CN117148074A - 低频变压器局部放电联合定位方法及相关设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种低频变压器局部放电联合定位方法及相关设备，一方面利用多个特高频传感器和多个超声传感器对变压器采集到的局部放电信号，结合以所述各目标特高频信号的到达时刻平均值作为局部放电起始时刻计算得到的超声信号传播时间，确定各目标超声传感器的空间坐标，提高了定位方法适用性。另一方面根据所述变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响关联，建立修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数，从而最终确定局部放电源的空间坐标，有效提高了局部放电的定位精度。本申请较传统方式提高了局部放电的检测灵敏度及定位精度，有效改善了超声波受介质影响产生较大误差导致的定位不精确、定位失败的问题。
Description
技术领域
本申请涉及变压器监测领域，更具体地说，涉及一种低频变压器局部放电联合定位方法及相关设备。
背景技术
柔性低频输电是一种通过电力电子装置灵活选择运行频率，减少线路无功功率和电压降落，提高输送能力、距离和柔性调控能力的新型高效交流输电技术，在远距离高压大容量输电场合下呈现出巨大应用潜力。低频变压器是低频输电系统的关键设备之一，随着电力系统电压的不断提高，低频变压器在工作电压下的局部放电是使绝缘老化并发展到击穿的重要原因，通过局部放电在线监测和故障定位可及时了解低频变压器运行状态，迅速定位故障点，有利于故障的准确、迅速消除。
传统定位方法中变压器局部放电定位仅利用采集的局部放电信号的时域关系建立定位方程组并求解定位结果，未考虑变压器内部铁芯、绕组等介质的影响，这将会导致以下问题：
第一、传统定位方法一旦有某个超声传感器受变压器内部铁芯、绕组等介质阻挡而无法检测到局部放电所激发出的超声信号时，定位方程组将由于缺少传感器数据而无法求解；
第二、传统定位方法默认超声波沿直线传播，而变压器内部铁芯、绕组等介质阻挡将导致超声波无法沿直线传播，存在较大定位误差，甚至可能出现定位结果在变压器外导致定位失败。
基于上述情况，本申请提出一种结合变压器内部铁芯、绕组等介质的影响的低频变压器局部放电联合定位方案，以提升局部放电定位适用性和准确度。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种低频变压器局部放电联合定位方法及相关设备，提高了局部放电的检测灵敏度及定位精度，有效地改善了超声波受介质影响传播时间产生较大误差导致的定位不精确、定位失败的问题。
一种低频变压器局部放电联合定位方法，包括：
获取在同一时刻利用多个特高频传感器和多个超声传感器对变压器采集到的局部放电信号，并确定所述局部放电信号中具有明显的脉冲特征的各目标特高频信号和各目标超声信号；
根据所述变压器的外部结构建立空间直角坐标系，结合以所述各目标特高频信号的到达时刻平均值作为局部放电起始时刻计算得到的超声信号传播时间，确定所述各目标超声信号对应的各目标超声传感器的空间坐标；
根据所述变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响关联，以及所述各目标超声传感器的空间坐标，建立修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数；
采用粒子群算法对所述局部放电源定位目标函数进行求解，确定局部放电源的空间坐标。
可选的，在采用粒子群算法对所述局部放电源定位目标函数进行求解，确定局部放电源的空间坐标之前，还包括：
确定所述局部放电源定位目标函数的变量边界约束条件，并根据所述变量边界约束条件在所述局部放电源定位目标函数上设置罚函数。
可选的，根据所述变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响关联，以及所述各目标超声传感器的空间坐标，建立修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数，包括：
根据所述变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响关联确定所述各目标超声传感器对应的超声波传播路径变异误差；
根据所述各目标超声传感器的空间坐标，确定所述各目标超声传感器与所述局部放电源之间的直线距离；
根据所述超声波传播路径变异误差和所述直线距离，并结合传播过程中随机高斯噪声导致的超声波测量误差，确定所述各目标超声传感器与所述局部放电源之间的测量距离；
基于所述直线距离、所述超声波传播路径变异误差以及所述测量距离，确定修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数。
可选的，所述局部放电源定位目标函数为：
其中，局部放电源坐标表示为(xs，ys，zs)，ri为第i个目标超声传感器与局部放电源之间的测量距离，di为第i个目标超声传感器与局部放电源之间的直线距离，bi为第i个目标超声传感器对应的超声波传播路径变异误差，m为目标超声传感器总数，σ2为随机高斯噪声导致的超声波测量误差呈现的高斯分布的方差。
可选的，所述目标超声传感器与局部放电源之间的测量距离的计算公式为：
ri＝di+bi+ni
其中，ri为第i个目标超声传感器与局部放电源之间的测量距离，di为第i个目标超声传感器与局部放电源之间的直线距离，bi为第i个目标超声传感器对应的超声波传播路径变异误差，ni为第i个目标超声传感器的超声波在传播过程中随机高斯噪声导致的超声波测量误差。
可选的，在基于所述直线距离、所述超声波传播路径变异误差以及所述测量距离，确定修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数之前，还包括：
根据所述各目标超声传感器与所述局部放电源的几何关系，确定超声波传播路径修正误差，并以所述超声波传播路径修正误差替换所述超声波传播路径变异误差。
可选的，所述超声波传播路径修正误差的上限值为
其中，ri为第i个目标超声传感器与局部放电源之间的测量距离，m为目标超声传感器总数。
一种低频变压器局部放电联合定位装置，包括：
信号采集单元，用于获取在同一时刻利用多个特高频传感器和多个超声传感器对变压器采集到的局部放电信号，并确定所述局部放电信号中具有明显的脉冲特征的各目标特高频信号和各目标超声信号；
坐标构建单元，用于根据所述变压器的外部结构建立空间直角坐标系，结合以所述各目标特高频信号的到达时刻平均值作为局部放电起始时刻计算得到的超声信号传播时间，确定所述各目标超声信号对应的各目标超声传感器的空间坐标；
目标函数单元，用于根据所述变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响关联，以及所述各目标超声传感器的空间坐标，建立修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数；
坐标求解单元，用于采用粒子群算法对所述局部放电源定位目标函数进行求解，确定局部放电源的空间坐标。
一种低频变压器局部放电联合定位设备，包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储程序；
所述处理器，用于执行所述程序，实现如上述任一项所述的应用低频变压器局部放电联合定位方法的各个步骤。
一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述任一项所述的低频变压器局部放电联合定位方法的各个步骤。
从上述的技术方案可以看出，本申请实施例提供的一种低频变压器局部放电联合定位方法及相关设备，一方面利用多个特高频传感器和多个超声传感器对变压器采集到的局部放电信号，结合以所述各目标特高频信号的到达时刻平均值作为局部放电起始时刻计算得到的超声信号传播时间，确定各目标超声传感器的空间坐标，提高了定位方法适用性。另一方面根据所述变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响关联，建立修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数，从而最终确定局部放电源的空间坐标，有效提高了局部放电的定位精度。本申请相较传统方案具有以下优势：
1、通过增加传感器数量有效提高了局部放电的检测灵敏度和定位精度。基于特高频检测法、超声检测法对不同放电缺陷检出互补性，多传感器联合检测有利于更灵敏地捕获不同类型的局部放电信号，有利于避免变压器内铁芯、绕组等介质阻挡导致某个传感器检测不到信号从而无法定位的问题；
2、考虑变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响，引入超声波传播路径变异误差对超声信号的传播路径进行修正，从而建立修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数，有效地改善了传统定位法中超声波受铁芯、绕组阻挡后传播时间产生较大误差导致的定位不精确、定位失败的问题；
3、对变压器内局部放电进行灵敏检测和精确定位有利于及时发现变压器内早期绝缘隐患，提高检修效率，保障变压器安全稳定运行。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例公开的一种低频变压器局部放电联合定位方法的流程图；
图2为本申请实施例公开的一种低频变压器局部放电联合定位装置的示意图；
图3为本申请实施例公开的低频变压器局部放电联合定位设备的硬件结构框图。
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。
本申请可用于众多通用或专用的计算装置环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器装置、包括以上任何装置或设备的分布式计算环境等等。
本申请实施例提供一种低频变压器局部放电联合定位方法用于实现低频变压器局部放电的检测及定位，该方法可以应用于各种包含低频变压器的电网系统中，亦可以应用在各种计算机终端或是智能终端中，其执行主体可以为计算机终端或是智能终端的处理器或服务器。
接下来介绍本申请方案，本申请提出如下技术方案，具体参见下文。
图1为本申请实施例公开的一种低频变压器局部放电联合定位方法的流程图。
如图1所示，该方法可以包括：
步骤S1、获取在同一时刻利用多个特高频传感器和多个超声传感器对变压器采集到的局部放电信号，并确定所述局部放电信号中具有明显的脉冲特征的各目标特高频信号和各目标超声信号。
具体的，获取N个特高频传感器和M个特高频传感器针对带有内部绝缘缺陷的变压器在同一时刻采集到的局部放电信号，其中，N的取值范围为N≥2，M的取值范围为M≥3。采集系统采用具有M个通道、单通道采样率为5GHz的数字示波器，所有采集信号经由等长的信号线接入数字示波器。若特高频传感器中能采集到明显的脉冲信号则视为局部放电发生，因此识别局部放电信号中具有明显的脉冲特征的各特高频信号和各超声信号分别作为各目标特高频信号和各目标超声信号。
步骤S2、根据所述变压器的外部结构建立空间直角坐标系，结合以所述各目标特高频信号的到达时刻平均值作为局部放电起始时刻计算得到的超声信号传播时间，确定所述各目标超声信号对应的各目标超声传感器的空间坐标。
具体的，根据变压器的外部结构建立空间直角坐标系并获取各超声传感器的空间坐标，以所述各目标特高频信号的到达时刻平均值作为局部放电起始时刻计算得到的超声信号传播时间，之后基于建立的空间直角坐标系以及超声信号传播时间确定各目标超声信号对应的各目标超声传感器的空间坐标。
计算得到的超声信号传播时间的过程包括：
①由于特高频信号的传播速度、频率均远大于超声信号，特高频信号的起点易于确定，因此将各目标特高频信号的到达时刻平均值，即n个目标特高频信号的最大值对应的时刻的平均值tn作为局部放电发生的起始时刻；
②在tn时刻附近搜索同一次局部放电超声传感器捕获的m(m≤M)个有明显脉冲特征的超声信号，其中局部放电源产生的超声信号传播至第i个超声传感器的传播时间表示为Δti＝ti-tn；其中1≤i≤m，ti表示m个目标超声信号中第i个信号的最大值对应的时刻。
步骤S3、根据所述变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响关联，以及所述各目标超声传感器的空间坐标，建立修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数。
具体的，考虑变压器内铁芯、绕组等介质阻挡对超声波传播路径变异的影响，即变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响关联，结合各目标超声传感器的空间坐标，即以变压器的一角作为坐标系原点建立空间直角坐标系，变压器x,y,z坐标的边界分别为xb,yb,zb。第i个超声传感器坐标表示为(xi,yi,zi)，局部放电源放电源坐标表示为(xs,ys,zs)，建立修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数。
用超声传感器与局部放电源之间的直线距离di、超声传感器对应的超声波传播路径变异误差bi、超声传感器的超声波在传播过程中随机高斯噪声导致的超声波测量误差ni表示出超声传感器与局部放电源之间的测量距离ri，根据最小二乘估计将局部放电源坐标求解的问题转化为求解局部放电源定位目标函数最小值的最优化问题。
步骤S4、采用粒子群算法对所述局部放电源定位目标函数进行求解，确定局部放电源的空间坐标。
具体的，采用粒子群算法对修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数进行求解，获取的(xs,ys,zs)即为局部放电源的空间坐标。
从上述的技术方案可以看出，本申请实施例提供的一种低频变压器局部放电联合定位方法及相关设备，一方面利用多个特高频传感器和多个超声传感器对变压器采集到的局部放电信号，结合以所述各目标特高频信号的到达时刻平均值作为局部放电起始时刻计算得到的超声信号传播时间，确定各目标超声传感器的空间坐标，提高了定位方法适用性。另一方面根据所述变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响关联，建立修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数，从而最终确定局部放电源的空间坐标，有效提高了局部放电的定位精度。本申请相较传统方案具有以下优势：
1、通过增加传感器数量有效提高了局部放电的检测灵敏度和定位精度。基于特高频检测法、超声检测法对不同放电缺陷检出互补性，多传感器联合检测有利于更灵敏地捕获不同类型的局部放电信号，有利于避免变压器内铁芯、绕组等介质阻挡导致某个传感器检测不到信号从而无法定位的问题；
2、考虑变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响，引入超声波传播路径变异误差对超声信号的传播路径进行修正，从而建立修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数，有效地改善了传统定位法中超声波受铁芯、绕组阻挡后传播时间产生较大误差导致的定位不精确、定位失败的问题；
3、对变压器内局部放电进行灵敏检测和精确定位有利于及时发现变压器内早期绝缘隐患，提高检修效率，保障变压器安全稳定运行。
在本申请的一些实施例中，对步骤S3、根据所述变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响关联，以及所述各目标超声传感器的空间坐标，建立修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数的过程进行介绍，具体可以包括：
步骤S31、根据所述变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响关联确定所述各目标超声传感器对应的超声波传播路径变异误差。
步骤S32、根据所述各目标超声传感器的空间坐标，确定所述各目标超声传感器与所述局部放电源之间的直线距离。
具体的，第i个超声传感器坐标表示为(xi,yi,zi)，局部放电源放电源坐标表示为(xs,ys,zs)。di为第i个目标超声传感器与局部放电源之间的直线距离，可以表示为：
步骤S33、根据所述超声波传播路径变异误差和所述直线距离，并结合传播过程中随机高斯噪声导致的超声波测量误差，确定所述各目标超声传感器与所述局部放电源之间的测量距离。
具体的，所述目标超声传感器与局部放电源之间的测量距离的计算公式为：
ri＝di+bi+ni
其中，ri为第i个目标超声传感器与局部放电源之间的测量距离，di为第i个目标超声传感器与局部放电源之间的直线距离，bi为第i个目标超声传感器对应的超声波传播路径变异误差，ni为第i个目标超声传感器的超声波在传播过程中随机高斯噪声导致的超声波测量误差，ni可认为其满足均值为0，方差为σ2的高斯分布。
步骤S34、基于所述直线距离、所述超声波传播路径变异误差以及所述测量距离，确定修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数。
具体的，所述局部放电源定位目标函数为：
其中，局部放电源坐标表示为(xs，ys，zs)，ri为第i个目标超声传感器与局部放电源之间的测量距离，di为第i个目标超声传感器与局部放电源之间的直线距离，bi为第i个目标超声传感器对应的超声波传播路径变异误差，m为目标超声传感器总数，σ2为随机高斯噪声导致的超声波测量误差呈现的高斯分布的方差。
在本申请的一些实施例中，在步骤S4、采用粒子群算法对所述局部放电源定位目标函数进行求解，确定局部放电源的空间坐标之前，还可以包括：
确定所述局部放电源定位目标函数的变量边界约束条件，并根据所述变量边界约束条件在所述局部放电源定位目标函数上设置罚函数的过程。
此外，本申请还可以引入超声波传播路径修正误差对超声信号的传播路径进行修正，具体为：
在步骤S34、基于所述直线距离、所述超声波传播路径变异误差以及所述测量距离，确定修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数之前，还包括：
根据所述各目标超声传感器与所述局部放电源的几何关系，确定超声波传播路径修正误差，并以所述超声波传播路径修正误差替换所述超声波传播路径变异误差。
使用超声波传播路径修正误差代替超声波传播路径变异误差bi，则原优化问题转化为：
使用超声波传播路径修正误差代替超声波传播路径变异误差bi产生的优化问题误差ρ为：
由于超声波传播路径变异误差bi远大于超声波测量误差ni，可认为ri-di≈bi，则优化问题误差ρ可进一步化简为：
为使优化问题误差ρ最小，令ρ＝0得到超声波传播路径修正误差的最优估计值为由于ri＝di+bi+ni>bi，可以获得超声波传播路径修正误差/>的上限值/>优化问题进一步转化为：
将变压器的尺寸为待求变量增加边界约束条件，并根据约束条件在目标函数基础上增加罚函数，使得落在可行域外面的点的适应度大幅增加，原问题变为：
下面对本申请实施例提供的一种低频变压器局部放电联合定位装置进行描述，下文描述的一种低频变压器局部放电联合定位装置与上文描述的一种低频变压器局部放电联合定位方法可相互对应参照。
参见图2，图2为本申请实施例公开的一种低频变压器局部放电联合定位装置的示意图。
如图2所示，所述一种低频变压器局部放电联合定位装置可以包括：
信号采集单元110，用于获取在同一时刻利用多个特高频传感器和多个超声传感器对变压器采集到的局部放电信号，并确定所述局部放电信号中具有明显的脉冲特征的各目标特高频信号和各目标超声信号；
坐标构建单元120，用于根据所述变压器的外部结构建立空间直角坐标系，结合以所述各目标特高频信号的到达时刻平均值作为局部放电起始时刻计算得到的超声信号传播时间，确定所述各目标超声信号对应的各目标超声传感器的空间坐标；
目标函数单元130，用于根据所述变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响关联，以及所述各目标超声传感器的空间坐标，建立修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数；
坐标求解单元140，用于采用粒子群算法对所述局部放电源定位目标函数进行求解，确定局部放电源的空间坐标。
从上述的技术方案可以看出，本申请实施例提供的一种低频变压器局部放电联合定位方法及相关设备，一方面利用多个特高频传感器和多个超声传感器对变压器采集到的局部放电信号，结合以所述各目标特高频信号的到达时刻平均值作为局部放电起始时刻计算得到的超声信号传播时间，确定各目标超声传感器的空间坐标，提高了定位方法适用性。另一方面根据所述变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响关联，建立修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数，从而最终确定局部放电源的空间坐标，有效提高了局部放电的定位精度。本申请相较传统方案具有以下优势：
1、通过增加传感器数量有效提高了局部放电的检测灵敏度和定位精度。基于特高频检测法、超声检测法对不同放电缺陷检出互补性，多传感器联合检测有利于更灵敏地捕获不同类型的局部放电信号，有利于避免变压器内铁芯、绕组等介质阻挡导致某个传感器检测不到信号从而无法定位的问题；
2、考虑变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响，引入超声波传播路径变异误差对超声信号的传播路径进行修正，从而建立修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数，有效地改善了传统定位法中超声波受铁芯、绕组阻挡后传播时间产生较大误差导致的定位不精确、定位失败的问题；
3、对变压器内局部放电进行灵敏检测和精确定位有利于及时发现变压器内早期绝缘隐患，提高检修效率，保障变压器安全稳定运行。
可选的，所述坐标求解单元还可以用于在采用粒子群算法对所述局部放电源定位目标函数进行求解，确定局部放电源的空间坐标之前，确定所述局部放电源定位目标函数的变量边界约束条件，并根据所述变量边界约束条件在所述局部放电源定位目标函数上设置罚函数。
可选的，所述目标函数单元，执行根据所述变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响关联，以及所述各目标超声传感器的空间坐标，建立修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数的过程，可以包括：
根据所述变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响关联确定所述各目标超声传感器对应的超声波传播路径变异误差；
根据所述各目标超声传感器的空间坐标，确定所述各目标超声传感器与所述局部放电源之间的直线距离；
根据所述超声波传播路径变异误差和所述直线距离，并结合传播过程中随机高斯噪声导致的超声波测量误差，确定所述各目标超声传感器与所述局部放电源之间的测量距离；
基于所述直线距离、所述超声波传播路径变异误差以及所述测量距离，确定修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数。
可选的，所述局部放电源定位目标函数为：
其中，局部放电源坐标表示为(xs，ys，zs)，ri为第i个目标超声传感器与局部放电源之间的测量距离，di为第i个目标超声传感器与局部放电源之间的直线距离，bi为第i个目标超声传感器对应的超声波传播路径变异误差，m为目标超声传感器总数，σ2为随机高斯噪声导致的超声波测量误差呈现的高斯分布的方差。
可选的，所述目标超声传感器与局部放电源之间的测量距离的计算公式为：
ri＝di+bi+ni
其中，ri为第i个目标超声传感器与局部放电源之间的测量距离，di为第i个目标超声传感器与局部放电源之间的直线距离，bi为第i个目标超声传感器对应的超声波传播路径变异误差，ni为第i个目标超声传感器的超声波在传播过程中随机高斯噪声导致的超声波测量误差。
可选的，所述目标函数单元还可以用于在基于所述直线距离、所述超声波传播路径变异误差以及所述测量距离，确定修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数之前，根据所述各目标超声传感器与所述局部放电源的几何关系，确定超声波传播路径修正误差，并以所述超声波传播路径修正误差替换所述超声波传播路径变异误差。
可选的，所述超声波传播路径修正误差的上限值为
其中，ri为第i个目标超声传感器与局部放电源之间的测量距离，m为目标超声传感器总数。
本申请实施例提供的低频变压器局部放电联合定位装置可应用于低频变压器局部放电联合定位设备。图3示出了低频变压器局部放电联合定位设备的硬件结构框图，参照图3，低频变压器局部放电联合定位设备的硬件结构可以包括：至少一个处理器1，至少一个通信接口2，至少一个存储器3和至少一个通信总线4；
在本申请实施例中，处理器1、通信接口2、存储器3、通信总线4的数量为至少一个，且处理器1、通信接口2、存储器3通过通信总线4完成相互间的通信；
处理器1可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路等；
存储器3可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)等，例如至少一个磁盘存储器；
其中，存储器存储有程序，处理器可调用存储器存储的程序，所述程序用于：
获取在同一时刻利用多个特高频传感器和多个超声传感器对变压器采集到的局部放电信号，并确定所述局部放电信号中具有明显的脉冲特征的各目标特高频信号和各目标超声信号；
根据所述变压器的外部结构建立空间直角坐标系，结合以所述各目标特高频信号的到达时刻平均值作为局部放电起始时刻计算得到的超声信号传播时间，确定所述各目标超声信号对应的各目标超声传感器的空间坐标；
根据所述变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响关联，以及所述各目标超声传感器的空间坐标，建立修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数；
采用粒子群算法对所述局部放电源定位目标函数进行求解，确定局部放电源的空间坐标。
可选地，所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。
本申请实施例还提供一种可读存储介质，该可读存储介质可存储有适于处理器执行的程序，所述程序用于：
获取在同一时刻利用多个特高频传感器和多个超声传感器对变压器采集到的局部放电信号，并确定所述局部放电信号中具有明显的脉冲特征的各目标特高频信号和各目标超声信号；
根据所述变压器的外部结构建立空间直角坐标系，结合以所述各目标特高频信号的到达时刻平均值作为局部放电起始时刻计算得到的超声信号传播时间，确定所述各目标超声信号对应的各目标超声传感器的空间坐标；
根据所述变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响关联，以及所述各目标超声传感器的空间坐标，建立修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数；
采用粒子群算法对所述局部放电源定位目标函数进行求解，确定局部放电源的空间坐标。
可选地，所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种低频变压器局部放电联合定位方法，其特征在于，包括：
获取在同一时刻利用多个特高频传感器和多个超声传感器对变压器采集到的局部放电信号，并确定所述局部放电信号中具有明显的脉冲特征的各目标特高频信号和各目标超声信号；
根据所述变压器的外部结构建立空间直角坐标系，结合以所述各目标特高频信号的到达时刻平均值作为局部放电起始时刻计算得到的超声信号传播时间，确定所述各目标超声信号对应的各目标超声传感器的空间坐标；
根据所述变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响关联，以及所述各目标超声传感器的空间坐标，建立修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数；
采用粒子群算法对所述局部放电源定位目标函数进行求解，确定局部放电源的空间坐标。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在采用粒子群算法对所述局部放电源定位目标函数进行求解，确定局部放电源的空间坐标之前，还包括：
确定所述局部放电源定位目标函数的变量边界约束条件，并根据所述变量边界约束条件在所述局部放电源定位目标函数上设置罚函数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响关联，以及所述各目标超声传感器的空间坐标，建立修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数，包括：
根据所述变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响关联确定所述各目标超声传感器对应的超声波传播路径变异误差；
根据所述各目标超声传感器的空间坐标，确定所述各目标超声传感器与所述局部放电源之间的直线距离；
根据所述超声波传播路径变异误差和所述直线距离，并结合传播过程中随机高斯噪声导致的超声波测量误差，确定所述各目标超声传感器与所述局部放电源之间的测量距离；
基于所述直线距离、所述超声波传播路径变异误差以及所述测量距离，确定修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述局部放电源定位目标函数为：
其中，局部放电源坐标表示为(xs，ys，zs)，ri为第i个目标超声传感器与局部放电源之间的测量距离，di为第i个目标超声传感器与局部放电源之间的直线距离，bi为第i个目标超声传感器对应的超声波传播路径变异误差，m为目标超声传感器总数，σ2为随机高斯噪声导致的超声波测量误差呈现的高斯分布的方差。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述目标超声传感器与局部放电源之间的测量距离的计算公式为：
ri＝di+bi+ni
其中，ri为第i个目标超声传感器与局部放电源之间的测量距离，di为第i个目标超声传感器与局部放电源之间的直线距离，bi为第i个目标超声传感器对应的超声波传播路径变异误差，ni为第i个目标超声传感器的超声波在传播过程中随机高斯噪声导致的超声波测量误差。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在基于所述直线距离、所述超声波传播路径变异误差以及所述测量距离，确定修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数之前，还包括：
根据所述各目标超声传感器与所述局部放电源的几何关系，确定超声波传播路径修正误差，并以所述超声波传播路径修正误差替换所述超声波传播路径变异误差。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述超声波传播路径修正误差的上限值为
其中，ri为第i个目标超声传感器与局部放电源之间的测量距离，m为目标超声传感器总数。
8.一种低频变压器局部放电联合定位装置，其特征在于，包括：
信号采集单元，用于获取在同一时刻利用多个特高频传感器和多个超声传感器对变压器采集到的局部放电信号，并确定所述局部放电信号中具有明显的脉冲特征的各目标特高频信号和各目标超声信号；
坐标构建单元，用于根据所述变压器的外部结构建立空间直角坐标系，结合以所述各目标特高频信号的到达时刻平均值作为局部放电起始时刻计算得到的超声信号传播时间，确定所述各目标超声信号对应的各目标超声传感器的空间坐标；
目标函数单元，用于根据所述变压器内各介质阻挡对超声波传播路径的变异影响关联，以及所述各目标超声传感器的空间坐标，建立修正局部放电超声信号传播路径的局部放电源定位目标函数；
坐标求解单元，用于采用粒子群算法对所述局部放电源定位目标函数进行求解，确定局部放电源的空间坐标。
9.一种低频变压器局部放电联合定位设备，其特征在于，包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储程序；
所述处理器，用于执行所述程序，实现如权利要求1-7中任一项所述的应用低频变压器局部放电联合定位方法的各个步骤。
10.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-7中任一项所述的低频变压器局部放电联合定位方法的各个步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311283632.9A CN117148074A (zh) | 2023-09-28 | 2023-09-28 | 低频变压器局部放电联合定位方法及相关设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311283632.9A CN117148074A (zh) | 2023-09-28 | 2023-09-28 | 低频变压器局部放电联合定位方法及相关设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117148074A true CN117148074A (zh) | 2023-12-01 |
Family
ID=88900910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311283632.9A Pending CN117148074A (zh) | 2023-09-28 | 2023-09-28 | 低频变压器局部放电联合定位方法及相关设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117148074A (zh) |
-
2023
- 2023-09-28 CN CN202311283632.9A patent/CN117148074A/zh active Pending
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