专利名称：用于定位部分放电的设备与方法
技术领域：
本发明涉及一种设备与方法，用于定位部分放电，该部分放电发生在具有细长形状的电装置中的放电点处，并产生相应电脉冲沿该装置轴向地从该放电点向相反方向传播。更具体地，本发明涉及通过探测/处理部分放电来诊断电力系统(特别是高压系统)的技术领域。
背景技术：
应该注意，部分放电是指局限在电力系统的绝缘部分处的放电，并不会因此导致该系统的即时故障，而是导致其逐渐劣化。通过部分放电的独特性质，部分放电基本被局限在绝缘系统的缺陷的范围内。据此，基于探测与解读部分放电的诊断方法是科研领域中最有前景和所广泛研究的项目之一，因为处理涉及部分放电的信号使得可能探究发生放电的绝缘系统中的缺陷的性质并在绝缘系统中定位缺陷的位置。更具体而言，本发明涉及组成用于传输放电脉冲(也就是说，形成使脉冲沿其传播的路径)的电线的具有细长形状的电气设备的诊断；例如，这种设备包括用于中高压的电线、自耦变压器或GIL (气体绝缘传输线)。在这种类型的设备中，重要的是标识可能导致电线故障的任何缺陷，诸如，例如， 在接头或终端或甚至在电线绝缘中的缺陷。这些缺陷一般是部分放电的点；一般而言，因此，目的是通过使用与被检电缆耦合的合适传感器探测相应的部分放电来标识这些缺陷。已知数种用于定位沿电缆的放电点的方法。其中一个，被称为反射(reflectometric)方法，包括在位于电缆一端的探测站处获取信号，并测量在一个信号与来自电缆另一端的由该信号反射回来的信号之间经历的时间段。然后根据该信号在该电缆中传播的速度计算出该信号源与探测点之间的距离。对于较长的电缆而言，这个方法并不是非常可靠的，因为在电缆上传播的信号会被衰减到某个程度而会有在探测站处完全不能探测到它们的风险。另一个方法包括在沿电缆的不同位置处将该电缆与多个传感器(至少2个，一般 3个)耦合(藉此形成多个探测站)。当传感器中的一个处的信号超出预确定的水平时，来自不同传感器的信号可同步地获得；该获取时间窗必须要足够长以容许通过不同传感器对传输中的同一个脉冲的测量。将同一个信号到达每一个传感器的时间进行比较，可能定位沿电缆的信号源。该方法相比反射方法更为准确，但是引起一些问题。第一个问题是标识一对同源(homologous)脉冲，也就是说，可分配给同一处部分放电的并在相反方向上传播的脉冲。应该注意的是，在沿该设备彼此间隔开的两个不同传感器处探测到的一对同源脉冲的存在意味着产生这些脉冲的放电所发生的点位于这两个传感器之间。
据此，现有技术的解决方法(例如，US5070537或US63660%)教导通过绝对时间参考，例如GPS，来同步在不同传感器处探测到的信号。这些现有技术的设备包括-与该设备在第一和第二探测站处连接，且沿该设备间隔开的第一和第二传感器， 用于探测电信号；-与该传感器相连接的处理单元，用于接收信号，还具有用于选择至少一对信号的模块，所述信号是在第一和第二传感器中探测到的且代表一对同源脉冲(也就是说，与同一处部分放电相关并沿该装置在相反方向上传播的脉冲)，以及用于基于所选择出的一对同源脉冲而计算放电点与探测站之间的距离的模块。在现有技术的解决方法中，该计算模块处理如下信息估算电缆中的脉冲传播的速度、探测站之间的距离、以及所考虑的一对脉冲被探测到的时刻之间所经过的时间。根据所考虑的一对脉冲被探测到的时刻之间所经过的时间，推导出在一个探测站相对于另一个探测站的方向上，放电点沿电缆所偏移的量。据此，如果同时地探测到该对信号，其意味着放电点与两个探测站之间是等距离的。基于这个信息以及探测站之间的距离，计算模块得到放电点与探测站之间的距
1 O然而，这些系统具有两个缺点。第一个缺点应归于难以可靠地标识要检查的部分放电。也就是说，在足够短的时间段(与所估计的在设备中的脉冲传播速度以及传感器之间的距离相兼容)内由相应的传感器探测到两个信号这样的事实并不能保证这些信号来自部分放电，特别是来自同一处部分放电。事实上，除了与所要标识的部分放电相对应的目标信号之外，很多信号都可与传感器相耦合；这些不需要的信号可包括背景噪声或另一种性质的干扰，或者甚至是其他部分放电(在另一个放电点或在电缆之外发生的)。所有这些信号基本都伴随着所要探测的由部分放电产生的目标信号，且经常妨碍后者被标识出(特别是如果其幅度大于所要探测的目标信号的幅度时)。为了克服这个缺点，现有技术的方法教导使用经合适地调节的过滤传感器及系统来试图在不探测到噪声信号的情况下探测到部分放电信号。然而，这些系统不可能确定所探测到的信号是否应归于同一处部分放电活动。另外，这些方法具有固有缺点。实际上，不可能提供为每一个环境及所有环境而优化的传感器，且过滤系统经常是效率低下的。还有，由于将要被探测到的目标放电信号的频率在事先是未知的，可能有将这些恰好的信号过滤出去的危险。最后，当将要被探测的由目标部分放电活动所产生的信号伴随着要被忽略的部分放电(例如因为它们位于电缆之外)所产生的其他信号时，存在这些信号不能由现在用的过滤系统(例如，由模拟通带滤波器组成)选择性地处理的危险。现有的定位系统的第二个缺点涉及从所选择出的一对同源脉冲中定位目标的准确性。上述所提到的现有技术中的方案包括处理一对同源脉冲信号之间的时间相移。在传感器之间的距离已知时，这个时间相移允许基于脉冲传播速度的估算而计算传感器与放电点之间的距离。信号的这种时域比较意味着在两个信号中标识相应的参考点(因为两个脉冲不是理想的，但其每一个具有自身不可忽略的随时间的演变(development in time)。一般，将脉冲的第一个峰值(或者最高的峰值)用作处理脉冲的时间相移的基准。这可导致严重的处理误差，因为该脉冲，在它们在该设备中传播的过程中，与其行经的空间成比例地变形。还有，时间相移可被仪器所感知的精度是有限制的(即使在要被比较的脉冲的参考点完美匹配的这一荒谬假设的基础上)。例如，时间精度是100ns，假设脉冲以光速传播， 则转换到30m的精度。因此，现有技术中有关定位所探测到的信号的准确度的困难与缺点增加了与识别实际上与放电活动、特别是同一处部分放电相关联的信号有关的那些困难与缺点。据此，现有技术的方法不保证可靠的结果且经常是效率低下的。进一步，从专利文献US5719503中已知一种用于在诸如管道的导电部件上搜寻异常(诸如表面腐蚀)的系统。所述异常并不与任何放电相关联，且因此不产生任何可探测到的脉冲。实际上，所述导电部件没有经受电压。据此，US5719503教导产生两个电脉冲并在不同部分将它们注入到所述导电部件中，这样这些脉冲沿导体在预确定的位置处相交。这些脉冲沿导电部件行进，经过带有异常的部分。然后探测到这些脉冲，其被所述异常的固有非线性所修改。分析所述被探测到的脉冲的所述修改而定位沿导电部件的异常。然而，US5719503的教导并不适用于沿电气设备定位部分放电，该部分放电发生在电气设备的绝缘的缺陷(例如，放电点)中。实际上，部分放电自身产生电脉冲，该电脉冲原发在单个放电点处，并离开放电点沿电气设备的绝缘部分向相反方向行进；实际上，部分放电仅发生在电气设备经受了电压时。因此，进一步注入在电气装置导体中行进的脉冲对于定位部分放电是没有用的。公开内容本发明的一个目的是提供克服现有技术的上述缺点的设备与方法。更具体地，本发明的目的是提供一种设备与方法，用于以特别正确与精确的方式定位部分放电，该部分放电发生在在具有细长形状的电气设备中的放电点处，并产生相应电脉冲轴向地沿该装置从该放电点向相反方向传播。此处一般地使用短语“轴向地”来表示该电脉冲沿该设备(其具有细长形状)传播。因此，短语“轴向地”不能被理解为仅(以及以一定程度限制地)是指带有圆柱形状的设备(诸如电缆，例如)的具体情况。本发明的另一个目的是提供一种用于定位部分放电的设备与方法，其在标识用于定位的一对同源脉冲时是非常可靠且稳健的。这些目的用根据本发明的设备完全实现，如随附的权利要求所表征的那样，其中该设备包括，以下的结合-用于推导的模块，其从所探测到的信号中，推导与信号波形相关联的至少一个形状参数、幅度参数、和代表在信号被探测到的时刻被施加到电气设备上的电压的相位的相位参数；-用于分离的模块，其将在每一个探测站中探测到的信号组分离为相应子集，以使每个子集的数字信号具有类似的形状参数值；-用于标识的模块，其将所述与部分放电相关的经分离的信号子集进行标识，该模块还被设置成为每一个被单独处理的子集的信号统计地处理幅度和相位参数值，以便分类；-用于关联的模块，其在被标识为和部分放电有关的子集中，将在第一探测站和第二探测站中探测到的并被类似地分类的信号子集关联起来，该模块还被设置成推导出与在同一个放电点处产生的脉冲相关的一对信号子集。用于选择与一对同源脉冲相关的一对信号的模块被设置为从所述相关联的子集对中选择信号。根据本发明的方法，其特征在于其包括如下步骤-探测由第一和第二传感器所获得的电脉冲，所述第一和第二传感器在沿设备隔开的第一和第二探测站处可操作地与该设备连接，并产生代表脉冲波形的相应的电信号；-将代表在探测到信号的时刻施加到电气设备上的电压的相位的相位参数值分配给每一个探测到的信号；-为每一个信号推导至少一个与该信号的波形相关联的形状参数；-为每一个信号推导至少一个该信号的幅度参数；-将在每一个探测站中探测到的信号集合分离为相应子集，以使每个子集的信号具有类似的形状参数值；-标识和部分放电相关的信号子集并根据基于所分别考虑的每一个信号子集的幅度与相位参数的统计处理来对它们进行分类；-在被标识为和部分放电相关的子集中，将在第一和第二探测站中探测到的并被类似地分类的信号子集关联起来，从而推测出与在同一个放电点产生的脉冲相关的一对信号子集，-为相关联的子集对选择在小于预确定值的同一个时间段内分别在第一和第二传感器中探测到的至少一对同源脉冲；-基于所选择出的一对同源信号计算放电点与探测站之间的距离。附图简述根据以下结合附图所进行的对本发明的优选但非限制性实施例的描述，本发明的这些以及其他特征将会显而易见，其中-
图1示意地示出根据本发明的设备；-图2示意地示出根据本发明的方法。本发明优选实施例的具体描述图1中的标记1表示根据本发明的设备。装置1是被用于定位部分放电的装置，该部分放电发生在具有细长形状的电气设备3中的放电点2处，并产生相应电脉冲4沿该设备3从该放电点2向相反方向传播。用于定位部分放电的装置1可应用于，例如，中高压电缆、自耦变压器或GIL。
装置1包括可与设备3(例如电缆)在第一探测站6处相连接的第一传感器5。装置1还包括可在第二探测站8处与设备3相连接的第二传感器7。传感器5、7被设置为探测代表放电脉冲4的波形的模拟电信号。传感器5、7包括，例如，磁性探针、电感性或电容性的探针或者其他已知的仪器。无论什么情况，对于传感器5、7的探测频带，其优选覆盖从约IMhz到约6GHz的频率范围。然而，应该注意，由传感器5、7和由处理单元9所限定的探测频带取决于设备3的类型和特性。更具体地，在设备3是电缆的情况下，对于传感器5、7的探测频带，其优选地限定小于约2MHz (或更小)的截止频率以及大于约200MHz (或更大)的截止频率。在设备3是GIL的情况下，对于传感器5、7的探测频带，其优选地限定小于约 300MHz (或更小)的截止频率以及大于约5GHz (或更大)的截止频率。优选地，传感器5、7是定向类型的，也就是说，它们被设置为探测脉冲4沿设备3 的传播方向。传感器5、7与处理单元9相连接。处理单元9被配置为接收由传感器5、7所探测到的信号并将其数字化。在实现中，传感器5、7优选地探测代表脉冲4的波形的模拟电信号；处理单元9被设计为接收该模拟信号并产生代表放电脉冲4的波形的相应数字信号。第一探测站6和第二探测站8沿设备3被间隔开。应该注意的是，根据本发明，不要求探测站之间的距离已知为具有较高程度的准确度。根据本发明，该装置还包括沿设备3放置的在对应探测站中的多于两个的传感
ο每一对相继的(consecutive)传感器5、7被设计为探测设备3在传感器自身之间延伸的一段中的放电点2(也就是，在其处产生部分放电的缺陷，其进而产生沿设备3在相反方向上传播的放电脉冲)处所发生的部分放电脉冲。图1中的参考标号Z1和&分别表示自传感器5和7到放电点2之间的距离(也就是，分别自探测站6、8的距离)。据此，存在多个传感器则减少数个放电点2(如果有数个放电点2的话)之间的距离，还减少了用于定位它们的探测站之间的距离(也就是，其使得Z1和τ2的平均值减少了。)处理单元9包括一模块，用于选择在第一传感器5和第二传感器7中探测到的信号的，代表一对同源脉冲的至少一对信号。术语一对同源脉冲是指脉冲对4，其涉及(也就是，由其产生)同一处部分放电并以相反方向沿设备3传播。据此，有利的是传感器5、7是定向类型的。处理单元9还包括根据所选择出的一对同源脉冲而计算放电点2与探测站6、8之间的距离的模块(也就是，用于计算Z1和、值的模块)。根据本发明，处理单元9还包括推导模块、分离模块、标识模块和关联模块。
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推导模块被设置为从所探测到的信号，具体地，从数字信号(代表脉冲4的波形) 推导出-与信号的波形(也就是，相应的脉冲4的波形)相关联的至少一个形状参数；-幅度参数，其与脉冲4的幅度相关联(例如，信号的峰值或与脉冲4的能量内容相关联的信号的有效值)；-相位参数，其代表当信号被探测到的时刻所施加到电气设备3上的电压的相位 (假设设备3经受交流电压)；分离模块被设置为将在每一个探测站中探测到的信号集合分离为相应子集，以使每个子集的数字信号具有类似的形状参数值。标识模块被设置为标识与部分放电相关的被分离的信号子集。更具体地，标识模块被设置为单独处理的每一个信号子集统计地处理其幅度和相位参数值，以便其进行分类。关联模块被设置为在被标识为与部分放电相关的子集中，将在第一探测站6和第二探测站8中探测到的，且被类似地分类的信号子集关联起来；因此关联模块被设置为推导出与在同一个放电点2处产生的脉冲相关的一对信号子集。根据本发明，用于选择与一对同源脉冲相关的一对信号的模块被设置为从所述一对相关联的子集中选择信号。用于选择一对同源脉冲的模块包括用于将从第一传感器5中探测到的信号与第二传感器7中探测到的那些信号进行同步的装置10(这些同步装置包括，例如，GPS系统或者其他本身已知的绝对参考系统)。因此，选择模块被设置为选择至少一对信号，其在相应的传感器中(也就是，该对信号的第一信号在第一传感器5中被探测到，该对信号的第二信号在第二传感器7中被探测到)在小于预确定值的单个时间段内被探测到。在实现中，由于探测站6、8之间的距离是已知的(即使是大约地)，且由于脉冲4 沿设备3传播的速度可被估算(即使是大约地)，传输时间T，也就是脉冲4沿设备3从第一探测站6传播到第二探测站8 (或者反之)所需要的时间，也是已知的(或至少可大约估算出来)。因此，选择模块，对于属于被标识为与部分放电活动(原发于放电点2)相关的子群(在第一传感器5中探测到的信号子群)，且在时刻、被探测到的信号，检查在与它相关的信号子群(也就是，在另一个传感器7中被探测到的，且与被以类似方式分类的部分放电活动相关的信号子群)中，在落在含有时刻tl的预确定时间段内的时刻t2时是否有信号被探测到。优选地，处理其中心为、且其持续时间为两倍T的参考时间段。可操作地，所使用的参考时间段具有时刻ti-T作为其开始时刻，具有ti+T作为其结束时刻。如果相关联的子群(也就是，在另一个探测器7中被探测到的，且与被以类似方式分类的部分放电活动相关的信号子群)含有包括在所述参考时间段内的时刻t2，则在时刻、和t2所探测到的信号被选中为相关于一对同源信号4。应该注意的是，优选地从优选含有测量开始时的时刻的参考时刻中计算出脉冲探测时刻。
因此，上述时刻、和t2对应于参考时刻与相应探测时刻之间所经过的时间段。优选地，推导模块被设置为推导出与信号的频率内容相关联的第一形状参数，以及与信号的持续时间相关联的第二形状参数。优选地，分离模块被设置为将落在以所述第一和第二形状参数作为坐标系的参考平面上同一区域内的信号分类到单个子集中。因此，分离模块被设计为将信号分类为子集，子集中脉冲4的波形一致。当脉冲4 从将其产生的源行进到传感器的时候，由于脉冲4的波形与脉冲4所经历的传输函数相关联，所以被一起分类到单个子集中的信号可被追溯到同一个源。这使得可能将与部分放电活动相关的信号与由于噪声或不同的部分放电活动 (也就是，在不同放电点处发生的)的信号分离开来。然而，应该注意的是，比较在同一个传感器中获得的脉冲的形状是有意义的，但是比较在不同传感器中探测到的信号的形状则并不重要。考虑到这一点，可阐述标识模块的功能。标识模块被设计为将每个(分离的)子群中的信号分配给特定类型的源，其意味着容许将子群分类。优选地，用于标识子集的模块涉及根据在该子集中的信号的相位和幅度参数的值来使用模糊推理推动(motor)操作。实际上，在同一个子群中的且在以相位与幅度参数作为坐标系的平面中所表示的信号，根据轨迹(trace)而被安排，所述轨迹和产生与这些信号相关的脉冲的源的本质相关联。为了标识的目的，因此，有必要处理(统计地)信号子群。优选地，标识模块被设置为根据轨迹的形状(由在具有相位与幅度参数作为坐标系的参考平面上的点的形式所检测出的信号子集所定义)来分类子群。应该注意的是，然而，如果在没有首先将信号分离到均一组中的情况下标识信号组的话，可能存在分析含有来自不同源(由于噪声，例如)的信号的轨迹的危险；这可能使任何形式的统计处理失效，使得所得到的标识不可靠。因此，装置1容许以特别良好程度的可靠性来标识与同源脉冲对相关的信号。有利地，装置1不要求特别准确地已知传感器之间的距离以及设备3中的脉冲的传播。有利地，即使在处理时间相移时有特别高程度的准确度，在不同传感器中探测信号的时刻之间使用同步装置10不是必须的。在实现中，选择模块(其检查在小于预确定值的时间段内(例如值T)探测到的所选的脉冲4)在仅含有与发生在同一源处的部分放电相关的脉冲4的对应信号的信号子集 (从分离与标识模块接收到的)上操作。应该注意的是分析信号的迹象(sign)(也就是，传感器5、7是定向传感器)使得可能保证所选中的信号对是与位于传感器5、7之间的放电点2相关的，而不是与位于其外侧的放电点相关。根据本发明的另一个方面，推导模块被设置为推导(至少对于所选择出的一对同源脉冲的信号)至少一个衰减参数，其关联于随脉冲从放电点2到相应探测站所行经的距离而变化的量。优选地，该衰减参数是幅度参数；这有利地使得可能避免推导模块进行的进一步处理。然而，衰减参数还可包括其他量，诸如，例如，与信号的频率内容相链接的量。根据本发明，计算模块被设置成为所选择出的一对同源脉冲的信号而处理衰减参数值。更具体地，计算参数被设置成比较所探测到的传感器5、7的衰减参数值。下述是基于处理衰减参数(其在本示例中是信号的幅度)来计算距离Z1和τ2 (从放电点2到探测站6、8)的算法的示例。使用信号幅度作为衰减参数，一对同源脉冲的信号的幅度V1和V2分别在，例如，第一传感器5和第二传感器7中探测到。通过以下设定的计算式(1)可计算出理想的距离Z1和&的值。V1 = V2 · exp ( α · ζ2_ α · Z1) (1)在式(1)中，α是衰减常数。常数α可根据使用来制作电气设备3的材料类型(且，更具体地，设备3的绝缘材料)推导出来(例如使用合适的表格)。式(1)表达对应同一处部分放电并从其被原发的放电点2传播到其被探测到的探测站6、8的脉冲4的衰减。值得注意的是量Zl+Z2是已知的，因为这就是传感器5、7之间(也就是，探测站6、 8之间的)沿电缆的距离。这容许式(1)解出Z1和T^常数α的值还取决于信号的频率。据此，计算模块被设置成从来自所选择出的同源脉冲对的信号中推导出通过傅里叶变换形式而变换的相应信号，并在经变换的信号上，为多个频率值而处理该衰减参数值。在上述示例中，根据下面的式( 来实现计算模块。V1 ( ω ) = V2 ( ω ) · exp ( α ( ω ) · Z2- α ( ω ) · Z1) (2)这有利地容许对放电点2距离探测站6和8之间的距离进行特别准确的测量，由于在频域中已经完成了处理，藉此获得了多个距离值，这些距离值然后被平均。将为信号的不同经变换项所获得的值取平均还具有从同一个所选中的脉冲对来执行的优点。如果所使用的传感器5、7和处理单元9形成宽探测带(正如根据本发明所优选的那样)，那么在频域中处理信号衰减这样的事实是特别有利的。事实上，根据本发明，选择模块被设置成选择与属于同一个所选择出的信号子集对的相应脉冲4对相关的多个信号对。这有利地容许计算多个值Z1和^，此多个值对应于将要被进一步统计地处理(例如，计算平均值和置信区间)的不同信号对。因此，装置1容许对要探测的值(Z1和Z2)的统计平均值的两个数量级的估算。这容许实现良好程度的定位可靠性及准确性，还可能将置信值分配(以特别准确、可靠的方式)给这些计算出来的值。本发明还提供了用于定位在电气设备3中的放电点2处发生的部分放电的方法。
该方法包括以下步骤-探测11由第一传感器5和第二传感器7获得的电脉冲4，第一传感器5和第二传感器7可操作地在第一探测站6和第二探测站8处(分别)连接到设备3，第一和第二探测站沿设备3间隔排列，并产生代表脉冲4的波形的相应电信号；-选择12在第一和第二传感器中探测到的至少一对信号，代表分别在第一传感器 5和第二传感器7中，在小于预确定值的同一时间段内探测到的一对同源脉冲(也就是说， 与同一处部分放电相关且沿设备3反向传播的脉冲)。-计算13，基于所选择出的一对信号，计算放电点2与探测站6和8之间的距离。根据本发明，该方法在探测步骤11之后还包括以下步骤-分配14，将代表在探测到信号的时刻施加到电气设备上的电压的相位的相位参数值分配给每一个探测到的信号；-推导15，为每一个探测到的信号，推导至少一个与对应该信号的脉冲4的波形相关联的形状参数；-推导16，为每一个信号，推导至少一个与该信号的幅度相关联的幅度参数；-分离17，将在每个探测站探测到的信号组分离为相应的子集，以使每个子集的信号具有类似的形状参数值(优选地如上结合装置1所述)；-标识18，将信号子集标识为与部分放电相关，并根据基于幅度和相位参数而为每个单独处理的信号子集的统计处理而将其分类(优选地如上结合装置1所述)；-关联19，在被标识为与部分放电有关的子集内，将在第一探测站6和第二探测站 8中探测到的，并被类似地分类的信号子集关联起来，从而推导出与在同一个放电点2处产生的脉冲相关的一对信号子集。据此，选择一对同源脉冲的步骤被施加到属于所述相关联的子集对的信号上。这样，根据本发明的定位方法特别可靠，因为其容许特别确定且一致地选择与同源脉冲对相关的信号。进一步，该方法特别稳健，因为它脉冲探测时刻之间的时间相移上处理方面不需要特别的准确性(这个处理特别关键且不是非常准确)。优选地，在选择步骤前(且，更具体地，在探测步骤过程中)，本发明考虑通过绝对时间参考进行将在第一传感器5和第二传感器7中所探测到的信号进行同步的步骤(如上结合装置1所述)。优选地，分配步骤14包括，为每一个探测到的(数字)信号，推导出与信号的频率内容相关联的第一形状参数，以及与信号的持续时间相关联的第二形状参数。据此，分离步骤17包括将落在以所述第一和第二形状参数作为坐标系的参考平面同一区域内的所有信号分类到单个子集中。优选地，标识步骤18涉及根据在该子集中的信号的相位与幅度参数的值来使用模糊推理驱动操作。优选地，在标识步骤18中，根据轨迹(trace)的形状(轨迹由在具有相位与幅度参数作为坐标系的参考平面上的点的形式所检测出的信号子集所定义)来执行分类。应该注意的是分离步骤17必需在标识步骤18之前。推导形状参数的步骤15必需在分离步骤17之前。
分配相位参数的步骤14和推导幅度参数的步骤16必需在标识步骤18之前。相反，分配步骤14和推导步骤16必需在分离步骤17后。这样的优势是，防止相位参数分配步骤14和幅度参数推导步骤16被施加到基于形状参数(例如由于形状参数采用了噪声的典型值)而被过滤了的(且因此随后被忽略)的任何信号子集上。根据本发明的另一个方面，该方法包括推导的步骤，至少对于所选择出的同源脉冲对的信号推导至少一个衰减参数，该衰减参数关联于随脉冲4从放电点2到相应探测站行进的距离而变化的量。优选地，衰减参数是幅度参数。在这种情况下，如果为所有探测到的信号而执行推导幅度参数的步骤16的话，推导衰减参数的进一步的步骤就不是必需的。另一方面，如果没有执行推导幅度参数的步骤16，那么推导衰减参数的步骤就是必需的。在这种情况下，所述推导衰减参数的步骤在选择步骤12之后执行，以节省时间与资源。在实现中，衰减参数的推导仅对于所选择的信号是重要的。在实现中，还是根据本发明，计算放电点2与探测站6和8之间的距离包括处理 (也就是，比较)所选择出的同源脉冲对的信号的衰减参数的值。在上述示例中，计算步骤包括使用基于式(1)的算法。优选地，在频域中处理所选择出的同源脉冲对的(数字)信号。更具体地，从所选择出的同源脉冲对的(数字)信号中推导出使用傅里叶变换而变换的相应信号。据此，在经变换的信号上为多个频率值而执行计算放电点2与探测站距离的步骤 13 (使用式(2)，例如)。因此，对于同一所选择出的信号对(与相应的同源脉冲4对相关)，优选地重复计算步骤13预确定次数的(对于每一个频率值)。在这个情况下，本方法包括平均步骤20，将通过为不同频率值而重复步骤13所计算出来的多个距离值(放电点2与探测站6和8之间)进行平均(术语平均一般被用于指用于获得多个值的平均值的统计处理)。平均步骤20要求计算出来的多个值经受统计处理。优选地，为其重复步骤13的多个频率值落在约IMHz到约IOOMHz范围内。优选地，该方法包括重复选择步骤12预确定的次数，以选择代表多个同源脉冲对的信号并计算放电点2与探测站6和8之间的相应的多个距离值。应该注意的是在同对关联子集(含有在同一部分放电活动中获得的数据)的情况下要重复选择与不同的同源脉冲对相关的信号的选择步骤12。据此，此处有进一步的步骤21，将对于所选择出的不同信号对的所计算出来的距离值进行平均；所述平均步骤包括对所述值进行统计处理。优选地，为不同的所选对(其经历了所述进一步的平均步骤21)而探测到的每一个距离值进而是将对于相应多个频率值而计算出来的多个距离值进行平均的步骤20 (如上所述)的结果。这优选地转换为定位时的稳健与特别高的准确性(通过放电点2与探测站之间的距离值的计算求平均(meaning)，还优选地标识了这些值上的置信区间)。因此，计算放电点2与探测站6、8之间的距离Z1和、容许定位放电点2自身的距离O因此，本发明提供以下优点。用于定位设备3中的放电点2的装置1和方法是特别可靠的，因为它们容许以特别可靠确定的方式来选择与同源脉冲对相关的信号。在实现中，仅在仅与对应于目标放电活动相关的脉冲中进行选择；因此，避免了比较非均一(non-uniform)信号的风险；也就是说，显著减少了在选择同源脉冲对时的误差风险。另外，相比与在确定探测脉冲对的时刻之间的时间相移中的不确定性，本发明所提出的选择与同源脉冲对相关的信号是特别稳健的，藉此也简化了同步装置。本发明的另一个优点是提出了基于处理(更具体地，比较)所选信号的衰减来计算放电点2与探测站之间距离的特别有效的系统。这个方法，定位是特别准确且稳健的，因为它避免了确定信号之间的时间相移中可能的误差与不精确。进一步，本发明有利地容许在多个所计算出的值上执行统计处理，且，如果必需的话，甚至在进行级联的第二次统计处理，使得计算特别准确并容许对于所计算的值的置信区间的特别稳健的标识。
1权利要求
1.用于定位部分放电的方法，所述部分放电在具有细长形状的电气设备(3)中的放电点(2)处发生，并当所述电气设备C3)经受电压的时候产生相应电脉冲(4)沿所述设备(3) 从所述放电点( 在相反方向上传播，其特征在于所述方法包括以下步骤-探测(11)由第一和第二传感器(5、7)所获得的脉冲G)，所述第一和第二传感器在沿所述装置(3)间隔开的第一和第二探测站(6、8)处可操作地与所述装置C3)连接，并提供代表脉冲(4)的波形的相应的电信号；-推导(15)，为每一个信号，推导出与对应脉冲的波形相关联的至少一个形状参数；-分配(14)，将代表探测到信号的时刻施加到电气设备C3)上的所述电压的相位的相位参数值分配给所述信号；-推导(16)，为所述信号，推导与对应脉冲的幅度相关联的至少一个幅度参数； -分离(17)，将在每一个探测站中探测到的信号集合分离为相应子集，以使每个子集的信号具有类似的形状参数值；-标识(18)与部分放电相关的信号子集并根据基于所分别考虑的每一个信号子集的幅度与相位参数的统计处理来对它们进行分类；-关联(19)，在被标识为与部分放电相关的子集中，将在第一和第二探测站中探测到的且被以类似方式分类的信号子集关联起来，以便推导出与在同一个放电点( 产生的脉冲相关的一对信号子集；-选择(12)，对于相关联的子集对，在小于预确定值的同一个时间段内分别选择在第一和第二传感器(5，7)中探测到的至少一对同源脉冲；-计算(13)，基于对所选择出的同源脉冲(4)对而计算所述放电点( 与所述探测站 (6,8)之间沿设备(3)的距离。
2.根据权利要求1所述的方法，包括，在选择步骤(1 之前，通过绝对时间参考完成将在第一传感器( 和第二传感器(7)中所探测到的信号进行同步的步骤。
3.根据上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，为每一所探测到的信号推导出相关联于信号频率内容的第一形状参数和相关联于信号持续时间的第二形状参数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分离步骤(17)包括将落在以所述第一和第二形状参数作为坐标系的参考平面同一区域内的所有信号分类到单个子集中。
5.根据上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述标识步骤(18)涉及根据在该子集中的信号的相位与幅度参数的值来使用模糊推理马达(motor)操作。
6.根据上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，在标识步骤(18)中，根据轨迹的形状来进行分类，所述轨迹由在具有相位与幅度参数作为坐标系的参考平面上的点的形式所检测出的信号子集所定义。
7.根据上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述计算放电点( 与所述探测站(6、8)的距离的步骤(1 是基于对所选择出的同源脉冲对的信号的衰减参数值的处理，该衰减参数值关联于随所述脉冲(4)从所述放电点( 到相应探测站所行经的距离而变化的量。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，从所选择出的同源脉冲对(4)的信号中推导出使用傅里叶变换而变换的相应信号，所述放电点和探测站之间的距离的计算步骤(13) 为多个频率值在经变换的信号上进行，然后对所计算出来的相应多个值进行平均化步骤 (20)。
9.用于定位部分放电的装置，其中部分放电在具有细长形状的电气设备(3)中放电点 (2)处发生，并产生相应电脉冲(4)沿所述设备C3)从所述放电点( 在相反方向上传播， 所述装置包括-在沿所述设备(3)间隔开的第一和第二探测站(6、8)处可操作地与所述装置连接的第一和第二传感器(5、7)，用于探测所述脉冲(4)并产生代表脉冲(4)的波形的相应的电信号；-与所述传感器(5、7)相连接的处理单元(9)，用于接收信号，并具有用于选择至少一对信号的模块，所述信号是在所述第一和第二传感器(5、7)中探测到的且代表一对同源脉冲，该对同源脉冲与同一个部分放电相关并沿所述设备C3)在相反方向上传播，所述处理单元(9)还具有用于基于所选的同源脉冲对(4)而计算所述放电点( 与所述探测站(6、 8)之间沿设备(3)的距离的模块，其特征在于它包括，组合在一起的-用于推导的模块，其从所述信号中，推导与信号波形相关联的至少一个形状参数、幅度参数和代表在信号被探测到的时刻被施加到电气设备C3)上的电压的相位的相位值；-用于分离的模块，其将在每一个探测站(6，8)中探测到的信号集合分离为相应子集， 以使每个子集的信号具有类似的形状参数值；-用于标识所述与部分放电相关的经分离的信号子集的模块，且该用于标识的模块被设置成为每一个被单独处理的子集的信号统计地处理幅度和相位参数值，以便对其分类；-用于在被标识为与部分放电有关的子集中，将在第一探测站和第二探测站中探测到的，并被类似地分类的信号子集关联起来模块，且该用于关联的模块被设置成推导出与在同一个放电点处产生的脉冲相关的一对信号子集；所述用于选择与同源脉冲对(4)相关的信号对的模块被设置为从所述相关联的子集对中选择信号。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述处理单元(9)包括用于推导的模块， 其对所选的同源脉冲对的数字信号，推导至少一个衰减参数，该衰减函数关联于随所述脉冲(4)从所述放电点( 到相应探测站行经的距离而变化的量，所述计算模块被设置成为所选的同源脉冲对的信号而处理衰减参数值。
全文摘要
用于定位部分放电的方法，该部分放电在具有细长形状的电气设备(3)中的放电点(2)处发生，且产生相应电脉冲(4)沿所述设备(3)从所述放电点(2)在相反方向上传播，包括以下步骤探测(11)在连接到设备(3)并沿其间隔开的第一和第二传感器(5，7)所获得的脉冲(4)；为每一个所探测到的信号，推导(15)出相位和幅度参数；将在每一个传感器中探测到的信号集合分离(17)到相应子集中，子集有统一的脉冲波形；标识(18)与部分放电相关的信号子集并对它们进行分类；将在不同传感器中探测到的且被类似地分类的子集关联(19)起来，从而推导出与同一个放电点(2)相关的一对信号子集；对于相关联的子集对，选择(12)在同一个时间段内在不同传感器中探测到的至少一对同源脉冲(4)；和基于对所选择出的同源脉冲对(4)而计算(13)所述放电点(2)与所述传感器之间的距离。
文档编号G01R31/08GK102369448SQ201080015830
公开日2012年3月7日 申请日期2010年3月24日 优先权日2009年3月27日
发明者A·卡瓦利尼, G·C·蒙塔纳里, G·帕西尼, S·塞拉 申请人:特英普科技有限公司