CN111289861A - 一种局部放电源位置的检测方法 - Google Patents

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CN111289861A CN202010224001.XA CN202010224001A CN111289861A CN 111289861 A CN111289861 A CN 111289861A CN 202010224001 A CN202010224001 A CN 202010224001A CN 111289861 A CN111289861 A CN 111289861A
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Abstract

本申请公开一种局部放电源位置的检测方法，包括：在半径为预设半径的圆周上和圆心上设置高频信号接收器，以组建多路高频信号接收装置；以圆心为球心，建立球坐标系；将多路高频信号接收装置固定在待检测设备的周边区域，接收预设时间段内待检测设备上的电信号；得到每个高频信号接收器在预设时间段内接收到的电信号能量累积曲线；判断电信号能量累积曲线斜率最大处对应的时间点为每个高频信号接收器接收到放电信号的放电时间点；得到位于圆周上的每个高频信号接收器与位于圆心上的高频信号接收器的放电时间差；在球坐标系里，计算得到所述待检测设备局部放电源位置的坐标。以解决现有局部放电源位置的检测方法准确性和效率较低的问题。

Description

一种局部放电源位置的检测方法
技术领域
本申请涉及局部放电源的检测方法，具体的涉及一种局部放电源位置的检测方法。
背景技术
电气设备是保障电力系统安全和稳定运行的基础。电气设备的绝缘结构局部发生破损导致的放电现象，称为局部放电。局部放电会导致绝缘介质的电气和机械性能下降，长期局部放电会造成电气设备的损坏，甚至导致发生电网大面积停电事故。只有及时检测出局部放电发生的位置才能及时修复电气设备绝缘结构的破损，以避免造成电网事故。因此，能够及时检测出局部放电发生的位置变得尤为重要。
目前，检测电气设备局部放电源位置的方法是，利用红外线成像仪，通过温度变化来判断发生局部放电的位置。但是，发生局部放电位置的温度会受到带电设备温度的影响，对于最终的判断产生较大的噪声影响，最终导致判断的准确性下降，检测效率低下。
由此可见，如何提供一种准确且高效的检测局部放电源位置的方法，已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请提供一种局部放电源位置的检测方法，以解决现有放电源位置的检测方法准确性较低且监测效率低等问题。
一种局部放电源位置的检测方法，包括：
将多个高频信号接收器设置在半径为预设半径的圆周上，并在所述圆周对应的圆心上设置一个所述高频信号接收器，以组建多路高频信号接收装置；
在所述多路高频信号接收装置内，以所述圆心为球心，建立球坐标系；
将所述多路高频信号接收装置固定在待检测设备的周边区域；
开启所述多路高频信号接收装置，接收预设时间段内所述待检测设备上的电信号；
根据每个所述高频信号接收器接收到的所述电信号，得到每个所述高频信号接收器在所述预设时间段内接收到的电信号能量累积曲线；
根据每个所述高频信号接收器的所述电信号能量累积曲线，判断所述电信号能量累积曲线斜率最大处对应的时间点为每个所述高频信号接收器接收到放电信号的放电时间点；
根据每个所述高频信号接收器的所述放电时间点，得到位于所述圆周上的每个所述高频信号接收器与位于所述圆心上的所述高频信号接收器的放电时间差；
在所述球坐标系里，根据每个所述放电时间差、所述电信号在空气中传播的速度、位于所述圆周上的每个所述高频信号接收器的坐标，得到所述待检测设备局部放电源位置的坐标。
由以上技术方案可知，本申请提供一种局部放电源位置的检测方法，包括：将多个高频信号接收器设置在半径为预设半径的圆周上，并在所述圆周对应的圆心上设置一个所述高频信号接收器，以组建多路高频信号接收装置；在所述多路高频信号接收装置内，以所述圆心为球心，建立球坐标系；将所述多路高频信号接收装置固定在待检测设备的周边区域；开启所述多路高频信号接收装置，接收预设时间段内所述待检测设备上的电信号；根据每个所述高频信号接收器接收到的所述电信号，得到每个所述高频信号接收器在所述预设时间段内接收到的电信号能量累积曲线；根据每个所述高频信号接收器的所述电信号能量累积曲线，判断所述电信号能量累积曲线斜率最大处对应的时间点为每个所述高频信号接收器接收到放电信号的放电时间点；根据每个所述高频信号接收器的所述放电时间点，得到位于所述圆周上的每个所述高频信号接收器与位于所述圆心上的所述高频信号接收器的放电时间差；在所述球坐标系里，根据每个所述放电时间差、所述电信号在空气中传播的速度、位于所述圆周上的每个所述高频信号接收器的坐标，得到所述待检测设备局部放电源位置的坐标。通过本申请提供的方法，通过将多个高频信号接收器按照圆周阵列排布，并根据圆周阵列建立球坐标系；绘制每个高频信号接收器接收到的电信号能量累积曲线，确定局部放电发生的放电时间，利用每个圆周上的高频信号接收器与圆心上的高频信号接收器接收到放电时间的差值和圆周上的高频信号接收器的坐标计算得到局部放电源位置的坐标。通过球坐标表征局部放电源的位置及精准又高效，另外整个计算过程较为简单。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的一种局部放电源位置的检测方法的流程图；
图2为多路高频信号接收装置的结构示意图；
图3为第i个高频信号接收器在预设时间段t内接收到的电压值与时间的关系曲线；
图4为第i个高频信号接收器在预设时间段t内接收到的电信号能量累积曲线。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图1为本申请提供的一种局部放电源位置的检测方法的流程图。如图1所示，本申请提供一种局部放电源位置的检测方法，包括：
S1：将多个高频信号接收器设置在半径为预设半径的圆周上，并在圆周对应的圆心上设置一个高频信号接收器，以组建多路高频信号接收装置。
S2：在多路高频信号接收装置内，以圆心为球心，建立球坐标系。
S3：将多路高频信号接收装置固定在待检测设备的周边区域。
图2为多路高频信号接收装置的结构示意图。如图2所示，圆心01和圆周02上设置有高频信号接收器1，圆周02的半径为预设半径r；预设半径r可以根据具体需要进行设定，本申请不作具体限定。高频信号接收器1接收信号的频率可以在0.3-3GHZ区间，接收的信号可以是电磁波信号，本申请不作具体限定。以圆心01为球心，建立球坐标系，如图2所示，球坐标系内有相互垂直的三个坐标轴X、Y、Z。图2所示的高频信号接收器的数量只是示意性的，本申请不作具体限定。
如图2所示，多路高频信号接收装置固定在待检测设备2的周边，待检测设备2上设定存在一个局部放电源21，图2所示多路高频信号接收装置与待检测设备2的位置关系、距离、待检测设备2的形状和局部放电源21的位置，均只是示意性的，不作具体限定。
S4：开启多路高频信号接收装置，接收预设时间段内待检测设备上的电信号。
S5：根据每个高频信号接收器接收到的电信号，得到每个高频信号接收器在预设时间段内接收到的电信号能量累积曲线。
S5，根据每个高频信号接收器接收到的电信号，得到每个高频信号接收器在预设时间段内接收到的电信号能量累积曲线，包括：
S51：电信号为电磁波信号；利用高频信号接收器，将每个高频信号接收器接收到的电磁波信号转换为电压值。
当高频信号接收到的电信号为电磁波信号时，电磁波信号经过相应处理可以得到对应的电压值。
S52：根据电压值，按照下式计算第i个高频信号接收器在预设时间段t内接收到的电信号能量累积值Ei：
Figure BDA0002427041870000041
其中，i为高频信号接收器的编号，n为位于圆周上的高频信号接收器的数量，t为预设时间段，t是任意正整数，k为预设时间段t内的任意单位时刻，Uk为第i个高频信号接收器在k时刻接收到的电压值。
S53：根据第i个高频信号接收器在预设时间段t内接收到的电信号能量累积值Ei，绘制第i个高频信号接收器在预设时间段t内接收到的电信号能量累积曲线。
预设时间段t可以根据实际情况进行设定，t取任意正整数，k是预设时间段t内的任意单位时刻，预设时间段t的单位可以根据具体需要进行设定，可以是纳秒、秒、分等，本申请不作具体限定。
本实施例提供的每个高频信号接收器在预设时间段内接收到的电信号能量累积值Ei的计算方式，是基于单位时刻k内的电压值Uk来计算预设时间段内的能量累积值Ei。当单位时刻k内接收到多个电压值时，Uk为多个电压值的总和。
第i个高频信号接收器在预设时间段t内接收到的电信号能量累积值Ei还可以按照下式计算：
Figure BDA0002427041870000042
其中，i为高频信号接收器的编号，t为预设时间段，t是任意正整数，k为预设时间段t内的任意单位时刻，n为位于圆周上的高频信号接收器的数量，Ek为第i个高频信号接收器在k时刻接收到的能量值；
根据第i个高频信号接收器在k时刻接收到的第j个的电压值，按照下式计算第i个高频信号接收器在k时刻接收到的能量值Ek：
Figure BDA0002427041870000043
其中，Uj为第i个高频信号接收器在k时刻接收到的第j个的电压值，M为第i个高频信号接收器在k时刻接收到的电压值的总数，t为预设时间段，t是任意正整数，k为预设时间段t内的任意单位时刻，Ek为第i个高频信号接收器在k时刻接收到的能量值。
本实施例提供的每个高频信号接收器在预设时间段t内接收到的电信号能量累积值Ei的计算方式，是基于单位时刻内k的能量值Ek来计算预设时间段内的能量累积值Ei单位时刻内k的能量值Ek，是基于对k时刻接收到的所有电压值的平方求和得到。
S6：根据每个高频信号接收器的电信号能量累积曲线，判断电信号能量累积曲线斜率最大处对应的时间点为每个高频信号接收器接收到放电信号的放电时间点。
S6，根据每个高频信号接收器的电信号能量累积曲线，判断电信号能量累积曲线斜率最大处对应的时间点为每个高频信号接收器接收到放电信号的放电时间点，包括：
S61：根据第i个高频信号接收器的电信号能量累积曲线，得到电信号能量累积曲线的最大斜率；
S62：根据第i个高频信号接收器的所述最大斜率，得到与最大斜率对应的时间点，判断时间点为第i个高频信号接收器接收到放电信号的放电时间点Ti。
如图2所示，当在预设时间段t内，待检测设备2上存在局部放电源21时，第i个高频信号接收器在预设时间段t内接收到的电压值会在局部放电发生的时刻大幅度升高，同时电信号能量累计值也随即大幅度升高。图3为第i个高频信号接收器在预设时间段t内接收到的电压值与时间的关系曲线；图4为第i个高频信号接收器在预设时间段t内接收到的电信号能量累积曲线。如图3和图4所示，在Ti时刻，局部放电源21发生放电，第i个高频信号接收器在预设时间段t内接收到的电压值Uk大幅度升高，电信号能量累计值Ei也随即大幅度升高，Ti为放电时间点。
显而易见的是，当第i个高频信号接收器在预设时间段t内接收到的电压值与时间的关系曲线和第i个高频信号接收器在预设时间段t内接收到的电信号能量累积曲线上均未出现电压值和电信号能量累积值的大幅度升高时，证明，待检测设备未发生局部放电。
S7：根据每个高频信号接收器的放电时间点，得到位于圆周上的每个高频信号接收器与位于圆心上的高频信号接收器的放电时间差。
S7，根据每个高频信号接收器的放电时间点，得到位于圆周上的每个高频信号接收器与位于圆心上的高频信号接收器的放电时间差，包括：
规定i＝1时，T1为位于圆心上的高频信号接收器的放电时间点；根据位于圆周上的第p个高频信号接收器的放电时间点Tp和位于圆心上的高频信号接收器的放电时间点T1，按照下式计算位于圆周上的第p个高频信号接收器与位于圆心上的高频信号接收器的放电时间差τp：
τp＝Tp-T1,p＝1,2,3…n，
其中，p为位于圆周上的高频信号接收器的编号，n为位于圆周上的高频信号接收器的数量，T1为位于圆心上的高频信号接收器的放电时间点，τp为位于圆周上的第p个高频信号接收器与位于圆心上的高频信号接收器的放电时间差。
便于理解和清楚的描述，规定i＝1时，T1为位于圆心上的高频信号接收器的放电时间点，Tp为位于圆周上的第p个高频信号接收器的放电时间点。
S8：在球坐标系里，根据每个放电时间差、电信号在空气中传播的速度、位于圆周上的每个高频信号接收器的坐标，得到待检测设备局部放电源位置的坐标。
S8，在球坐标系里，根据每个放电时间差、电信号在空气中传播的速度、位于圆周上的每个高频信号接收器的坐标，得到待检测设备局部放电源位置的坐标，包括：
在所述球坐标系里，根据位于圆周上的第p个高频信号接收器与位于圆心上的高频信号接收器的放电时间差τp、电信号在空气中传播的速度c、圆周上的第p个高频信号接收器的方位角
Figure BDA0002427041870000061
和预设半径角r，按照下式计算待检测设备局部放电源位置的坐标(R,α,
Figure BDA0002427041870000062
)：
Figure BDA0002427041870000063
Figure BDA0002427041870000064
Figure BDA0002427041870000065
其中，R为在球坐标系里待检测设备局部放电源位置与圆心的距离，α为在球坐标系里待检测设备局部放电源位置的仰角，
Figure BDA0002427041870000066
为在球坐标系里待检测设备局部放电源位置的方位角，τp为位于圆周上的第p个高频信号接收器与位于圆心上的高频信号接收器的放电时间差，c为电信号在空气中传播的速度，r为预设半径，
Figure BDA0002427041870000067
为在球坐标系里圆周上的第p个高频信号接收器的方位角，p为位于圆周上的高频信号接收器的编号，n为位于圆周上的所述高频信号接收器的数量。
结合图2所示，利用信号接收时间差结合球坐标系，根据位于圆周02上的第p个高频信号接收器1与位于圆心01上的高频信号接收器1的放电时间差τp、电信号在空气中传播的速度c、圆周上的第p个高频信号接收器的方位角
Figure BDA0002427041870000068
和预设半径角r，计算得到待检测设备2局部放电源21位置的坐标(R,α,
Figure BDA0002427041870000071
)。
本申请提供的一种局部放电源位置的检测方法，通过将多个高频信号接收器按照圆周阵列排布，并根据圆周阵列建立球坐标系；多个阵列排布的高频信号接收器可以精准的接收到局部放电源发出的放电信号，利用球坐标系的坐标表征各个高频信号接收器的位置和放电源位置更加精确，降低检测误差；绘制每个高频信号接收器接收到的电信号能量累积曲线，确定局部放电发生的放电时间；利用每个圆周上的高频信号接收器与圆心上的高频信号接收器接收到放电时间的差值和圆周上的高频信号接收器的坐标计算得到局部放电源位置的坐标。结合时间差和球坐标系计算局部放电源的坐标，计算过程简单，原理巧妙。通过坐标表征局部放电源的位置及精准又高效。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

Claims (6)

1.一种局部放电源位置的检测方法，其特征在于，包括：
将多个高频信号接收器设置在半径为预设半径的圆周上，并在所述圆周对应的圆心上设置一个所述高频信号接收器，以组建多路高频信号接收装置；
在所述多路高频信号接收装置内，以所述圆心为球心，建立球坐标系；
将所述多路高频信号接收装置固定在待检测设备的周边区域；
开启所述多路高频信号接收装置，接收预设时间段内所述待检测设备上的电信号；
根据每个所述高频信号接收器接收到的所述电信号，得到每个所述高频信号接收器在所述预设时间段内接收到的电信号能量累积曲线；
根据每个所述高频信号接收器的所述电信号能量累积曲线，判断所述电信号能量累积曲线斜率最大处对应的时间点为每个所述高频信号接收器接收到放电信号的放电时间点；
根据每个所述高频信号接收器的所述放电时间点，得到位于所述圆周上的每个所述高频信号接收器与位于所述圆心上的所述高频信号接收器的放电时间差；
在所述球坐标系里，根据每个所述放电时间差、所述电信号在空气中传播的速度、位于所述圆周上的每个所述高频信号接收器的坐标，得到所述待检测设备局部放电源位置的坐标。
2.根据权利要求1所述的局部放电源位置的检测方法，其特征在于，所述根据每个高频信号接收器接收到的电信号，得到每个高频信号接收器在预设时间段内接收到的电信号能量累积曲线，包括：
所述电信号为电磁波信号；利用所述高频信号接收器，将每个所述高频信号接收器接收到的电磁波信号转换为电压值；
根据所述电压值，按照下式计算第i个所述高频信号接收器在所述预设时间段t内接收到的电信号能量累积值Ei：
Figure FDA0002427041860000011
其中，i为所述高频信号接收器的编号，n为位于所述圆周上的所述高频信号接收器的数量，t为所述预设时间段，t是任意正整数，k为所述预设时间段t内的任意单位时刻，Uk为第i个所述高频信号接收器在k时刻接收到的所述电压值；
根据第i个所述高频信号接收器在所述预设时间段t内接收到的电信号能量累积值Ei，绘制第i个所述高频信号接收器在所述预设时间段t内接收到的电信号能量累积曲线。
3.根据权利要求1所述的局部放电源位置的检测方法，其特征在于，所述根据每个高频信号接收器接收到的电信号，得到每个高频信号接收器在预设时间段内接收到的电信号能量累积曲线，包括：
所述电信号为电磁波信号；利用所述高频信号接收器，将每个所述高频信号接收器接收到的电磁波信号转换为电压值；
根据所述电压值，按照下式计算第i个所述高频信号接收器在所述预设时间段t内接收到的电信号能量累积值Ei：
Figure FDA0002427041860000021
其中，i为所述高频信号接收器的编号，t为所述预设时间段，t是任意正整数，k为所述预设时间段t内的任意单位时刻，n为位于所述圆周上的所述高频信号接收器的数量，Ek为第i个所述高频信号接收器在k时刻接收到的能量值；
根据所述电压值，按照下式计算第i个所述高频信号接收器在k时刻接收到的能量值Ek：
Figure FDA0002427041860000022
其中，Uj为第i个所述高频信号接收器在k时刻接收到的第j个的电压值，M为第i个所述高频信号接收器在k时刻接收到的电压值的总数，t为所述预设时间段，t是任意正整数，k为所述预设时间段t内的任意单位时刻，Ek为第i个所述高频信号接收器在k时刻接收到的能量值；
根据第i个所述高频信号接收器在所述预设时间段t内接收到的电信号能量累积值Ei，绘制第i个所述高频信号接收器在所述预设时间段t内接收到的电信号能量累积曲线。
4.根据权利要求2或3所述的局部放电源位置的检测方法，其特征在于，所述根据每个高频信号接收器的电信号能量累积曲线，判断电信号能量累积曲线斜率最大处对应的时间点为每个高频信号接收器接收到放电信号的放电时间点，包括：
根据第i个所述高频信号接收器的所述电信号能量累积曲线，得到所述电信号能量累积曲线的最大斜率；
根据第i个所述高频信号接收器的所述最大斜率，得到与所述最大斜率对应的时间点，判断所述时间点为第i个所述高频信号接收器接收到放电信号的放电时间点Ti。
5.根据权利要求4所述的局部放电源位置的检测方法，其特征在于，所述根据每个高频信号接收器的放电时间点，得到位于圆周上的每个高频信号接收器与位于圆心上的高频信号接收器的放电时间差，包括：
规定i＝1时，T1为位于所述圆心上的所述高频信号接收器的所述放电时间点；根据位于所述圆周上的第p个所述高频信号接收器的所述放电时间点Tp和位于所述圆心上的所述高频信号接收器的所述放电时间点T1，按照下式计算位于所述圆周上的第p个所述高频信号接收器与位于所述圆心上的所述高频信号接收器的放电时间差τp：
τp＝Tp-T1,p＝1,2,3…n，
其中，p为位于所述圆周上的所述高频信号接收器的编号，n为位于所述圆周上的所述高频信号接收器的数量，T1为位于所述圆心上的所述高频信号接收器的所述放电时间点，τp为位于所述圆周上的第p个所述高频信号接收器与位于所述圆心上的所述高频信号接收器的放电时间差。
6.根据权利要求5所述的局部放电源位置的检测方法，其特征在于，所述在球坐标系里，根据每个放电时间差、电信号在空气中传播的速度、位于圆周上的每个高频信号接收器的坐标，得到待检测设备局部放电源位置的坐标，包括：
在所述球坐标系里，根据位于所述圆周上的第p个所述高频信号接收器与位于所述圆心上的所述高频信号接收器的放电时间差τp、所述电信号在空气中传播的速度c、所述圆周上的第p个所述高频信号接收器的方位角
Figure FDA0002427041860000031
和所述预设半径角r，按照下式计算所述待检测设备局部放电源位置的坐标
Figure FDA0002427041860000032
Figure FDA0002427041860000033
Figure FDA0002427041860000034
Figure FDA0002427041860000035
其中，R为在所述球坐标系里所述待检测设备局部放电源位置与所述圆心的距离，α为在所述球坐标系里所述待检测设备局部放电源位置的仰角，
Figure FDA0002427041860000036
为在所述球坐标系里所述待检测设备局部放电源位置的方位角，τp为位于所述圆周上的第p个所述高频信号接收器与位于所述圆心上的所述高频信号接收器的放电时间差，c为所述电信号在空气中传播的速度，r为所述预设半径，
Figure FDA0002427041860000037
为在所述球坐标系里所述圆周上的第p个所述高频信号接收器的方位角，p为位于所述圆周上的所述高频信号接收器的编号，n为位于所述圆周上的所述高频信号接收器的数量。
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