CN115421004A - 一种手持便携式局部放电巡检定位装置及局部放电巡检方法 - Google Patents

一种手持便携式局部放电巡检定位装置及局部放电巡检方法 Download PDF

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冯新岩
赵廷志
孙佑飞
李承振
王文森
薛帅
刘晗
朱文兵
李�杰
崔勇
张海杰
张明兴
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State Grid Corp of China SGCC
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Super High Voltage Co Of State Grid Shandong Electric Power Co
State Grid Corp of China SGCC
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    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials

Abstract

本发明公开了一种手持便携式局部放电巡检定位装置及局部放电巡检方法，涉及电力设备绝缘缺陷故障诊断技术领域，所述定位装置由两台相同的特高频传感器和一台手持式局放智能定位终端组成，特高频传感器和手持式局放智能定位终端通过同轴线缆连接；所述特高频传感器为信号接收器，用于接收信号；用两个传感器可以直接对GIS设备内部的局部放电点进行定位；该装置为手持式仪器，操作便捷，使用起来方便、快捷，操作人员可以根据需要测量在电力设备的多个位置采集局部放电特高频信号，通过计算出GIS设备内部局部放电的位置与便携式定位装置中两个特高频传感器之间的距离，从而可以定位出GIS设备内部局部放电的位置。

Description

一种手持便携式局部放电巡检定位装置及局部放电巡检方法
技术领域
本发明涉及电力设备绝缘缺陷故障诊断技术领域，具体说是一种手持便携式局部放电巡检定位装置及局部放电巡检方法。
背景技术
随着我国电力系统规模的不断扩大，电网的安全可靠运行对于我国国民经济的稳定发展起着至关重要的作用。电网内的大型电力设备的可靠性与电网的安全稳定运行息息相关，因此对大型电力设备进行定期、全面的运行健康程度的检查和维护十分重要。
绝缘缺陷是影响电力设备健康状态的常见因素，因为设备在生产、运输、安装和运行过程中，由于外界或自身因素可能会产生毛刺尖端、气隙、悬浮电位金属微粒等绝缘缺陷，可能会诱发局部放电并加速影响绝缘健康水平。局部放电既是引起绝缘劣化的主要因素，也是绝缘劣化的主要表现方式。目前对局部放电严重程度的评估和定位已有较多研究，其中，对局部放电源的准确定位能及时判断缺陷是否存在并找出绝缘缺陷存在的位置，并基于此进一步进行放电类型的诊断，有助于及时遏制住故障的发展并避免事故的发生。针对局部放电的定位，目前对GIS、变压器等具体设备进行局部放电定位的方法主要包括超声波定位方法、电气定位法和特高频电磁波定位法等方法。90年代中后期以来，局部放电特高频检测技术迅速发展并逐步在工程中取得了大量的成果，特高频局部放电检测技术由于其灵敏度高、检测范围大、能实现定位等优点，近年来得到了广泛应用，从GIS设备，到变压器、开关柜、电缆终端等，均有成功检测出缺陷的案例。加强特高频局部放电检测技术推广应用，对保证电力系统安全运行具有重要意义。
特高频时差定位法基于距离放电源不同位置和距离传感器检测到的时域信号的时间差来进行定位，时差定位法可以适用于采用高速数字信号处理器的带电检测装置中。将传感器分别放置在GIS设备上相邻的测量点，通过计算放电检测信号的时差计算局部放电源位置。特高频定位法近几年来在国内外都得到较多的关注，局部放电特高频信号的检测技术发展也为进一步解决局部放电的定位问题带来了新的契机。但由于局部放电特高频信号存在噪声干扰较大、信号信噪比低、定位不准确等问题，在信号处理方面依然面临挑战；此外，目前很多局部放电的定位装置体积较大且不便于携带，检测流程较为繁琐。
因此，基于特高频方法对设备内局部放电缺陷具体位置的定位算法还需进一步优化，也需要开发一种将特高频传感器与信号处理装置集成于一体的便携式局部放电定位装置，实现技术人员手持该装置就能进行快速准确的局部放电源定位。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种手持便携式局部放电巡检定位装置及局部放电巡检方法，该装置基于特高频局部放电信号的时差分析，可以实现对电力设备的局部放电快捷方便的定位。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种手持便携式局部放电巡检定位装置，由两台相同的特高频传感器和一台手持式局放智能定位终端组成，特高频传感器和手持式局放智能定位终端通过同轴线缆连接；所述特高频传感器为信号接收器，用于接收信号；所述手持式局放智能定位终端 B内包含高速数字信号处理器，用于信号处理。
优选的，所述特高频传感器由以下结构组成：信号耦合天线、传感器外壳和BNC 接头；信号耦合天线用于接收GIS设备内部的电磁波信号，再通过BNC接头传输给终端设备，所述传感器外壳由金属材料制成；传感器外壳为信号耦合天线和BNC接头的载体，同时还起到屏蔽外部干扰信号的作用；
所述信号耦合天线包括介质基板，天线贴片附着于介质基板的表面；所述天线贴片的材料为铜，由两个相同的类8字圆环构成，所述类8字圆环为一大一小两个圆环连接在一起，对称分布在介质基板的表面上，其中大圆环在外侧，两个小圆环上分别有一个贯穿介质基板的焊接孔；所述介质基板的材料为环氧树脂板；所述信号耦合天线与BNC接头之间用同轴线缆连接，同轴线缆的一端与焊接孔焊接在一起，另一端与BNC接头连接。
优选的，所述传感器外壳为长方体结构，其中一个端面设计成圆弧形状，圆弧的两端各延伸出一段类似翅膀状的结构，上面各有两个螺纹孔，当传感器需要长时间固定在GIS设备盆式绝缘子上的时候，用来固定绑带，传感器外壳内部是一个中空的腔体，圆弧端面上为腔体的开口侧，腔体内部有一个台阶，信号耦合天线安放在台阶上，天线贴片对着腔体的开口侧，安放好后在信号耦合天线的表面上浇灌环氧树脂胶，对信号耦合天线进行固定和保护，传感器外壳中与圆弧端面对应的另一个端面上，有一个正方形的凸台，凸台上有一个圆形通孔，围绕圆孔是四个螺纹孔，BNC接头安装在凸台上，BNC接头的芯穿过圆孔位于传感器外壳的内部腔体中，利用同轴线缆与信号耦合天线连接在一起，再利用四个螺纹孔对其进行固定。
优选的，所述手持式局放智能定位终端由以下部件组成：一个设备外壳，盖子，两个BNC-SMA接头，一块集成电路板，触摸式操作屏幕，电池支撑板，电池，电源开关，充电口，充电指示灯；整体外形为T字形，上半部分大，下半部分小，方便手持，两个BNC-SMA接头中SMA一端与集成电路板连接，BNC一端与两个特高频传感器连接，用来传输特高频传感器接收到的信号，集成电路板把接收到的信号经过分析处理后，把测试结果显示在触摸式操作屏幕上，电源开关控制整个设备的开关，电池给整个设备进行供电，充电口给电池进行充电，充电指示灯则显示电池是否充满。
优选的，所述设备外壳整体形状为T字形，上半部分的尺寸宽，用来安放触摸式操作屏幕，下半部分为手柄部分，尺寸较窄，方便手握，外壳内部是一个跟外部形状相同的中空腔体，上半部分腔体的四个角上是四个沉头通孔，手柄部分腔体中在靠近尾部的位置上有两个较大的U形凸起，呈左右分布，与腔体两边的侧壁连接成一体，高度与腔体高度相同，上面是两个沉头通孔，沉头孔和沉头孔的方向是从外壳的底部到腔体开口方向，作用是固定盖子，上半部分腔体中，在横向的中心线上有两个较小的U形凸起，呈左右分布，与腔体两边的侧壁连接成一体，高度较低，上面是两个螺纹孔，手柄部分腔体内部，在纵向的中心线上，有两个立柱，呈上下分布，立柱的中心部位是两个螺纹孔，螺纹孔和螺纹孔的作用是固定集成电路板，外壳上半部分左右两边的侧壁上各有一个圆孔，围绕孔是四个螺纹孔，BNC-SMA接头的中心部位穿过孔后利用四个螺纹孔进行固定，外壳的底部侧壁上有一个螺纹孔，一个圆孔和一个沉头孔，螺纹孔用来安装电源开关，圆孔用来安装充电指示灯，沉头孔用来安装充电口。
优选的，盖子的整体外形与外壳相同，内部是一个腔体，腔体形状与外壳的内部腔体相同，上半部分腔体的四个角上是四个螺纹孔，手柄部分腔体中在靠近尾部的位置上有两个较大的U形凸起，呈左右分布，与腔体两边的侧壁连接成一体，高度与腔体高度相同，上面是两个螺纹孔，上半部分腔体中，在横向的中心线上有两个较小的U形凸起，呈左右分布，与腔体两边的侧壁连接成一体，高度较低，上面是两个螺纹孔，用来安装触摸式操作屏幕，两个螺纹孔之间是一个较大的方形孔，触摸式操作屏幕安装好以后，屏幕部分位于方形孔内，可以对屏幕进行操作，盖子的外部，围绕方形孔是一圈方形环状凸起，对触摸式操作屏幕进行保护。
优选的，所述集成电路板的外形轮廓与传感器外壳的内腔体一致，为T型，上半部分宽度大，下半部分宽度小，上半部分横向中心线上有两个圆孔，呈左右分布，下半部分纵向中心线上有两个圆孔，呈上下分布，其中孔用螺钉进行固定，而孔用一定高度的六角铜柱进行固定，铜柱的上部安装电池支撑板，电池支撑板是一块较薄的环氧树脂板，形状为长方形，上面有两个埋头孔，与两个六角铜柱对应，用平头螺钉固定，电池的形状为方形，安放在电池支撑板的上表面，当盖子盖紧后，把电池压紧，使其固定在外壳内部。
本发明还包括手持便携式局部放电巡检定位装置进行局部放电巡检定位的方法，包括以下步骤：
S1.利用特高频传感器(A)采集特高频局部放电信号；
S2.信号传输至手持式局放智能定位终端(B)后，基于经验模态分解法对局部放电特高频信号进行信号处理；
S2.1.使用三次函数曲线穿过原始局部放电信号r0(t)＝S(t)树的极值点，得到该信号的上下包络线，通过局部极大值点的函数产生上包络线，通过局部极小值点的函数产生下包络线；
S2.2.第一步完成之后得到了上下包络
线，计算上包络线和下包络线在每一个时刻的均值，通过均值的函数定义为均值包络线mi(t)；
S2.3.用原始信号St减去均值的包络线mi(t)，可以得到中间的信号曲线li(t)；
S2.4.每一个本征模态函数都得符合上述的两个限制条件，所以需要对中间信号验证两个条件，若满足条件，一个本征模态函数imfi(t)成功分离，使用原始信号去除该imfi(t)，即减去该本征模态函数，得到剩余其他本征模态分量的组合ri(t)，对ri(t)使用步骤S2.1～S2.4，若得到的中间信号不满足本征模态函数的两个限制条件，则进行步骤S2.5；
S2.5.若该信号不满足两个限制条件，则说明该信号的没有完全提炼出其中的本征模态函数分量，接下来重新把ri(t)定义为原始信号，继续使用三次函数拟合上下包络线，对上下包络线的每一个时刻计算均值，根据均值拟合出均值包络线mi+1(t)；
S2.6.用ri(t)减去均值包络线mi+1(t)得到中间信号li+1(t)，检验该信号是否满足本征模态函数的两个限制条件，若满足，则该信号为一个本征模态函数imfi(t)，若不满足两个限制条件则继续进行步骤5～6，直到所有的本征模态函数分解完毕或者达到停止条件；
对于停止条件，可以使用标准差Sd来控制：
Figure RE-RE-GDA0003922326480000051
其中lj(t)为待确定模态分量，Sd一般取值范围为0.2到0.3之间。其中一个完整的原始信号通过以上分解可以得到关于原始信号l(t)的表示形式如公式所示：
Figure RE-RE-GDA0003922326480000052
分解后得到的第i个本征模态函数可以由imfi(t)表示，分解原始信号得到所有的IMF分量之后，剩余分量由rn(t)代表；
S3.利用自适应噪声完备集合经验模态分解实现局部放电特高频信号去噪；
S4.利用时频域变换得到频域相关性函数，并实现信号时差的测量。
优选的，步骤S3包括以下步骤：
S3.1.在原特高频局部放电信号S(t)中加入正负成对的幅值为a的零均值单位方差白噪声：
S′(t)＝S(t)+(-1)qani(t)
式中，q为当前信号点的序列数，ni(t)为第i次CEEMDAN分解所添加的白噪声；
对S'(t)进行N次EMD分解，即可得到N个第一阶分量
Figure RE-RE-GDA0003922326480000061
和剩余残差
Figure RE-RE-GDA0003922326480000062
Figure RE-RE-GDA0003922326480000063
再对N个
Figure RE-RE-GDA0003922326480000064
求集成均值，即可得到最后的第一阶分量
Figure RE-RE-GDA0003922326480000065
Figure RE-RE-GDA0003922326480000066
易得最终第一残差：
Figure RE-RE-GDA0003922326480000067
S3.2.在r1(t)中加入经EMD分解的正负成对的幅值相同的零均值单位方差白噪声并再次对其进行N次EMD分解，得到第二阶分量
Figure RE-RE-GDA0003922326480000068
和剩余残差
Figure RE-RE-GDA0003922326480000069
Figure RE-RE-GDA00039223264800000610
对N个求集成均值得到最后的第二阶分量IMF2(t)：
Figure RE-RE-GDA00039223264800000611
同理，最终第二残差为：
Figure RE-RE-GDA00039223264800000612
S3.3.重复m次步骤S3.1和S3.2直到信号无法继续分解，即可求得第m阶
Figure RE-RE-GDA00039223264800000613
的分量和最终残差R(t)，则原信号可表示为：
Figure RE-RE-GDA00039223264800000614
通常来说，特高频局部放电带噪信号经CEEMDAN分解后，噪声主要集中在高频IMF分量中，因此最简单的去噪方法就是直接去除高频IMF分量，重构剩余的IMF分量，即可得到去噪信号。
优选的，步骤S4包括以下步骤：基于时频域变换对局部放电时域信号进行分析，通过FFT得到两组信号的互相关性，进一步进行IFFT变换得到所求时差；
通过互相关是两个信号相似性的量度，在频域实现两路信号的互相关运算的过程。假定步骤S1-S3得到的待分析信号为s(t)，则两个通道接收的信号分别为∶
x1(t)＝s(t)
x2(t)＝s(t-Δt)
其中，t为时间自变量，Δt为待求量，即两个信号之间的时差；
X1(f)＝FFT(x1(t))＝FFT(s(t))＝S(f)
Figure RE-RE-GDA0003922326480000071
FFT符号表示对信号进行FFT变换，得到频域信号X1(f)和X2(f)，f为频域自变量，N表示周期中的点数个数；
对信号的自相关性和互相关性分别进行求解，并对结果进行IFFT变换；通过自相关性和互相关性的定义可以看出，自相关函数x(t)在t＝0处取得最大值，而互相关函数y(t)则是在t＝N-Δt处获得最大值；
Figure RE-RE-GDA0003922326480000073
Figure RE-RE-GDA0003922326480000072
x(t)＝IFFT(X(f))
y(t)＝IFFT(Y(f))＝x[＜t+Δt＞N]
利用频域实现两路信号的互相关运算，可以通过计算得到两路信号的时差，进一步基于两列信号的时间差，求得局部放电特高频信号源之间的欧氏距离。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明的手持便携式局部放电巡检定位装置，用两个传感器可以直接对GIS设备内部的局部放电点进行定位；该装置为手持式仪器，操作便捷，使用起来方便、快捷，操作人员可以根据需要测量在电力设备的多个位置采集局部放电特高频信号，通过计算出GIS设备内部局部放电的位置与便携式定位装置中两个特高频传感器之间的距离，从而可以定位出GIS设备内部局部放电的位置；
本发明的局部放电巡检方法，基于到达放置于不同位置的传感器的时差来进行定位，传感器无需侵入设备内部即可实现局部放电时差的测量，成本较低且实现简便，算法简洁高效。能定位终端(B)所使用的定位方法基于EMD和CEEMDAN算法对特高频传感器接收到的局部放电特高频信号进行处理，自适应地把信号的局部性质划分成不同的本征模态函数，最终实现白噪声去除，最终将去噪后的信号进行FFT频域自相关算法得到频域相关性函数，最终计算得出局部放电特高频信号的时差，并基于时差数值对局部放电位置进行有效定位。
本发明的局部放电巡检方法，首先，分解得到的本征模态函数是独一无二的，且基于X轴上下对称，所以本征模态函数有的表现出线性，有的表现出非线性，复杂信号的产生也是基于不同的本征模态函数的组合；其次，采用自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)，是由EMD原理的基础上改进而来。EMD将信号自适应的分解为多个不同频率的IMF，但会产生模态混叠效应，从而使部分IMF失去意义。CEEMDAN通过在IMF中自适应添加高斯白噪声来解决此问题，研究证明该方法有效削弱了模态混叠问题，重构误差可忽略不计。
附图说明
图1是特高频传感器整体的结构示意图；
图2是特高频传感器整体另一角度的结构示意图；
图3是特高频传感器的信号耦合天线结构示意图；
图4是特高频传感器外壳的结构示意图；
图5是另一角度特高频传感器外壳的结构示意图；
图6是特高频传感器所用的BNC样式示意图；
图7是手持式局放智能定位终端整体的结构示意图；
图8是手持式局放智能定位终端的内部器件安装示意图；
图9是手持式局放智能定位终端的内部器件另一角度的安装示意图；
图10是手持式局放智能定位终端外壳的结构示意图；
图11是另一角度手持式局放智能定位终端外壳的结构示意图；
图12是手持式局放智能定位终端盖子结构的安装示意图；
图13是触摸式操作屏幕安装在手持式局放智能定位终端盖子结构的示意图；
图14是方形环状凸起安装后触摸式操作屏幕的结构示意图；
图15是手持式局放智能定位终端所用的集成电路板安装示意图；
图16是手持式局放智能定位终端所用的BNC-SMA接头样式示意图。
图17为理想局部放电仿真信号图；
图18为添加噪声后的局部放电仿真信号图；
图19为EMD分解处理后得到的信号图；
图20为未经过CEEMDAN处理内部无局部放电时的信号图；
图21为CEEMDAN处理后内部无局部放电时的信号图；
图22为未经过CEEMDAN处理出现局部放电时的信号图；
图23为CEEMDAN处理出现局部放电时的信号图；
图24为双通道信号时域波形示意图；
图25为互相关函数图；
附图标记：A-1为信号耦合天线，A-2为传感器外壳，A-3为BNC接头；B-1为手持式局放智能定位终端的外壳，B-2为手持式局放智能定位终端的盖子，B-3为手持式局放智能定位终端所用的BNC-SMA接头，B-5为触摸式操作屏幕，B-8为电源开关，B-9为充电口，B-10为充电指示灯；B-4为集成电路板，B-6为电池支撑板， B-7为电池。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种手持便携式局部放电巡检定位装置及局部放电巡检方法，以下结合具体实施例来对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种手持便携式局部放电巡检定位装置，如图1、图2和图7所示，由两台相同的特高频传感器A和一台手持式局放智能定位终端B组成，特高频传感器A和手持式局放智能定位终端B通过同轴线缆连接；所述特高频传感器A为信号接收器，用于接收信号；所述手持式局放智能定位终端B内包含高速数字信号处理器，用于信号处理。测试时，两个特高频传感器A分别放置在GIS设备上相邻的两个盆式绝缘子上，当GIS设备内部有局部放电时，其产生的电磁波信号即可被二者同时接收到，然后通过同轴线缆传输给手持式局放智能定位终端B，手持式局放智能定位终端B 通过本发明涉及的定位算法对二者的信号进行分析处理后，会计算出GIS设备内部局部放电的位置与两个特高频传感器A之间的距离，从而可以直接定位出GIS设备内部局部放电的位置。
如图1和图2所示，所述特高频传感器A由以下结构组成：信号耦合天线A-1、传感器外壳A-2和BNC接头A-3；信号耦合天线A-1用于接收GIS设备内部的电磁波信号，再通过BNC接头A-3传输给终端设备，所述传感器外壳A-2由金属材料制成；传感器外壳A-2为信号耦合天线A-1和BNC接头A-3的载体，同时还起到屏蔽外部干扰信号的作用；使用时，传感器紧贴于GIS设备的盆式绝缘子上即可进行现场检测，如果需要长时间的在线监测，就用绑带(一定长度及宽度的结实一点的布带或金属带即可)把传感器捆绑固定于GIS设备的盆式绝缘子上即可。
如图3所示，所述信号耦合天线A-1包括介质基板A-1.3，天线贴片A-1.2附着于介质基板A-1.3的表面；所述天线贴片A-1.2的材料为铜，由两个相同的类8字圆环构成，所述类8字圆环为一大一小两个圆环连接在一起，对称分布在介质基板A-1.3 的表面上，其中大圆环在外侧，两个小圆环上分别有一个贯穿介质基板的焊接孔A- 1.1；所述介质基板A-1.3的材料为环氧树脂板；所述信号耦合天线A-1与BNC接头 A-3之间用同轴线缆连接，同轴线缆的一端与焊接孔A-1.1焊接在一起，另一端与 BNC接头A-3连接。
如图4和图5所示，所述传感器外壳A-2为长方体结构，其中一个端面设计成圆弧形状，圆弧的两端各延伸出一段类似翅膀状的结构，上面各有两个螺纹孔A-2.1，当传感器A需要长时间固定在GIS设备盆式绝缘子上的时候，用来固定绑带，传感器外壳A-2内部是一个中空的腔体A-2.2，圆弧端面上为腔体A-2.2的开口侧，腔体 A-2.2内部有一个台阶A-2.3，信号耦合天线A-1安放在台阶A-2.3上，天线贴片对着腔体A-2.2的开口侧，安放好后在信号耦合天线A-1的表面上浇灌环氧树脂胶，对信号耦合天线A-1进行固定和保护，传感器外壳A-2中与圆弧端面对应的另一个端面上，有一个正方形的凸台A-2.4，凸台A-2.4上有一个圆形通孔A-2.5，围绕圆孔A- 2.5是四个螺纹孔A-2.6，BNC接头A-3安装在凸台A-2.4上，BNC接头A-3的芯穿过圆孔A-2.5位于传感器外壳A-2的内部腔体中，利用同轴线缆与信号耦合天线A-1 连接在一起，再利用四个螺纹孔A-2.6对其进行固定。
特高频传感器A中，BNC接头A-3为市面上常用的接头，如图6所示，有一个正方形的法兰板，法兰板的四个角有四个固定孔，用来固定BNC接头A-3。
如图7、图8和图9所示，所述手持式局放智能定位终端B由以下部件组成：一个设备外壳B-1，盖子B-2，两个BNC-SMA接头B-3，一块集成电路板B-4，触摸式操作屏幕B-5，电池支撑板B-6，电池B-7，电源开关B-8，充电口B-9，充电指示灯 B-10；整体外形为T字形，上半部分大，下半部分小，方便手持，两个BNC-SMA 接头B-3中SMA一端与集成电路板B-4连接，BNC一端与两个特高频传感器A中 BNC接头A-3之间用同轴线缆连接，用来传输特高频传感器A接收到的信号，集成电路板B-4把接收到的信号经过分析处理后，把测试结果显示在触摸式操作屏幕B-5 上，电源开关B-8控制整个设备的开关，电池B-7给整个设备进行供电，充电口B-9 给电池B-7进行充电，充电指示灯B-10则显示电池B-7是否充满。
所述设备外壳B-1整体形状为T字形，如图10和图11所示，上半部分的尺寸宽，用来安放触摸式操作屏幕B-5，下半部分为手柄部分，尺寸较窄，方便手握，外壳B- 1内部是一个跟外部形状相同的中空腔体，上半部分腔体的四个角上是四个沉头通孔 B-1.1，手柄部分腔体中在靠近尾部的位置上有两个较大的U形凸起，呈左右分布，与腔体两边的侧壁连接成一体，高度与腔体高度相同，上面是两个沉头通孔B-1.2，沉头孔B-1.1和沉头孔B-1.2的方向是从外壳B-1的底部到腔体开口方向，作用是固定盖子B-2，上半部分腔体中，在横向的中心线上有两个较小的U形凸起，呈左右分布，与腔体两边的侧壁连接成一体，高度较低，上面是两个螺纹孔B-1.3，手柄部分腔体内部，在纵向的中心线上，有两个立柱，呈上下分布，立柱的中心部位是两个螺纹孔B-1.4，螺纹孔B-1.3和螺纹孔B-1.4的作用是固定集成电路板B-4，外壳B-1上半部分左右两边的侧壁上各有一个圆孔B-1.5，围绕孔B-1.5是四个螺纹孔B- 1.6，BNC-SMA接头B-3的中心部位穿过孔B-1.5后利用四个螺纹孔B-1.6进行固定，外壳B-1的底部侧壁上有一个螺纹孔B-1.7，一个圆孔B-1.8和一个沉头孔B-1.9，螺纹孔B-1.7用来安装电源开关B-8，圆孔B-1.8用来安装充电指示灯B-10，沉头孔B- 1.9用来安装充电口B-9。
如图8所示，盖子B-2的整体外形与外壳B-1相同，内部是一个腔体，腔体形状与外壳B-1的内部腔体相同，上半部分腔体的四个角上是四个螺纹孔B-2.1，与外壳 B-1中沉头孔B-1.1相对应，手柄部分腔体中在靠近尾部的位置上有两个较大的U形凸起，呈左右分布，与腔体两边的侧壁连接成一体，高度与腔体高度相同，上面是两个螺纹孔B-2.2，与外壳B-1中沉头孔B-1.2相对应，上半部分腔体中，在横向的中心线上有两个较小的U形凸起，呈左右分布，与腔体两边的侧壁连接成一体，高度较低，上面是两个螺纹孔B-2.3，如图9所示，用来安装触摸式操作屏幕B-5，两个螺纹孔B-2.3之间是一个较大的方形孔B-2.4，触摸式操作屏幕B-5安装好以后，屏幕部分位于方形孔B-2.4内，可以对屏幕进行操作，如图10所示，盖子B-2的外部，围绕方形孔B-2.4是一圈方形环状凸起B-2.5，对触摸式操作屏幕B-5进行保护。
如图8、图9和图15所示，所述集成电路板B-4的外形轮廓与传感器外壳B-1的内腔体一致，为T型，上半部分宽度大，下半部分宽度小，上半部分横向中心线上有两个圆孔B-4.1，呈左右分布，与外壳B-1中螺纹孔B-1.3对应，下半部分纵向中心线上有两个圆孔B-4.2，呈上下分布，与外壳B-1中螺纹孔B-1.4对应，其中孔B-4.1 用螺钉进行固定，而孔B-4.2用一定高度的六角铜柱进行固定，铜柱的上部安装电池支撑板B-6，电池支撑板B-6是一块较薄的环氧树脂板，形状为长方形，上面有两个埋头孔，与两个六角铜柱对应，用平头螺钉固定，电池B-7的形状为方形，安放在电池支撑板B-6的上表面，当盖子B-2盖紧后，把电池B-7压紧，使其固定在外壳B-1 内部。
如图16所示，手持式局放智能定位终端B中，两个BNC-SMA接头B-3为市面上常用的接头，有一个正方形的法兰板，法兰板的四个角有四个固定孔，用来对其进行固定，安装完成后，SMA一端位于外壳B-1的腔体内部，用同轴线缆与集成电路板B-4连接，BNC一端位于外壳B-1的外部，与两个特高频传感器A中BNC接头 A-3之间用同轴线缆连接，用来传输特高频传感器A接收到的信号。
实施例2
采用实施例1的一种手持便携式局部放电巡检定位装置进行局部放电巡检定位的方法，包括以下步骤：
S1.利用特高频传感器(A)采集特高频局部放电信号；
利用手持便携式局部放电巡检定位装置中的特高频传感器(A)对电气设备进行局部放电特高频信号的检测，获取局部放电特高频信号。通过局部放电传感器，测得不同位置的局部放电时序离散信号。
S2.信号传输至手持式局放智能定位终端(B)后，基于经验模态分解法对局部放电特高频信号进行信号处理；
特高频传感器(A)采集到的局部放电特高频信号传输至手持式局放智能定位终端(B)后，手持式局放智能定位终端(B)基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)对局部放电特高频信号进行信号处理。EMD方法是依据数据自身的时间尺度特征来进行信号分解，无须预先设定任何基函数。EMD方法在不同的工程领域得到了迅速有效的应用，例如用在海洋、大气、天体观测资料与地震记录分析、机械故障诊断、密频动力系统的阻尼识别以及大型土木工程结构的模态参数识别方面。
EMD方法就是依据一定的标准把数据进行分解，不同的分解标准得到的分量也不相同，以下对该方法进行简单的解释:本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)，各种类型的时域信号通过设定分解标准后，根据尺度和频率的不同，可以从信号中把本征模态函数提取出来，并由其组合表示，组成本征模态函数的特征造成了每一个本征模态函数的差异。因此，分解得到的本征模态函数是独一无二的，且基于X轴上下对称，所以本征模态函数有的表现出线性，有的表现出非线性，复杂信号的产生也是基于不同的本征模态函数的组合。
特征尺度参数定义为反应信号本质特征的参数，本征模态函数的分量的求解需要基于特征尺度参数，把信号的局部性质按照特定的时间尺度参数划分成不同的本征模态函数，因此同一信号分解出来的本征模态函数的特征尺度参数往往不同。可以使用两个相邻的零点之间的距离，来定义基于零点的特征尺度参数，两个相邻的极值点之间的距离定义了基于极值点的特征尺度参数，在实际生活中，信号往往受到多方面因素影响，过零点的要求相对来说过于苛刻，所以基于极值点的特征尺度参数运用的范围更广，使用基于极值点的特征尺度参数来寻找本征模态函数，也是经验模态分解方法的常见手法。
定义本征模态函数时有以下两点限制条件：1.在T＝t的任意的时间点上，基于局部极大值点的上包络线，和基于局部极小值点的下包络线，两者的均值之和为零，即f1(t)+f2(t)＝0。2.在整个信号的范围之内，出现的极大值点的个数，和极小值点的个数，两者相差不能超过一个。从以上两个限制条件中可以看出，关于X轴对称是第一个限制条件的首要目标，而且只有这样才能保证上包络线与下包络线的对称。第二个限制条件说明，本征模态函数的图像要反复经过X轴，这样极值点和零点总能同步产生，出现极值点时总能紧接着出现零点，才能保证该曲线极值点的个数与零点个数相差不超过一个，因此本征模态函数自身包含的波动性是唯一的，减少了其他波动的影响，相当于对原使数据做了筛选工作。
对局部放电特高频信号进行经验模态分解方法时，需要对信号进行分解使其满足本征模态函数的要求，便于对其逐个进行分析，经验模态分解的步骤主要依赖数据本身的变换，主要计算过程如下：
S2.1.使用三次函数曲线穿过原始局部放电信号r0(t)＝S(t)树的极值点，得到该信号的上下包络线，通过局部极大值点的函数产生上包络线，通过局部极小值点的函数产生下包络线；
S2.2.第一步完成之后得到了上下包络线，计算上包络线和下包络线在每一个时刻的均值，通过均值的函数定义为均值包络线mi(t)；
S2.3.用原始信号St减去均值的包络线mi(t)，可以得到中间的信号曲线li(t)；
S2.4.每一个本征模态函数都得符合上述的两个限制条件，所以需要对中间信号验证两个条件，若满足条件，一个本征模态函数imfi(t)成功分离，使用原始信号去除该imfi(t)，即减去该本征模态函数，得到剩余其他本征模态分量的组合ri(t)，对ri(t)使用步骤S2.1～S2.4，若得到的中间信号不满足本征模态函数的两个限制条件，则进行步骤S2.5；
S2.5.若该信号不满足两个限制条件，则说明该信号的没有完全提炼出其中的本征模态函数分量，接下来重新把ri(t)定义为原始信号，继续使用三次函数拟合上下包络线，对上下包络线的每一个时刻计算均值，根据均值拟合出均值包络线mi+1(t)；
S2.6.用ri(t)减去均值包络线mi+1(t)得到中间信号li+1(t)，检验该信号是否满足本征模态函数的两个限制条件，若满足，则该信号为一个本征模态函数imfi(t)，若不满足两个限制条件则继续进行步骤S2.5～S2.6，直到所有的本征模态函数分解完毕或者达到停止条件；
对于停止条件，可以使用标准差Sd来控制：
Figure RE-RE-GDA0003922326480000151
其中lj(t)为待确定模态分量，Sd一般取值范围为0.2到0.3之间。其中一个完整的原始信号通过以上分解可以得到关于原始信号l(t)的表示形式如公式所示：
Figure RE-RE-GDA0003922326480000152
分解后得到的第i个本征模态函数可以由imfi(t)表示，分解原始信号得到所有的IMF分量之后，剩余分量由rn(t)代表；
S3.利用自适应噪声完备集合经验模态分解实现局部放电特高频信号去噪；
S4.利用时频域变换得到频域相关性函数，并实现信号时差的测量。
其中步骤S3包括以下步骤：
通过自适应噪声完备集合经验模态分解法，实现PD特高频信号的白噪声去除。针对EMD算法分解信号存在模态混叠的问题，可以在信号处理时使用EEMD和 CEEMD分解算法通过在待分解信号中加入成对正负高斯白噪声来减轻EMD分解的模态混叠。但是这两种算法分解信号得到的本征模态分量中总会残留一定的白噪声，影响后续信号的分析和处理。为了解决经验模态分解等方法存在的一系列不足，本发明采用自适应噪声完备集合经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise，CEEMDAN)。CEEMDAN是由EMD原理的基础上改进而来。EMD将信号自适应的分解为多个不同频率的IMF，但会产生模态混叠效应，从而使部分IMF失去意义。CEEMDAN通过在IMF中自适应添加高斯白噪声来解决此问题，研究证明该方法有效削弱了模态混叠问题，重构误差可忽略不计。
S3.1.在原特高频局部放电信号S(t)中加入正负成对的幅值为a的零均值单位方差白噪声：
S′(t)＝S(t)+(-1)qani(t)
式中，q为当前信号点的序列数，ni(t)为第i次CEEMDAN分解所添加的白噪声；对S'(t)进行N次EMD分解，即可得到N个第一阶分量
Figure RE-RE-GDA0003922326480000161
和剩余残差
Figure RE-RE-GDA0003922326480000162
Figure RE-RE-GDA0003922326480000163
再对N个
Figure RE-RE-GDA0003922326480000164
求集成均值，即可得到最后的第一阶分量
Figure RE-RE-GDA0003922326480000165
Figure RE-RE-GDA0003922326480000166
易得最终第一残差：
Figure RE-RE-GDA0003922326480000167
S3.2.在r1(t)中加入经EMD分解的正负成对的幅值相同的零均值单位方差白噪声并再次对其进行N次EMD分解，得到第二阶分量
Figure RE-RE-GDA0003922326480000168
和剩余残差
Figure RE-RE-GDA0003922326480000169
Figure RE-RE-GDA00039223264800001610
对N个求集成均值得到最后的第二阶分量IMF2(t)：
Figure RE-RE-GDA00039223264800001611
同理，最终第二残差为：
Figure RE-RE-GDA00039223264800001612
S3.3.重复m次步骤S3.1和S3.2直到信号无法继续分解，即可求得第m阶
Figure RE-RE-GDA00039223264800001613
的分量和最终残差R(t)，则原信号可表示为：
Figure RE-RE-GDA0003922326480000171
通常来说，特高频局部放电带噪信号经CEEMDAN分解后，噪声主要集中在高频IMF分量中，因此最简单的去噪方法就是直接去除高频IMF分量，重构剩余的IMF 分量，即可得到去噪信号。
步骤S4包括以下步骤：得到CEEMDAN处理后的多组局部放电特高频信号后，实现时差测量定位技术。现有对脉冲信号时差测量的技术主要有检测信号的前沿、计算互相关函数和谱相关技术等。在众多技术中，各个方法均存在优势及其不足，互相关函数法的综合效果最好，具有较高的精度和较小的计算量。基于时频域变换对局部放电时域信号进行分析，通过FFT得到两组信号的互相关性，进一步进行IFFT变换得到所求时差；
通过互相关是两个信号相似性的量度，在频域实现两路信号的互相关运算的过程。假定步骤S1-S3得到的待分析信号为s(t)，则两个通道接收的信号分别为∶
x1(t)＝s(t)
x2(t)＝s(t-Δt)
其中，t为时间自变量，Δt为待求量，即两个信号之间的时差；
X1(f)＝FFT(x1(t))＝FFT(s(t))＝S(f)
Figure RE-RE-GDA0003922326480000172
FFT符号表示对信号进行FFT变换，得到频域信号X1(f)和X2(f)，f为频域自变量，N表示周期中的点数个数；
对信号的自相关性和互相关性分别进行求解，并对结果进行IFFT变换；通过自相关性和互相关性的定义可以看出，自相关函数x(t)在t＝0处取得最大值，而互相关函数y(t)则是在t＝N-Δt处获得最大值；
Figure RE-RE-GDA0003922326480000173
Figure RE-RE-GDA0003922326480000174
x(t)＝IFFT(X(f))
y(t)＝IFFT(Y(f))＝x[＜t+Δt＞N]
利用频域实现两路信号的互相关运算，可以通过计算得到两路信号的时差，进一步基于两列信号的时间差，求得局部放电特高频信号源之间的欧氏距离。
在实际应用中，采用步骤S1利用特高频传感器(A)采集特高频局部放电信号得到的信号，其中理想局部放电仿真信号如图17所示，添加噪声后的局部放电仿真信号如图18所示。
进行S2.信号传输至手持式局放智能定位终端(B)后，基于经验模态分解法对对图18的局部放电特高频信号进行信号处理后的信号如图19所示。
在步骤S3中，采用自适应噪声完备集合经验模态分解(Complete EnsembleEmpirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)。内部无放电时，检测传感器检测到的信号见图20和图21。在图20中可看到，检测传感器可检测到明显白噪声干扰信号，幅值较小且相对集中。启用了CEEMDAN后，信号高阶IMF分量被滤除，检测信号见图21。
当内部出现局部放电时，检测传感器检测到的信号见图22和图23。在图22中可看到，除了局部放电发生的相位具有明显的脉冲外，在整个时域周期均出现白噪声干扰信号。经过CEEMDAN处理后，检测信号见图23，信号周期内的白噪声干扰大幅降低，去噪效果良好。
得到CEEMDAN处理后的多组局部放电特高频信号后，在S4中，基于时频域变换对局部放电时域信号进行分析，通过FFT得到两组信号的互相关性，进一步进行 IFFT变换得到所求时差。
局部放电信号的双通道信号时域波形示意图如图24所示，互相关函数如图25所示，在图中只画出两信号的部分时域波形。两通道的互相关函数达到峰值的时刻即为利用频域相关函数法测量的时间差。若互相关函数谱峰对应的点数为x，则其对应的信号时延测量值为：
Figure RE-RE-GDA0003922326480000181
其中，N为采样信号的个数，fs为采样频率。基于此，可以进一步求得局部放电特高频信号源之间的欧氏距离。

Claims (10)

1.一种手持便携式局部放电巡检定位装置，其特征在于：由两台相同的特高频传感器(A)和一台手持式局放智能定位终端(B)组成，特高频传感器(A)和手持式局放智能定位终端(B)通过同轴线缆连接；所述特高频传感器(A)为信号接收器，用于接收信号；所述手持式局放智能定位终端(B)内包含高速数字信号处理器，用于信号处理。
2.根据权利要求1所述的一种手持便携式局部放电巡检定位装置，其特征在于：所述特高频传感器(A)由以下结构组成：信号耦合天线(A-1)、传感器外壳(A-2)和BNC接头(A-3)；信号耦合天线(A-1)用于接收GIS设备内部的电磁波信号，再通过BNC接头(A-3)传输给终端设备，所述传感器外壳(A-2)由金属材料制成；传感器外壳(A-2)为信号耦合天线(A-1)和BNC接头(A-3)的载体，同时还起到屏蔽外部干扰信号的作用；
所述信号耦合天线(A-1)包括介质基板(A-1.3)，天线贴片(A-1.2)附着于介质基板(A-1.3)的表面；所述天线贴片(A-1.2)的材料为铜，由两个相同的类8字圆环构成，所述类8字圆环为一大一小两个圆环连接在一起，对称分布在介质基板(A-1.3)的表面上，其中大圆环在外侧，两个小圆环上分别有一个贯穿介质基板的焊接孔(A-1.1)；所述介质基板(A-1.3)的材料为环氧树脂板；所述信号耦合天线(A-1)与BNC接头(A-3)之间用同轴线缆连接，同轴线缆的一端与焊接孔(A-1.1)焊接在一起，另一端与BNC接头(A-3)连接。
3.根据权利要求2所述的一种手持便携式局部放电巡检定位装置，其特征在于：所述传感器外壳(A-2)为长方体结构，其中一个端面设计成圆弧形状，圆弧的两端各延伸出一段类似翅膀状的结构，上面各有两个螺纹孔(A-2.1)，当传感器(A)需要长时间固定在GIS设备盆式绝缘子上的时候，用来固定绑带，传感器外壳(A-2)内部是一个中空的腔体(A-2.2)，圆弧端面上为腔体(A-2.2)的开口侧，腔体(A-2.2)内部有一个台阶(A-2.3)，信号耦合天线(A-1)安放在台阶(A-2.3)上，天线贴片对着腔体(A-2.2)的开口侧，安放好后在信号耦合天线(A-1)的表面上浇灌环氧树脂胶，对信号耦合天线(A-1)进行固定和保护，传感器外壳(A-2)中与圆弧端面对应的另一个端面上，有一个正方形的凸台(A-2.4)，凸台(A-2.4)上有一个圆形通孔(A-2.5)，围绕圆孔(A-2.5)是四个螺纹孔(A-2.6)，BNC接头(A-3)安装在凸台(A-2.4)上，BNC接头(A-3)的芯穿过圆孔(A-2.5)位于传感器外壳(A-2)的内部腔体中，利用同轴线缆与信号耦合天线(A-1)连接在一起，再利用四个螺纹孔(A-2.6)对其进行固定。
4.根据权利要求1所述的一种手持便携式局部放电巡检定位装置，其特征在于：所述手持式局放智能定位终端(B)由以下部件组成：一个设备外壳(B-1)，盖子(B-2)，两个BNC-SMA接头(B-3)，一块集成电路板(B-4)，触摸式操作屏幕(B-5)，电池支撑板(B-6)，电池(B-7)，电源开关(B-8)，充电口(B-9)，充电指示灯(B-10)；整体外形为T字形，上半部分大，下半部分小，方便手持，两个BNC-SMA接头(B-3)中SMA一端与集成电路板(B-4)连接，BNC一端与两个特高频传感器(A)连接，用来传输特高频传感器(A)接收到的信号，集成电路板(B-4)把接收到的信号经过分析处理后，把测试结果显示在触摸式操作屏幕(B-5)上，电源开关(B-8)控制整个设备的开关，电池(B-7)给整个设备进行供电，充电口(B-9)给电池(B-7)进行充电，充电指示灯(B-10)则显示电池(B-7)是否充满。
5.根据权利要求4所述的一种手持便携式局部放电巡检定位装置，其特征在于：所述设备外壳(B-1)整体形状为T字形，上半部分的尺寸宽，用来安放触摸式操作屏幕(B-5)，下半部分为手柄部分，尺寸较窄，方便手握，外壳(B-1)内部是一个跟外部形状相同的中空腔体，上半部分腔体的四个角上是四个沉头通孔(B-1.1)，手柄部分腔体中在靠近尾部的位置上有两个较大的U形凸起，呈左右分布，与腔体两边的侧壁连接成一体，高度与腔体高度相同，上面是两个沉头通孔(B-1.2)，沉头孔(B-1.1)和沉头孔(B-1.2)的方向是从外壳(B-1)的底部到腔体开口方向，作用是固定盖子(B-2)，上半部分腔体中，在横向的中心线上有两个较小的U形凸起，呈左右分布，与腔体两边的侧壁连接成一体，高度较低，上面是两个螺纹孔(B-1.3)，手柄部分腔体内部，在纵向的中心线上，有两个立柱，呈上下分布，立柱的中心部位是两个螺纹孔(B-1.4)，螺纹孔(B-1.3)和螺纹孔(B-1.4)的作用是固定集成电路板(B-4)，外壳(B-1)上半部分左右两边的侧壁上各有一个圆孔(B-1.5)，围绕孔(B-1.5)是四个螺纹孔(B-1.6)，BNC-SMA接头(B-3)的中心部位穿过孔(B-1.5)后利用四个螺纹孔(B-1.6)进行固定，外壳(B-1)的底部侧壁上有一个螺纹孔(B-1.7)，一个圆孔(B-1.8)和一个沉头孔(B-1.9)，螺纹孔(B-1.7)用来安装电源开关(B-8)，圆孔(B-1.8)用来安装充电指示灯(B-10)，沉头孔(B-1.9)用来安装充电口(B-9)。
6.根据权利要求4所述的一种手持便携式局部放电巡检定位装置，其特征在于：盖子(B-2)的整体外形与外壳(B-1)相同，内部是一个腔体，腔体形状与外壳(B-1)的内部腔体相同，上半部分腔体的四个角上是四个螺纹孔(B-2.1)，手柄部分腔体中在靠近尾部的位置上有两个较大的U形凸起，呈左右分布，与腔体两边的侧壁连接成一体，高度与腔体高度相同，上面是两个螺纹孔(B-2.2)，上半部分腔体中，在横向的中心线上有两个较小的U形凸起，呈左右分布，与腔体两边的侧壁连接成一体，高度较低，上面是两个螺纹孔(B-2.3)，用来安装触摸式操作屏幕(B-5)，两个螺纹孔(B-2.3)之间是一个较大的方形孔(B-2.4)，触摸式操作屏幕(B-5)安装好以后，屏幕部分位于方形孔(B-2.4)内，可以对屏幕进行操作，盖子(B-2)的外部，围绕方形孔(B-2.4)是一圈方形环状凸起(B-2.5)，对触摸式操作屏幕(B-5)进行保护。
7.根据权利要求4所述的一种手持便携式局部放电巡检定位装置，其特征在于：所述集成电路板(B-4)的外形轮廓与传感器外壳(B-1)的内腔体一致，为T型，上半部分宽度大，下半部分宽度小，上半部分横向中心线上有两个圆孔(B-4.1)，呈左右分布，下半部分纵向中心线上有两个圆孔(B-4.2)，呈上下分布，其中孔(B-4.1)用螺钉进行固定，而孔(B-4.2)用一定高度的六角铜柱(B-4.3)进行固定，铜柱的上部安装电池支撑板(B-6)，电池支撑板(B-6)是一块较薄的环氧树脂板，形状为长方形，上面有两个埋头孔，与两个六角铜柱对应，用平头螺钉固定，电池(B-7)的形状为方形，安放在电池支撑板(B-6)的上表面，当盖子(B-2)盖紧后，把电池(B-7)压紧，使其固定在外壳(B-1)内部。
8.采用权利要求1所述的手持便携式局部放电巡检定位装置进行局部放电巡检定位的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.利用特高频传感器(A)采集特高频局部放电信号；
S2.信号传输至手持式局放智能定位终端(B)后，基于经验模态分解法对局部放电特高频信号进行信号处理；
S2.1.使用三次函数曲线穿过原始局部放电信号r0(t)＝S(t)树的极值点，得到该信号的上下包络线，通过局部极大值点的函数产生上包络线，通过局部极小值点的函数产生下包络线；
S2.2.第一步完成之后得到了上下包络线，计算上包络线和下包络线在每一个时刻的均值，通过均值的函数定义为均值包络线mi(t)；
S2.3.用原始信号St减去均值的包络线mi(t)，可以得到中间的信号曲线li(t)；
S2.4.每一个本征模态函数都得符合上述的两个限制条件，所以需要对中间信号验证两个条件，若满足条件，一个本征模态函数imfi(t)成功分离，使用原始信号去除该imfi(t)，即减去该本征模态函数，得到剩余其他本征模态分量的组合ri(t)，对ri(t)使用步骤S2.1～S2.4，若得到的中间信号不满足本征模态函数的两个限制条件，则进行步骤S2.5；
S2.5.若该信号不满足两个限制条件，则说明该信号的没有完全提炼出其中的本征模态函数分量，接下来重新把ri(t)定义为原始信号，继续使用三次函数拟合上下包络线，对上下包络线的每一个时刻计算均值，根据均值拟合出均值包络线mi+1(t)；
S2.6.用ri(t)减去均值包络线mi+1(t)得到中间信号li+1(t)，检验该信号是否满足本征模态函数的两个限制条件，若满足，则该信号为一个本征模态函数imfi(t)，若不满足两个限制条件则继续进行步骤5～6，直到所有的本征模态函数分解完毕或者达到停止条件；
对于停止条件，可以使用标准差Sd来控制：
Figure RE-RE-FDA0003922326470000041
其中lj(t)为待确定模态分量，Sd一般取值范围为0.2到0.3之间。其中一个完整的原始信号通过以上分解可以得到关于原始信号l(t)的表示形式如公式所示：
Figure RE-RE-FDA0003922326470000051
分解后得到的第i个本征模态函数可以由imfi(t)表示，分解原始信号得到所有的IMF分量之后，剩余分量由rn(t)代表；
S3.利用自适应噪声完备集合经验模态分解实现局部放电特高频信号去噪；
S4.利用时频域变换得到频域相关性函数，并实现信号时差的测量。
9.根据权利要求8所述的局部放电巡检定位的方法，其特征在于：步骤S3包括以下步骤：
S3.1.在原特高频局部放电信号S(t)中加入正负成对的幅值为a的零均值单位方差白噪声：
S′(t)＝S(t)+(-1)qani(t)
式中，q为当前信号点的序列数，ni(t)为第i次CEEMDAN分解所添加的白噪声；
对S'(t)进行N次EMD分解，即可得到N个第一阶分量
Figure RE-RE-FDA0003922326470000052
和剩余残差
Figure RE-RE-FDA0003922326470000053
Figure RE-RE-FDA0003922326470000054
再对N个
Figure RE-RE-FDA0003922326470000055
求集成均值，即可得到最后的第一阶分量
Figure RE-RE-FDA0003922326470000056
Figure RE-RE-FDA0003922326470000057
易得最终第一残差：
Figure RE-RE-FDA0003922326470000058
S3.2.在r1(t)中加入经EMD分解的正负成对的幅值相同的零均值单位方差白噪声并再次对其进行N次EMD分解，得到第二阶分量
Figure RE-RE-FDA0003922326470000059
和剩余残差
Figure RE-RE-FDA00039223264700000510
Figure RE-RE-FDA00039223264700000511
对N个求集成均值得到最后的第二阶分量IMF2(t)：
Figure RE-RE-FDA0003922326470000061
同理，最终第二残差为：
Figure RE-RE-FDA0003922326470000062
S3.3.重复m次步骤S3.1和S3.2直到信号无法继续分解，即可求得第m阶
Figure RE-RE-FDA0003922326470000063
的分量和最终残差R(t)，则原信号可表示为：
Figure RE-RE-FDA0003922326470000064
通常来说，特高频局部放电带噪信号经CEEMDAN分解后，噪声主要集中在高频IMF分量中，因此最简单的去噪方法就是直接去除高频IMF分量，重构剩余的IMF分量，即可得到去噪信号。
10.根据权利要求8所述的局部放电巡检定位的方法，其特征在于：步骤S4包括以下步骤：基于时频域变换对局部放电时域信号进行分析，通过FFT得到两组信号的互相关性，进一步进行IFFT变换得到所求时差；
通过互相关是两个信号相似性的量度，在频域实现两路信号的互相关运算的过程。假定步骤S1-S3得到的待分析信号为s(t)，则两个通道接收的信号分别为∶
x1(t)＝s(t)
x2(t)＝s(t-Δt)
其中，t为时间自变量，Δt为待求量，即两个信号之间的时差；
X1(f)＝FFT(x1(t))＝FFT(s(t))＝S(f)
Figure RE-RE-FDA0003922326470000065
FFT符号表示对信号进行FFT变换，得到频域信号X1(f)和X2(f)，f为频域自变量，N表示周期中的点数个数；
对信号的自相关性和互相关性分别进行求解，并对结果进行IFFT变换；通过自相关性和互相关性的定义可以看出，自相关函数x(t)在t＝0处取得最大值，而互相关函数y(t)则是在t＝N-Δt处获得最大值；
Figure RE-RE-FDA0003922326470000071
Figure RE-RE-FDA0003922326470000072
x(t)＝IFFT(X(f))
y(t)＝IFFT(Y(f))＝X[＜t+Δt＞N]
利用频域实现两路信号的互相关运算，可以通过计算得到两路信号的时差，进一步基于两列信号的时间差，求得局部放电特高频信号源之间的欧氏距离。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116626457A (zh) * 2023-07-25 2023-08-22 国网山东省电力公司济南供电公司 基于ssa寻优的变压器特高频局放定位方法及系统

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