置
技术领域
本发明实施例涉及放电射频监测技术，尤指一种多局部放电源射频监测方法和装置。
背景技术
敞开式变电站是电力系统输变电的枢纽性设备，如果变压器或其他电气设备出现故障会影响整个电力系统的正常运行。如果敞开式变电站的某些区域的击穿场强低于平均击穿场强时，而其他区域仍然保持绝缘特性，从而形成局部放电。
由于变电站的结构复杂，增加了局部放电监测的复杂度和不确定性。
发明内容
本发明实施例提供了一种多局部放电射频监测方法和装置，实现敞开式变电站多局部放电源射频信号监测。
为了达到本发明实施例目的，本发明实施例提供了一种多局部放电源射频监测方法，所述方法包括：
利用天线阵列采集局部放电射频信号；
对所述射频信号进行模式转换，获得数字信号；
对所述数字信号进行盲信号处理，确定所述多局部放电源的故障信息。
优选地，所述故障信息包括以下至少之一：局部放电原因及故障类型；绝缘劣化严重程度；多局部放电源位置信息。
优选地，对所述射频信号进行模式转换包括对采集的所述射频信号进行以下操作至少之一：
对采集的所述射频信号进行频率搬移；
对采集的所述射频信号进行信号调理；
对采集的所述射频信号进行模数转换。
优选地，对所述数字信号进行盲信号处理之前还包括：
通过盲波束形成抑制所述射频接收信号中的干扰信号。
优选地，对所述数字信号进行盲信号处理，确定所述多局部放电源的故障信息包括：
对所述数字信号进行盲局部放电源信号分离和/或盲解卷积运算；
采用故障类型分类器对所述数字信号进行特征提取和模式识别，确定局部放电原因及故障类型。
优选地，对所述数字信号进行盲信号处理，确定所述多局部放电源的故障信息包括：
通过盲波束形成确定局部放电放电源的波达角或者波达方向，根据所述波达角或者波达方向确定局部放电放电源的位置。
优选地，对所述数字信号进行盲信号处理，确定所述多局部放电源的故障信息包括：
对所述数字信号进行盲局部放电源信号分离和/或盲解卷积运算，得到局部放电信号放电量的大小，进行绝缘劣化严重程度判定。
为了达到本发明实施例目的，本发明实施例还提供了一种局部放电射频监测装置，包括：
天线阵列，设置为采集多局部放电源射频信号；
信号接收器，设置为对所述射频信号进行模式转换，获得数字信号；
信号处理器，设置为对所述数字信号进行盲信号处理，确定所述多局部放电源的故障信息。
优选地，所述信号接收器对所述射频信号进行模式转换包括对采集的所述射频信号进行以下操作至少之一：
对采集的所述射频信号进行频率搬移；
对采集的所述射频信号进行信号调理；
对采集的所述射频信号进行模数转换。
优选地，所述信号处理器还设置为：
通过盲波束形成抑制所述射频接收信号中的干扰信号。
本发明实施例的有益效果可以包括：
1、本发明实施例采用天线阵列采集局部放电射频信号，可支持多路信号数据采集，对局部放电射频信号进行盲信号处理后可获得局部放电故障类型；绝缘劣化严重程度；多局部放电放电源位置信息等信息；
2、本发明实施例通过对所述射频信号进行频率搬移，可以实现射频工作频率范围达到1MHz至6GHz，可覆盖高频，甚高频和特高频频段；
3、本发明实施例通过盲波束形成抑制所述数字射频信息中的干扰信号，分离有用信号和干扰信号，使得识别更准确、更灵活。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明实施例的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明实施例技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明实施例的技术方案，并不构成对本发明实施例技术方案的限制。
图1为本发明实施例的多局部放电射频监测方法的流程图；
图2为本发明实施例的多局部放电射频监测装置的结构示意图；
图3为本发明实施例的基于天线阵列的敞开式变电站站域多局部放电源射频监测的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。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任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
实施例一
本发明实施例提供了一种多局部放电源射频监测方法，如图1所示，所述方法包括S101-S103：
S101、利用天线阵列采集局部放电射频信号；
S102、对所述射频信号进行模式转换，获得数字信号；
S103、对所述数字信号进行盲信号处理，确定所述多局部放电源的故障信息。
在本发明的示例性实施例中，所述故障信息包括以下至少之一：局部放电原因及故障类型；绝缘劣化严重程度；多局部放电源位置信息。
本发明实施例中采用天线阵列采集局部放电射频信号，可支持多路信号数据采集，对局部放电射频信号进行盲信号处理后可获得局部放电射频的绝缘劣化严重程度；局部放电放电源位置信息等信息。
在本发明的示例性实施例中，对所述射频信号进行模式转换包括对采集的所述射频信号进行以下操作至少之一：
对采集的所述射频信号进行频率搬移；
对采集的所述射频信号进行信号调理；
对采集的所述射频信号进行模数转换。
在本发明的示例性实施例中，通过对所述射频信号进行频率搬移，可以实现射频工作频率范围达到1MHz至6GHz，可覆盖高频，甚高频和特高频频段。输入通道带宽范围为200kHz以下至56MHz。
在本发明的示例性实施例中，对所述数字信号进行盲信号处理之前还包括：
通过盲波束形成抑制所述射频接收信号中的干扰信号。
在本发明的示例性实施例中，通过盲波束形成抑制所述射频接收信号中的干扰信号，分离有用信号和干扰信号，使得识别更准确、更灵活。
在本发明的示例性实施例中，对所述数字信号进行盲信号处理，确定所述多局部放电源的故障信息包括：
对所述数字信号进行盲局部放电源信号分离和/或盲解卷积运算；
采用故障类型分类器对所述数字射频信息进行特征提取和模式识别，确定局部放电原因及故障类型。
在本发明的示例性实施例中，可以经由多通道盲解卷积，得到局部放电信号，提取出局部放电信号的放电特征，识别绝缘故障类型。
在本发明的示例性实施例中，对所述数字信号进行盲信号处理，确定所述多局部放电源的故障信息包括：
确定多局部放电放电源的波达角或者波达方向，根据所述波达角或者波达方向确定局部放电放电源的位置。
在本发明的示例性实施例中，可以通过盲解卷积，经由盲源信号分离或者盲信道辨识，达到盲波束形成，估计出局部放电信号到达角度或者定位局部放电点。
在本发明的示例性实施例中，对所述数字信号进行盲信号处理，确定所述多局部放电源的故障信息包括：
对所述数字信号进行盲局部放电源信号分离和/或盲解卷积运算，得到局部放电信号放电量的大小，进行绝缘劣化严重程度判定。
在本发明的示例性实施例中，可以经由多通道盲解卷积，得到局部放电信号，估计出局部放电信号放电量的大小。
实施例二
该实施例提供一种局部放电射频监测装置，如图2所示，所述装置包括：
天线阵列，设置为采集局部放电射频信号；
信号接收器，设置为对所述射频信号进行模式转换，获得数字信号；
信号处理器，设置为对所述数字信号进行盲信号处理，确定所述多局部放电源的故障信息。
本发明实施例中，输入通道带宽可配置范围为200kHz以下至56MHz。
在本发明的示例性实施例中，所述信号接收器对所述射频信号进行模式转换包括对采集的所述射频信号进行以下操作至少之一：
对采集的所述射频信号进行频率搬移；
对采集的所述射频信号进行信号调理；
对采集的所述射频信号进行模数转换。
在本发明的示例性实施例中，所述信号处理器还设置为：
通过盲波束形成抑制所述射频接收信号中的干扰信号。
实施例三
如图3所示，本发明的示例性实施例说明基于天线阵列的敞开式变电站站域多局部放电源射频监测的过程：
本发明实施例中，AD-FMCOMMS5-EBZ射频信号接收器利用多个AD9361收发器实现高速多通道同步数据采集与信号调理，信号处理器采用Xilinx ZC706或者ZC702或者ZCU102；AD-FMCOMMS5-EBZ通过双FMC接插件连接Xilinx ZC706或者ZC702或者ZCU102，Xilinx ZC706或者ZC702或者ZCU102通过千兆Ethernet接口连接工作站。
ZC702或者ZC706或者ZCU102可支持嵌入式多局部放电源射频监测系统设计；工作站可利用MATLAB/Simulink等工具支持多局部放电源射频监测系统设计。
ZC702或者ZC706或者ZCU102上完成阵列信号实时处理。该本发明实施例更具实时性、灵活性和可扩展性。
本发明实施例通过多根天线，支持多路输入信号数据采集，信号调理与模数转换器可实现12位模数转换；多路输入间可以可完全独立配置并校准，也可以保持相位和频率同步采集；在天线和信号接收器之间可采用上变频器扩展射频工作频率范围为1MHz至6GHz。外加上变频器后，可覆盖高频，甚高频和特高频频段；多路输入通道带宽范围为200kHz以下至56MHz；信号接收器可支持低噪声放大器(LNA)或者上变频器扩展。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (10)

1.一种多局部放电源射频监测方法，其特征在于，所述方法包括：
利用天线阵列采集局部放电射频信号；
对所述射频信号进行模式转换，获得数字信号；
对所述数字信号进行盲信号处理，确定所述多局部放电源的故障信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述故障信息包括以下至少之一：局部放电原因及故障类型；绝缘劣化严重程度；多局部放电源位置信息。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对所述射频信号进行模式转换包括对采集的所述射频信号进行以下操作至少之一：
对采集的所述射频信号进行频率搬移；
对采集的所述射频信号进行信号调理；
对采集的所述射频信号进行模数转换。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对所述数字信号进行盲信号处理之前还包括：
通过盲波束形成抑制所述射频接收信号中的干扰信号。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述数字信号进行盲信号处理，确定所述多局部放电源的故障信息包括：
对所述数字信号进行盲局部放电源信号分离和/或盲解卷积运算；
采用故障类型分类器对所述数字信号进行特征提取和模式识别，确定局部放电原因及故障类型。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述数字信号进行盲信号处理，确定所述多局部放电源的故障信息包括：
通过盲波束形成确定局部放电放电源的波达角或者波达方向，根据所述波达角或者波达方向确定局部放电放电源的位置。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述数字信号进行盲信号处理，确定所述多局部放电源的故障信息包括：
对所述数字信号进行盲局部放电源信号分离和/或盲解卷积运算，得到局部放电信号放电量的大小，进行绝缘劣化严重程度判定。
8.一种多局部放电射频监测装置，其特征在于，包括：
天线阵列，设置为采集多局部放电源射频信号；
信号接收器，设置为对所述射频信号进行模式转换，获得数字信号；
信号处理器，设置为对所述数字信号进行盲信号处理，确定所述多局部放电源的故障信息。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述信号接收器对所述射频信号进行模式转换包括对采集的所述射频信号进行以下操作至少之一：
对采集的所述射频信号进行频率搬移；
对采集的所述射频信号进行信号调理；
对采集的所述射频信号进行模数转换。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述信号处理器还设置为：
通过盲波束形成抑制所述射频接收信号中的干扰信号。
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