CN112557837B - 一种高压输电线放电部位实时检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一个实施例公开了一种高压输电线放电部位实时检测方法,包括:S10:在检测环境中布设能够检测到高压输电线放电电磁辐射信号的探测器组成的探测阵列;S20:探测器采集检测环境中的放电电磁辐射信号;S30:利用抗干扰方法对采集到的放电电磁辐射信号进行处理,判断所探测到的信号是否为雷电等干扰信号,从而对干扰信号进行排除;S40:对采集到的放电电磁辐射信号进行实时处理,计算出两个相邻探测器接收到放电电磁辐射信号的时间差,再利用放电部位检测方法对放电位置进行解算,确定放电部位。本发明利用多探测器组成的探测器阵列进行探测,能够识别出放电发生的具体位置,并且能够对闪电等干扰进行排除,具有抗干扰能力强、稳定性好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及高压输电线放电检测领域,更具体地,涉及一种高压输电线放电部位实时检测方法。
背景技术
随着社会的快速发展,人们对电能的需求越来越高,为了保证电能的高效传输,电力系统的输电线路电压不断提高,目前已经达到了特高压级别(1000kV以上),因此电气设备和输电线路附近的电场强度越来越强,在强电场作用下,电器设备绝缘中一些薄弱部分就会发生局部放电,同时当输电线路上局部电场的强度大于气体的电离强度时,就会发生电晕放电。据不完全统计,中国每年因为电晕放电而消耗的电能能够达到20.5亿kW·h。另外,如果放电发生后不及时进行处理,极易引起高压设备损坏,造成巨大安全隐患与经济损失。而高压输电线长度大,输电线上各个位置均有可能发生放电,对输电线每一个部分进行放电检测工作量巨大。因此,设计一种定位技术,可以根据放电信号的相关信息定位放电部位的准确位置,能够为高压输电线的检修提供方案,从而可以及时排除设备隐患,提高检修效率。
脉冲检测法是目前唯一有国际标准的局部放电检测方式,它是通过获取测量阻抗在耦合电容侧或通过Rogowski线圈从电力设备的中性点或接地点测取由于局部放电所引起的脉冲电流。脉冲电流法多应用于电气设备的出厂试验中,有学者将其应用于变压器等设备的在线检测,但该方法测量频率低、抗干扰能力弱,监测范围小,此外该方法无法对电晕放电进行检测。紫外成像法也是目前较为常用的检测方法,该方法主要是靠高压设备电气放电时产生的紫外信号,经过处理后与可见光影像重叠进行显示,能够达到确定电晕位置和强度的目的。该方法对放电部位定位准确,反应迅速,但成本非常高,监控范围小,无法实现对整个高压线路进行全天候实时检测。有学者提出利用红外成像技术对局部放电进行检测,但是这种方法只能检测出电气设备绝缘状态恶化比较严重的情况,同时受自然干扰比较严重,造成这种方法的误检率很高。另外有人开展了利用声信号对局部放电进行检测,但这种方法也存在抗干扰能力差等缺点。
高压输电线上产生的放电形式主要包括电晕放电、电弧放电和火花放电,放电电流通常呈现脉冲形式,放电过程中会在周围空间产生电磁辐射。已经有学者提出利用放电产生的电磁辐射信号实现对高压设备局部放电进行检测,其通过在不同的频带内的辐射信号对电晕放电与电弧放电进行区分,但是这种宽频带检测方法对高频传感器设计要求高,设备成本也非常高。高压输电线长度大,输电线上各个位置均有可能发生放电,对输电线每一个部分进行放电检测工作量巨大。因此,设计一种定位技术,可以根据放电信号的相关信息定位放电部位的准确位置,能够为高压输电线的检修提供方案,从而可以及时排除设备隐患,提高检修效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压输电线放电部位实时检测方法,利用多探测器组成的探测器阵列进行探测,各探测器协同配合,结合特定的方法能够识别出放电发生的具体位置,并且能够对闪电等干扰进行排除。
为达到上述目的,本发明提供以下方案:
本发明公开了一种高压输电线放电部位实时检测方法,包括:
S10:在检测环境中布设能够检测到高压输电线放电电磁辐射信号的探测器组成的探测阵列;
S20:探测器采集检测环境中的放电电磁辐射信号;
S30:利用抗干扰方法对采集到的放电电磁辐射信号进行处理,判断所探测到的信号是否为雷电等干扰信号,从而对干扰信号进行排除;
S40:对采集到的放电电磁辐射信号进行实时处理,计算出两个相邻探测器接收到放电电磁辐射信号的时间差,再利用放电部位检测方法对放电位置进行解算,确定放电部位。
在一个具体实施例中,所述步骤S10中所述的探测阵列至少由三个探测器组成,探测器在距高压输电线第一方向5m处沿平行于高压输电线的直线布设,每两个探测器之间的间隔为10m。
在一个具体实施例中,所述S30中抗干扰方法的步骤为:
当所述探测阵列探测到放电电磁辐射信号时,判定放电发生在最先接收到信号的两个探测器之间的区域;
记录最先接收到放电电磁辐射信号的探测器与相邻两个探测器接收到放电电磁辐射信号的时间差;
利用探测器接收到放电电磁辐射信号的时间差计算并判断是否为干扰信号,判断准则如下:
a、b、c为三个依次布设的探测器,a与b相邻,b与c相邻。探测器a、b是首先接收到信号的两个探测器,且b是最先接收到信号的探测器;
当所述探测阵列检测到放电电磁辐射信号时,若放电电磁辐射信号满足下述条件则判定为是放电电磁辐射信号,否则为干扰信号,
其中,
h:输电线与探测器之间的高度差;
d:两个相邻探测器之间的距离差;
Δtab:a、b两个探测器探测到放电电磁辐射信号的时间差,a、b为相邻布设的两个探测器;
Δtbc:b、c两个探测器探测到放电电磁辐射信号的时间差,b、c为相邻布设的两个探测器;
C:光速。
在一个具体实施例中,所述S40中放电部位检测方法为:
当判断探测到的放电电磁辐射信号不是干扰信号时,根据放电电磁辐射信号到两个探测器的时间差计算出放电部位的坐标,
坐标系以探测器a、b的连线中点为坐标原点,则探测器a、b的坐标分别为(xa,ya)、(xb,yb),xa=xb=d/2、ya=yb=0。
在一个具体实施例中,所述探测器能够在电晕放电、电弧放电和火花放电三种放电形式产生的电磁辐射场的共有频率范围内对三种放电电磁辐射信号进行探测。
在一个具体实施例中,所述探测器阵列中各探测器之间能够保持同步通信,各探测器既能够作为识别其所在区域高压输电线的放电部位,同时也能够协助相邻探测器排除雷电等干扰信号。
在一个具体实施例中,所述放电电磁辐射信号是每个时刻探测阵列获取的放电电磁辐射信号电压值。
本发明有益效果:
1、本发明的一种高压输电线放电部位实时检测方法可以通过放电辐射场探测器对高压输电线放电现象进行实时探测,可应用在高压设备、高压输电线放电状态的检测。
2、本发明的一种高压输电线放电部位实时检测方法,由于利用了多探测器组成的探测器阵列进行探测,各探测器协同配合,结合特定的方法能够识别出放电发生的具体位置,并且能够对闪电等干扰进行排除,具有抗干扰能力强、稳定性好的特点。
附图说明
图1是本发明一个实施例一种高压输电线放电部位实时检测方法中探测阵列布设示意图;
具体实施方式
为使本发明的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明的一个实施例提供了一种高压输电线放电部位实时检测方法,这里所述的高压包括:根据输送电能距离的远近,采用不同的高电压,从我国现在的电力情况来看,送电距离在200~300公里时采用220千伏的电压输电;在100公里左右时采用110千伏;50公里左右采用35千伏;在15公里~20公里时采用10千伏,有的则用6600伏,输电电压在110千伏以上的线路,称为超高压输电线路。在远距离送电时,我国还有500千伏的超高压输电线路。
进一步地,所述方法包括:
S10:在检测环境中布设能够检测到高压输电线放电电磁辐射信号的探测器组成的探测阵列;
S20:探测器采集检测环境中的放电电磁辐射信号;
S30:利用抗干扰方法对采集到的放电电磁辐射信号进行处理,判断所探测到的信号是否为雷电等干扰信号,从而对干扰信号进行排除;
S40:对采集到的放电电磁辐射信号进行实时处理,计算出两个相邻探测器接收到放电电磁辐射信号的时间差,再利用放电部位检测方法对放电位置进行解算,确定放电部位。
在一个具体实施例中,如图1所示,所述步骤S10中所述的探测阵列至少由三个探测器组成,图中以四个为例,探测器在距高压输电线第一方向,即正下方5m处沿平行于高压输电线的直线布设,高压输电线位于空中,所述探测器安装在地面搭设的支架上,支架最高点放置探测器,每两个探测器之间的间隔为10m。
在一个具体实施例中,所述S30中抗干扰方法的步骤为:
当所述探测阵列探测到放电电磁辐射信号时,判定放电发生在最先接收到信号的两个探测器之间的区域;
记录最先接收到放电电磁辐射信号的探测器与相邻两个探测器接收到放电电磁辐射信号的时间差;
利用探测器接收到放电电磁辐射信号的时间差计算并判断是否为干扰信号,判断准则如下:
a、b、c为三个依次布设的探测器,a与b相邻,b与c相邻。探测器a、b是首先接收到信号的两个探测器,且b是最先接收到信号的探测器;
当所述探测阵列检测到放电电磁辐射信号时,若放电电磁辐射信号满足下述条件则判定为是放电电磁辐射信号,否则为干扰信号,
其中,
h:输电线与探测器之间的高度差;
d:两个相邻探测器之间的距离差;
Δtab:a、b两个探测器探测到放电电磁辐射信号的时间差,a、b为相邻布设的两个探测器;
Δtbc:b、c两个探测器探测到放电电磁辐射信号的时间差,b、c为相邻布设的两个探测器;
C:光速。
在一个具体实施例中,所述S40中放电部位检测方法为:
当判断探测到的放电电磁辐射信号不是干扰信号时,根据放电电磁辐射信号到两个探测器的时间差计算出放电部位的坐标,
坐标系以探测器a、b的连线中点为坐标原点,则探测器a、b的坐标分别为(xa,ya)、(xb,yb),xa=xb=d/2、ya=yb=0。
在一个具体实施例中,所述探测器能够在电晕放电、电弧放电和火花放电三种放电形式产生的电磁辐射场的共有频率范围内对三种放电电磁辐射信号进行探测。
在一个具体实施例中,所述探测器阵列中各探测器之间能够保持同步通信,各探测器既能够作为识别其所在区域高压输电线的放电部位,同时也能够协助相邻探测器排除雷电等干扰信号。
在一个具体实施例中,所述放电电磁辐射信号是每个时刻探测阵列获取的放电电磁辐射信号电压值。
在一个具体实施例中,如图1所示,以2号和3号探测器之间的输电线部位出现放电电磁辐射信号为例,放电部位的坐标位置可以表示为:
式中C为光速,Δt23为2号和3号探测器探测到放电电磁辐射信号的时间差,h为输电线与探测器之间的高度差,d为2号探测器和3号探测器之间的距离差;
在一个具体实施例中,通过相邻传感器检测到放电电磁辐射信号的时刻及幅值对雷电等外部干扰进行排除。
具体方法为:当放电电磁辐射信号到2号探测器、3号探测器的时间差为Δt23时,利用放电部位检测方法可算出放电点位于点,但如果该电磁辐射源不是该高压输电线放电产生,例如电磁辐射源为B点处的一个强电磁脉冲干扰时,B点到2号探测器、3号探测器的距离差同样为L=C·Δt23,那么仅依靠定位方法将会造成虚警。类似B点的情况,当2号探测器、3号探测器接收到信号时间差为Δt23时,在以2号探测器、3号探测器位置为焦点,以L=C·Δt23为距离差的曲面上的点均有可能是干扰点(当Δt23>0时为双曲面的右侧曲面,当Δt23<0时为双曲面的左侧曲面)。针对这种情况,可以利用相邻探测器配合工作,排除外界干扰信号。假设在B点出现了一个瞬时的电磁干扰,则电磁辐射信号到达探测器2、3的时间差为Δt23,通过放电部位检测方法计算出放电点位于A点。由于Δt23>0可判断出电磁辐射源距离探测器3比较近,选择探测器4作为辅助判断探测器。如果电磁辐射源为A点放电点,能够计算出电磁辐射信号到达探测器3、4的时间差为:
如果Δt′34≠Δt34,那么认为本次探测到的信号为干扰信号。这种方法同样能够排除雷电产生的干扰。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定,对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动,这里无法对所有的实施方式予以穷举,凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (6)
1.一种高压输电线放电部位实时检测方法,其特征在于,包括:
S10:在检测环境中布设能够检测到高压输电线放电电磁辐射信号的探测器组成的探测阵列;
S20:探测器采集检测环境中的放电电磁辐射信号;
S30:利用抗干扰方法对采集到的放电电磁辐射信号进行处理,判断所探测到的信号是否为雷电干扰信号,从而对干扰信号进行排除;
S40:对采集到的放电电磁辐射信号进行实时处理,计算出两个相邻探测器接收到放电电磁辐射信号的时间差,再利用放电部位检测方法对放电位置进行解算,确定放电部位;
所述S30中抗干扰方法的步骤为:
当所述探测阵列探测到放电电磁辐射信号时,判定放电发生在最先接收到信号的两个探测器之间的区域;
记录最先接收到放电电磁辐射信号的探测器与相邻两个探测器接收到放电电磁辐射信号的时间差;
利用探测器接收到放电电磁辐射信号的时间差计算并判断是否为干扰信号,判断准则如下:
a、b、c为三个依次布设的探测器,a与b相邻,b与c相邻,探测器a、b是首先接收到信号的两个探测器,且b是最先接收到信号的探测器;
当所述探测阵列检测到放电电磁辐射信号时,若放电电磁辐射信号满足下述条件则判定为是放电电磁辐射信号,否则为干扰信号,
其中,
h:输电线与探测器之间的高度差;
d:两个相邻探测器之间的距离差;
Δtab:a、b两个探测器探测到放电电磁辐射信号的时间差,a、b为相邻布设的两个探测器;
Δtbc:b、c两个探测器探测到放电电磁辐射信号的时间差,b、c为相邻布设的两个探测器;
C:光速。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S10中所述的探测阵列至少由三个探测器组成,探测器在距高压输电线第一方向5m处沿平行于高压输电线的直线布设,每两个探测器之间的间隔为10m。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述探测器能够在电晕放电、电弧放电和火花放电三种放电形式产生的电磁辐射场的共有频率范围内对三种放电电磁辐射信号进行探测。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述探测器阵列中各探测器之间能够保持同步通信,各探测器既能够作为识别其所在区域高压输电线的放电部位,同时也能够协助相邻探测器排除雷电干扰信号。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述放电电磁辐射信号是每个时刻探测阵列获取的放电电磁辐射信号电压值。
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