变电站异常声响监测与定位方法
【专利摘要】本发明属于电学领域，特别涉及一种变电站异常声响监测与定位方法。该方法将局部放电产生的声波信号作为检测对象，包括声波相控接收平面阵列传感器，多通道同步高速数据采集系统，信号调理模块，DSP数据处理模块以及网络通信模块。其主要特征如下：1）将变电站母线区划分为若干区域，并设置各自的几何中心。在各自几何中心布置一个声波传感器平面阵列；2）传感器接收的信号经信号调理模块处理之后接至多通道同步高速数据采集模块；3）DSP模块对声波进行数字波束合成，进而计算得出放电点的位置；4）网络通信模块传输定位结果和控制指令。本发明利用相控阵技术实现变电站异常声响定位，提高了精确度；DSP并行运算处理数据，高速实效。
【专利说明】变电站异常声响监测与定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电学领域，特别涉及一种变电站异常声响监测与定位方法。
【背景技术】
[0002] 变电站时常会有因设备连接处、绝缘支柱等放电而产生的异常声响。此处放电是 指电力设备绝缘部分在足够强的电场作用下局部范围内发生的放电或在电力设备连接处 因接触不良产生的放电。每一次放电都会造成绝缘介质的绝缘强度或连接部件损伤，轻微 的放电对电力设备绝缘或连接部件的影响较小，设备性能的下降较缓；而强烈的放电，则会 使得绝缘强度或间接部件性能很快下降。这是使高压电力设备损坏的一个重要因素。因此， 对运行中的设备要加强监测，当放电超过一定程度时，应将设备退出运行，进行检修或者更 换。
[0003] 目前已有的针对单台电气设备的检测和定位装置，针对变电站母线及所连接设备 的空间声源检测及定位的技术尚未见报道。主要困难是变电站空间放电是多点放电，且绝 大多数放电属于正常现象(如电晕)。声波在空气中传播，随着传播距离产生衰减。如果简 单的使用一个声波传感器，故障信息将淹没在各种正常放电产生的声波信号中。因此，要实 现空间声源的检测和定位，检测装置必需具有空间定向检测的能力（指向性)，即对指定的 方向具有最大的灵敏度，而对非指定方向则接受到的信号越小越好。机械旋转也能实现指 向性，但是相对于相控扫描而言，其扫描速度慢3个数量级以上，而且放电具有随机性，扫 描速度慢会导致信号丢失。因此为达到高精度，必须采用相控扫描。
[0004] 介质中发生放电时，其瞬时释放的能量将放电源周围的介质加热使其蒸发，效果 就像一个小爆炸。此时放电源如同一个声源，向外发出声波。由于放电持续时间很短，所发 射的声波频谱很宽，可达到数MHz。本发明通过检测放电产生的声波信号来实现定位。
【发明内容】
[0005] 为解决变电站异常声响监测与定位问题，结合相控阵技术，本发明提供了一种变 电站异常声响监测与定位方法。
[0006] 对于等间隔排列的线阵列，其指向性函数为
【权利要求】
1. 一种变电站异常声响监测与定位方法，其特征是：将放电产生的声波信号作为检测 对象，包括声波相控接收平面阵列传感器模块，多通道同步高速数据采集系统，信号调理模 块，DSP数据处理模块以及网络通信模块，并充分考虑排除放电以外的干扰信号；其各个模 块之间的连接关系是：声波相控接收传感器平面阵列、信号调理模块、多通道同步高速数据 采集系统、DSP数据处理模块依次连接，网络连接定位系统与上位机，共同完成变电站异常 声响的在线监测和定位。
2. 根据权利要求1所述的变电站异常声响监测与定位方法，其特征是：所述声波相控 接收平面阵列传感器，由21 X21个声波传感器构成接收阵列，排列成正方形平面，传感器 之间的距离为等距。
3. 根据权利要求1所述的变电站异常声响监测与定位方法，其特征是：所述声波传感 器相控接收平面阵接收的信号为中心频率40KHz，带宽50KHz的声波信号。
4. 根据权利要求1所述的变电站异常声响监测与定位方法，其特征是：所述多通道同 步高速数据采集系统为21通道一组，共21组；每通道有一个信号调理模块；每组共用一片 DSP ;21组DSP同步并行工作。
5. 根据权利要求1所述的变电站异常声响监测与定位方法，其特征是：所述信号调理 模块主要由带通滤波器、前置放大器、检波器、积分器等组成。
6. 根据权利要求1所述的变电站异常声响监测与定位方法，其特征是：多通道同步高 速数据采集系统信号采样率为150KS/S。
7. 根据权利要求1所述的变电站异常声响监测与定位方法，其特征是：所述放电以外 的干扰信号主要包括环境噪声、开关闭合和开断时发出的声响、白噪声以及由电晕引起的 干扰信号。
8. 根据权利要求1所述的变电站异常声响监测与定位方法，其特征是：网络模块实现 上位机与定位系统之间的通信，传输定位结果以及控制指令。
【文档编号】G01R31/12GK104280718SQ201310270791
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月1日 优先权日:2013年7月1日
【发明者】李卫国, 曹文彬, 高兴军, 贾鹏飞, 陈艳 申请人:华北电力大学