一种基于双uhf传感器的局部放电源快速定位方法
【专利摘要】一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法，所述方法利用一种便携式局放UHF信号定位装置，通过布置两路UHF传感器，接收待测高压电气设备内部局放产生的UHF信号，对UHF信号进行滤波、放大、模/数转换，获取两路UHF信号的完整波形，通过比较局放源到达两路UHF传感器的信号时间差，当信号时间差为0时，表明局放源位于两个UHF传感器连线的中分面上，在三维空间中分别确定相互垂直的三个中分面，局放源位置为三个中分面的交点。本发明适用于高压开关柜、变压器、电力电缆、GIS设备等高压电气设备内部局放源的定位。
【专利说明】—种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种高压电气设备局部放电(简称局放)源定位方法，属高压电气设备运行维护检修【技术领域】。
【背景技术】
[0003]高压电气设备在发生绝缘介质击穿之前往往表现为局部放电(简称局放)的逐步发展和增强，绝缘故障常常起源于局放造成的绝缘劣化。局放是绝缘发生劣化的重要征兆，绝缘的劣化程度越高，局放活动越强烈；同时局放也是导致绝缘进一步劣化的重要原因。因此需要一种有效手段对高压电气设备内部局放进行检测和定位，以提设备运行可靠性。
[0004]为了定位带电高压电气设备内部局放源，一般采用超声波方法、声-电(超声波-电脉冲)联合方法，但局放产生的超声波信号衰减较快，超声波方法灵敏度和定位精度较低；高压开关柜、GIS (Gas Insulated Switchgear)等设备无法安装高频电流传感器,限制了声-电联合法的应用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是，为了提高高压电气设备内部局放源的定位精度和定位效率，本发明公开了一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法。
[0006]本发明的技术方案是，利用一种便携式局放UHF信号定位装置，通过布置两路UHF传感器，接收待测高压电气设备内部局放产生的UHF信号，对UHF信号进行滤波、放大、模/数转换，获取两路UHF信号的完整波形，通过比较局放源到达两路UHF传感器的信号时间差，从而确定局放源位置。
[0007]本发明一种便携式局放UHF信号定位装置，包括UHF传感器、UHF信号调理单元、可选滤波器组件、数据采集单元；数据采集单元通过可选滤波器组件连接UHF信号调理单元的输出端;UHF信号调理单元的输入端连接UHF传感器。
[0008]UHF传感器包括第一 UHF传感器和第二 UHF传感器，用于放置在高压开关柜箱体缝隙、观察窗、变压器箱沿接缝、GIS设备盆式绝缘子等处，以接受来自设备内部局放产生的UHF信号；
UHF信号调理单元，用于对所述UHF信号进行前置处理，将所述UHF信号进行带通滤波、对数放大等预处理输出调理后信号；
可选滤波器组件包括第一可选滤波器组件和第二可选滤波器组件，用于根据现场背景干扰信号特征，对所述调理后信号进行可选的高通、低通或带通滤波，以抑制现场干扰，输出待采集信号；
数据采集单元，用于对所述待采集信号进行模/数转换，将待采集信号保真地转换为数字信号，获取信号完整波形，并提供人机交互界面，进行显示、分析、存储。[0009]优选地，所述UHF传感器为0.3GHz~1.5GHz频带的UHF传感器。
[0010]优选地，所述UHF信号调理单元包括依次连接的带通滤波器、对数放大器。
[0011]优选地，所述可选滤波器组件为三个子模块，分别为高通、低通、带通滤波组件，高通滤波组件截止频率为0.6GHz，低通滤波组件截止频率为0.45GHz，带通滤波组件通带频率为1.3GHz~1.5GHz ;定位时双路滤波器组件选择应相同。
[0012]优选地，所述数据采集单元的最高采样速率为4GSa/s，带宽为1.5GHz，模/数转换分辨率12bit，能够保真地获取UHF信号波形，以读取波形起始沿；具备USB接口通过外部存储保存信号。
[0013]便携式局放UHF信号定位装置的工作原理是，安装在高压开关柜箱体缝隙、观察窗、变压器箱沿接缝、GIS设备盆式绝缘子等处的UHF传感器将采集到的局放信号送至UHF信号调理单元的输入端，对UHF信号进行前置处理，将UHF信号进行带通滤波、对数放大等预处理输出调理后信号；调理后信号送至可选滤波器组件进行可选的高通、低通或带通滤波，以抑制现场干扰，输出待采集信号至数据采集单元；数据采集单元对待采集信号进行模/数转换，将待采集信号保真地转换为数字信号，获取信号完整波形，并提供人机交互界面，进行显示、分析、存储。
[0014]本发明一种高压电气设备局部放电源定位方法为:
(I)将第一 UHF 传感器11 (或第二 UHF传感器12)放置在待检测现场地面并远离待测设备，进行背景噪声测试。
[0015](2)将所述第一 UHF传感器11 (或第二 UHF传感器12)放置在待检测设备如高压开关柜前后面板观察窗，检测判断有无放电信号。
[0016](3)如有放电信号，将第一 UHF传感器11和第二 UHF传感器12放置在待检测设备附近地面，并分开一定距离时，适当移动第一 UHF传感器11和第二 UHF传感器12的位置，比较局放源到达两路UHF传感器的信号时间差，当信号时间差为O时，表明局放源5位于第
一UHF传感器11与第二 UHF传感器12连线的中分面61上。
[0017](4)同步骤(3)原理，当两路UHF信号时间差为O时，在三维空间的x、y、z平面上先后确定三个中分面，三个中分面形成的交点即为放电源位置。
[0018](5)当局放源的位置较高时，受现场安全或其它影响UHF传感器无法超过局放源位置而形成中分面，则局放源的高度位置由下式确定:
【权利要求】
1.一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法，其特征在于，所述方法利用一种便携式局放UHF信号定位装置，通过布置两路UHF传感器，接收待测高压电气设备内部局放产生的UHF信号，对UHF信号进行滤波、放大、模/数转换，获取两路UHF信号的完整波形，通过比较局部放电源到达两路UHF传感器的信号时间差，从而确定局部放电源位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法，其特征在于，所述方法中，当第一 UHF传感器(11)和第二 UHF传感器(12)放置在待检测设备附近地面，并分开一定距离时，适当移动第一 UHF传感器(11)和第二 UHF传感器(12)的位置，比较局部放电源到达两路UHF传感器的信号时间差，当信号时间差为O时，表明局部放电源(5)位于第一 UHF传感器(11)与第二 UHF传感器(12)连线的中分面(61)上。
3.根据权利要求2所述的一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法，其特征在于，所述方法中，当两路UHF彳目号时间差为O时，在二维空间的x、y、z平面上先后确定二个中分面，三个中分面形成的交点即为放电源位置。
4.根据权利要求3所述的一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法，其特征在于，所述方法中，当局部放电源的位置较高时，受现场安全或其它影响UHF传感器无法超过局部放电源位置而形成中分面，局部放电源位置由下式确定:
5.根据权利要求1所述的一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法，其特征在于，所述便携式局放UHF信号定位装置由第一 UHF传感器(11)、第二 UHF传感器(12)、UHF信号调理单元(2)、第一可选滤波器组件(31)、第二可选滤波器组件(32)和数据采集单元(4)组成；数据采集单元(4)分别通过第一可选滤波器组件(31)和第二可选滤波器组件(32)连接UHF信号调理单元(2)的输出端；UHF信号调理单元(2)的输入端分别连接第一UHF传感器(11)和第二 UHF传感器(12)； 所述第一 UHF传感器(11)和第二 UHF传感器(12)，用于放置在高压开关柜箱体缝隙、观察窗、变压器箱沿接缝、GIS设备盆式绝缘子等处，以接受来自设备内部局放产生的UHF信号; 所述UHF信号调理单元(2)，用于对所述UHF信号进行前置处理，将所述UHF信号进行带通滤波、对数放大等预处理输出调理后信号； 所述第一可选滤波器组件(31)和第二可选滤波器组件(32)，用于根据现场背景干扰信号特征，对所述调理后信号进行可选的高通、低通或带通滤波，以抑制现场干扰，输出待采集信号； 所述数据采集单元(4)，用于对所述待采集信号进行模/数转换，将待采集信号保真地转换为数字信号，获取信号完整波形，并提供人机交互界面，进行显示、分析、存储。
6.根据权利要求5所述的一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法，其特征在于，所述UHF传感器为0.3GHz~1.5GHz频带的UHF传感器；所述UHF信号调理单元包括依次连接的带通滤波器、对数放大器。
7.根据权利要求5所述的一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法，其特征在于，所述可选滤波器组件为三个子模块，分别为高通、低通、带通滤波组件，高通滤波组件截止频率为0.6GHz,低通滤波组件截止频率为0.45GHz,带通滤波组件通带频率为.1.3GHz~1.5GHz ;定位时双路滤波器组件选择应相同。
8.根据权利要求5所述的一种基于双UHF传感器的局部放电源快速定位方法，其特征在于，所述数据采集单元的最高采样速率为4GSa/s，带宽为1.5GHz，模/数转换分辨率.12bit，能够保真地获取UHF信号波形，以读取波形起始沿；具备USB接口通过外部存储保存信号。
【文档编号】G01R31/12GK103913683SQ201410132542
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年4月2日 优先权日:2014年4月2日
【发明者】刘明军, 周求宽, 黄成军 申请人:国家电网公司, 国网江西省电力科学研究院