四阵元的传感器阵列空间位置的确定方法和装置的制造方法_2

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化变压器结构,例如,以一个长 550cm,宽200cm,高300cm的长方体代替变压器。用户可以将用于仿真变压器的仿真参数输 入到仿真系统中,用于进行仿真计算。
[0036] 步骤S104,获取四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐标参数,其中,四阵元的传 感器阵列用于定位变压器的放电源,多组坐标参数中每一组坐标参数对应一种四阵元的传 感器阵列的空间位置。
[0037] 衡量阵列布局的优劣,要考虑到不同的局部放电源不同的时延测量结果下是否都 可以定位准确。因此仿真中需设置大量的局部放电源。考虑到局部放电主要发生在三相绕 组内部及其附近区域、三相高压引线处、绕组端部等位置,设置局部放电源的区域如图2所 /_J、1〇
[0038] 四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐标参数可以根据预先设定的位置模型来 确定和选择,例如,当采用矩形模型来布置传感器时,可以按照矩形模型在变压器上的位置 来确定每一个传感器的坐标参数。其中,每一个位置模型对应一组坐标参数。
[0039] 步骤S106,根据仿真参数和多组坐标参数对放电源的定位覆盖率进行仿真计算, 得到多个仿真结果,其中,多个仿真结果中每一个仿真结果对应一种空间位置的四阵元的 传感器阵列对放电源的定位覆盖率。
[0040] 由于放电源为在一定区域预先设定的放电源,在获取到传感器的坐标参数之后, 可以根据该坐标参数和变压器的仿真参数利用预先设置的放电源放电电磁波的属性参数 来计算每一组传感器阵列对放电源的定位覆盖率。其中,预先设置的放电源放电电磁波的 属性参数可以从现场实测数据来看,一般传播时间测量误差小于0. 2ns。因此仿真设置最大 的传播时间测量误差为〇. 2ns。波速选取为20. 3cm/ns。
[0041] 具体地,仿真计算可以是按照现有的牛顿迭代法、网格算法等来计算传感器阵列 能够定位到的每一个放电源的位置,然后计算能够定位的放电源的位置占整个放电源区域 的比率,将其作为定位覆盖率。
[0042] 步骤S108,从多个仿真结果选择放电源的定位覆盖率最大的仿真结果。
[0043] 步骤S110,将放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的空间位置作为四阵元的 传感器阵列的空间位置。
[0044] 在计算得到多个仿真结果之后,从多个仿真结果选择放电源的定位覆盖率最大的 仿真结果,将放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的空间位置作为四阵元的传感器阵 列的空间位置,这样,可以根据仿真得到的定位覆盖率大的四阵元的传感器阵列的空间位 置来布置四阵元的传感器阵列在实际现场中的位置,进而提高了四阵元的传感器阵列对放 电源的定位覆盖率。
[0045] 根据本发明实施例,通过根据仿真参数和多组坐标参数对放电源的定位覆盖率进 行仿真计算,得到多个仿真结果,从多个仿真结果选择放电源的定位覆盖率最大的仿真结 果,将放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的空间位置作为四阵元的传感器阵列的空 间位置,从而解决了现有技术中四阵元的传感器阵列对放电源定位的覆盖率较低的问题, 达到了提高四阵元的传感器阵列对放电源的定位覆盖率的效果。
[0046] 优选地,在接收变压器的仿真参数之前,确定方法还包括:建立坐标系,其中,接收 到的多组坐标参数为坐标系下的多组坐标,在获取四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐 标参数之后,确定方法还包括:将多组坐标参数标定在坐标系上。
[0047] 根据本发明实施例,通过坐标系来能够更精确地计算出放电源的定位覆盖率,并 且在实际应用中,根据该坐标能够准确地确定传感器与变压器的相对位置关系。
[0048] 优选地,获取四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐标参数包括:按照预设的四 阵元的传感器阵列的多个位置模型选择多组坐标参数,其中,多个位置模型中一个位置模 型对应一组坐标参数;以及获取选择的多组坐标参数。
[0049] 该多个位置模型可以是根据实际工作中,工程师根据工作经验得到的传感器布置 的阵型,例如:矩形阵列模型、菱形阵列模型、Y形阵列模型。
[0050] 具体地,阵列模型可以分为大小两种布局形式。
[0051] (1)矩形阵列布局:
[0052] 大矩形阵列四个天线坐标分别为:SI:xl= 0;yl= 0;zl= 0 ;S2 :x2 = 0 ;y2 = 0 ;z2 = 300 ;S3 :x3 = 550 ;y3 = 0 ;z3 = 0 ;S4 :x4 = 550 ;y4 = 0 ;z4 = 300 ;小矩形阵列 四个天线坐标分别为:S1:xl= 150;yl= 0;zl= 50 ;S2 :x2 = 150 ;y2 = 0 ;z2 = 250 ;S3 : x3 = 400 ;y3 = 0 ;z3 = 50 ;S4 :x4 = 400 ;y4 = 0 ;z4 = 250。如图 3a_3b所不。
[0053] 矩形阵列布局如图3a_3b所示,定位覆盖率计算结果如表1所示。如大矩形阵列 下,以S1为参考传感器时的计算结果为117(5.4%),其中117代表有效定位点个数为117 个;5. 4%代表定位覆盖率为5. 4%。
[0054] 表1矩形阵列布局仿真结果
[0055]
[0056] 由仿真结果可知,矩形阵列定位效果极差,定位覆盖率很低,整体大约只有8%左 右的局部放电源可以定位出来。
[0057] (2)菱形阵列
[0058] 大菱形阵列天线坐标:S1:xl= 270;yl= 0;zl= 294 ;S2 :x2 = 20 ;y2 = 0 ;z2 =150 ;S3 :x3 = 270 ;y3 = 0 ;z3 = 6 ;S4 :x4 = 520 ;y4 = 0 ;z4 = 150 ;小菱形阵列天线 坐标:SI:xl= 270;yl= 0;zl= 237 ;S2 :x2 = 120 ;y2 = 0 ;z2 = 150 ;S3 :x3 = 270 ;y3 =0 ;z3 = 63 ;S4 :x4 = 420 ;y4 = 0 ;z4 = 150,如图 4a_4b所不。
[0059] 定位覆盖率计算结果如表2所示。
[0060] 表2菱形阵列布局仿真结果
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[0062] 大阵列以S2为参考天线时有效定位点如图5所示。
[0063] 由仿真结果可以看出,菱形阵列定位效果比矩形好,整体定位覆盖率在50%左右。 且有效定位点主要集中在菱形阵列的中间部分。
[0064] (3)Y型阵列
[0065] 大Υ型阵列天线坐标:SI:xl= 0;yl= 0;zl= 150 ;S2 :χ2 = 275 ;y2 = 0 ;ζ2 = 150 ;S3 :x3 = 550 ;y3 = 0 ;z3 = 0 ;S4 :x4 = 550 ;y4 = 0 ;z4 = 300 ;小Y型阵列天线坐 标:SI:xl= 50;yl= 0;zl= 150 ;S2 :χ2 = 275 ;y2 = 0 ;ζ2 = 150 ;S3 :χ3 = 450 ;y3 = 0 ;z3 = 50 ;S4 :x4 = 450 ;y4 = 0 ;z4 = 250。如图 6a_6b所不。
[0066] 定位覆盖率计算结果如表3所示:
[0067] 表3 Y型阵列布局仿真结果
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[0069] 大阵列以S2为参考天线时的有效定位点示意图如图7所示。
[0070] 由仿真结果可以看出,Y型阵列定位效果比矩形和菱形阵列好,可以达到70%左 右的定位覆盖率。定位有效点主要集中在阵列中部。
[0071] 从上面的仿真结果可以看出:天线阵列布局形状的改变对定位结果影响很大。矩 形阵列效果最差,定位覆盖率仅仅达到10%左右;菱形次之,覆盖率50%左右,Y型阵列效 果最好,可以达到80%左右。阵列大小对定位结果同样有影响。但是不同的阵列布局下影 响效果不一样,矩形阵列布局下小阵列定位效果较好,而菱形和Y型阵列布局下则是大阵 列效果较好。这是因为不同的阵列布局对不同位置局部放电点的定位效果不一样,矩形布 局下的有效定位点主要集中在天线周围,因此小阵列效果较好;而菱形和Y型阵列布局下 则对阵列内部的局部放电点定位效果较好,因此大阵列比小阵列有更大的覆盖率。
[0072] 参考天线的改变对定位结果也有很大的影响。对于矩形和菱形阵列来说,因为本 身是对称图形,因此参考天线的改变影响不大;而Y型阵列则是参考天线选择为中心位置 时效果最好。
[0073] 优选地,在从多个仿真结果选择放电源的定位覆盖率最大的仿真结果之后,确定 方法还包括:获取放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的四阵元的传感器阵列的坐标 参数;对获取的坐标参数中至少一个坐标进行调整;以及根据仿真参数和调整后的坐标参 数对放电源的覆盖率进行仿真计算。
[0074] 当在获取到的多组坐标参数中,计算得到覆盖率最大的坐标参数时,还可以对该 组参数中至少一个坐标参数进行调整,并对调整后的坐标参数进行仿真计算,从而可以在 覆盖率最大的仿真模型的基础上,再进行调整和计算,得到覆盖率更大的仿真结果。
[0075] 具体地,例如,对上述Y型阵列中的坐标进行调整,以下Y型阵列的仿真结果可以 说明参考天线位于中心时,它的具体位置的改变对定位效果影响很大。具体来说,当固定中 心天线z= 150时,改变X值对定位结果的影响曲线图如图8a所示;可以从图中看出当X =350时的定位效果最好。固定X=
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