一种高压电气设备绝缘缺陷识别及定位方法

摘要

本发明公开了一种高压电气设备绝缘缺陷识别及定位方法，涉及局部放电检测技术领域，包括以下步骤：S1、布置天线阵列；S2、根据天线阵列中每个天线所接收到的信号分析结果对局放信号进行识别；S3、根据识别结果对天线阵列进行对应的调整。本发明提供了通过设计外围天线与中心天线的组合，使得本发明可以首先通过中心天线对局放信号进行监控和感应，并且在感应到疑似局放信号后，可以由控制中心控制外围天线对该信号进行进一步探测，利用各个外围天线由于位置不同所检测到的局放信号参数不同的原理，对疑似局放信号进行进一步的分析与确定，再通过三角函数对局放源的位置进行快速确认，提高了局放信号处理流程的效率。

权利要求

1.一种高压电气设备绝缘缺陷识别及定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、布置天线阵列，具体步骤包括：

S1.1、将全向天线定为中心天线，并且将定向天线定为外围天线，选取安装场地；

S1.2、安装中心天线，并以中心天线所在位置作为圆心，安装外围天线；

S1.3、在外围天线基座下安装旋转座，旋转座上安装激光发射器，旋转座外围安装激光接收器阵列，其中：激光接收器阵列由多组激光接收器单元构成，并且以旋转座的旋转轴心为圆心，呈圆形阵列设置；

S1.5、在每个外围天线上安装一个定位模块；

S1.6、将中心天线与外围天线均通过射频连接器连接到控制中心；

S1.7、通过控制中心将中心天线设置为常开状态，将外围天线设置为待机状态，即天线阵列布置完成；

S2、根据天线阵列中每个天线所接收到的信号分析结果对局放信号进行识别；

S3、根据识别结果对天线阵列进行对应的调整；

其中，天线阵列由一个全向天线和多组定向天线组成。

2.根据权利要求 1 所述的一种高压电气设备绝缘缺陷识别及定位方法，其特征在于：所述步骤 S2 中，在收集到疑似局放信号时：S2.1、首先通过控制中心开启待机状态的外围天线；

S2.2、然后对比各个外围天线所接收到的信号强度，确定接收到最强信号的天线位置；

S2.3、然后调整其余的外围天线的朝向，使其朝向信号最强的外围天线；

S2.4、在外围天线朝向调整过程中对比检测到的疑似局放信号的变化，并且对各个外围天线所收集到的信号进行对比和监控；

S2.5、利用局放信号的频率、幅值、相位与持续时间的独特性质对信号进行分析；

S2.6、结合各个外围天线所收集到的局放信号，并分别进行对比，挑出区别信号；

S2.7、对区别信号进行进一步分析确认。

3.根据权利要求 1 所述的一种高压电气设备绝缘缺陷识别及定位方法，其特征在于：所述步骤 S3 中：当识别结果为确定局放信号时，继续进行局放源定位，反之则由控制中心控制外围天线复位，并使其进入待机状态。

4.根据权利要求 3 所述的一种高压电气设备绝缘缺陷识别及定位方法，其特征在于：所述步骤 S3 中，在进行局放源定位时，包括以下步骤：S3.1、继续步骤 S2.3 对外围天线的朝向调整，使外围天线继续朝向信号最强方向的外围天线旋转；

S3.2、在调整过程中监控各个外围天线收集到的信号强度，并在经过峰值后回转调整，直至朝向峰值方向；

S3.3、利用三角函数计算外围天线的朝向焦点，确定局放源位置。

5.根据权利要求 2 所述的一种高压电气设备绝缘缺陷识别及定位方法，其特征在于：所述步骤 S2.2 中，接收到最强信号的天线位置信息由其上所安装的定位模块提供。

6.根据权利要求 2 所述的一种高压电气设备绝缘缺陷识别及定位方法，其特征在于，所述步骤 S2.3、步骤 S3.1 和步骤 S3.2 中，外围天线的朝向依据其底部的接收到激光信号的激光接收器所在的位置进行确定。

7.根据权利要求 1 所述的一种高压电气设备绝缘缺陷识别及定位方法，其特征在于，所述步骤 S1 中，天线阵列布置完成后，根据各个天线所在的位置建立坐标模型图，该坐标模型图中，以外围天线上的定位模块所在位置建立节点，并以外围天线下方的激光接收器阵列建立单元节点。

说明书

一种高压电气设备绝缘缺陷识别及定位方法

技术领域

[0001] 本发明涉及局部放电检测技术领域，尤其涉及一种高压电气设备绝缘缺陷识别及定位方法。

背景技术

[0002] 高压电气设备绝缘缺陷的出现情况有很多种，其中包括：制造时隐藏的缺陷、运行中在外界作用的影响下逐渐出现的缺陷。例如：变压器短路故障产生的巨大电磁力会引起绕组变形，使绝缘受损伤而导致匝间击穿；变压器内局部过热可导致油温上升，使绝缘过热而发生大量裂解，最后发展为放电性绝缘故障，导致局部放电现象。

[0003] 局部放电将伴随着如光、热、噪音、电脉冲、介质损耗的增大和电磁波放射等现象的发生，局部放电的识别方法有很多种，其中包括：利用模拟波形、闪脉冲检测、数字信号处理等技术，通过电缆、绝缘子等关键部件对设备进行局部放电反应的识别和定位；采用声波信号分析技术进行特征识别，判断设备是否存在局部放电。此外，还有化学检测法、超高频局部放电检测等等。

[0004] 现有授权公告号为CN 110244203 B的“局放检测系统及局放检测装置”，其包括支撑件、反射极板、天线以及视频连接器，其中反射极板设置于支撑件上，反射极板用于反射局部放电信号。天线设置于反射极板上，用于采集局部放电信号。射频连接器与天线连接，并用于连接信号处理设备。上述局放检测装置能对高压电缆线路的局部放电进行非接触式检测，并且利用局部放电信号的强度会随距离增加而快速衰减的特点，通过移动局放检测装置检测不同位置的局部放电信号，然后对比不同位置的局部放电信号的强度，局部放电信号强度最强的位置即为局放源的位置。

[0005] 采用上述技术方案，是通过移动检测装置的方式来对局放源的位置进行确认，该种方式类似于金属探测仪的使用方式，需要通过人工或者设备对局放源位置进行检测和确认，适用于临场检查，但不适用大范围的局方监控，存在改进。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种高压电气设备绝缘缺陷识别及定位方法，来实现对局放信号进行监控，并且对局放源的位置进行快速定位的目的。

[0007] 本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

[0008] 一种高压电气设备绝缘缺陷识别及定位方法，包括以下步骤：

[0009] S1、布置天线阵列；

[0010] S2、根据天线阵列中每个天线所接收到的信号分析结果对局放信号进行识别；

[0011] S3、根据识别结果对天线阵列进行对应的调整；

[0012] 其中，天线阵列由一个全向天线和多组定向天线组成。

[0013] 通过采用上述技术方案，利用天线阵列的方式对一定范围内的局放信号进行监控，并且利用多组天线之间由于位置不同导致检测到的局放信号参数不同的情况，来对局放信号进行分析和快速定位。

[0014] 本发明进一步设置为：所述步骤S1中：

[0015] S1.1、将全向天线定为中心天线，并且将定向天线定为外围天线，选取安装场地；

[0016] S1.2、安装中心天线，并以中心天线所在位置作为圆心，安装外围天线；

[0017] S1.3、在外围天线基座下安装旋转座，旋转座上安装激光发射器，旋转座外围安装激光接收器阵列；

[0018] S1.5、在每个外围天线上安装一个定位模块；

[0019] S1.6、将中心天线与外围天线均通过射频连接器连接到控制中心；

[0020] S1.7、通过控制中心将中心天线设置为常开状态，将外围天线设置为待机状态，即天线阵列布置完成。

[0021] 通过采用上述技术方案，利用圆形阵列的方式可以使得外围天线对360°方位的局放信号进行检测，并且通过外围天线下方设置的旋转座以及激光发射器、激光接收器阵列来对外围天线的朝向进行调整以及监控，同时将中心天线设为常开状态和将外围天线设置为待机状态可以减少外围天线的能耗。

[0022] 本发明进一步设置为：所述步骤S2中，在收集到疑似局放信号时：

[0023] S2.1、首先通过控制中心开启待机状态的外围天线；

[0024] S2.2、然后对比各个外围天线所接收到的信号强度，确定接收到最强信号的天线位置；

[0025] S2.3、然后调整其余的外围天线的朝向，使其朝向信号最强的外围天线；

[0026] S2.4、在外围天线朝向调整过程中对比检测到的疑似局放信号的变化，并且对各个外围天线所收集到的信号进行对比和监控；

[0027] S2.5、利用局放信号的频率、幅值、相位与持续时间的独特性质对信号进行分析；

[0028] S2.6、结合各个外围天线所收集到的局放信号，并分别进行对比，挑出区别信号；

[0029] S2.7、对区别信号进行进一步分析确认。

[0030] 通过采用上述技术方案，可以利用多组外围天线所检测到的局放信号的参数差来对局放信号进行分析，降低检测出错的概率。

[0031] 本发明进一步设置为：所述步骤S3中：当识别结果为确定局放信号时，继续进行局放源定位，反之则由控制中心控制外围天线复位，并使其进入待机状态。

[0032] 通过采用上述技术方案，可以根据实际情况对外围天线的状态进行对应调整。

[0033] 本发明进一步设置为：所述步骤S3中，在进行局放源定位时，包括以下步骤：

[0034] S3.1、继续步骤S2.3对外围天线的朝向调整，使外围天线继续朝向信号最强方向的外围天线旋转；

[0035] S3.2、在调整过程中监控各个外围天线收集到的信号强度，并在经过峰值后回转调整，直至朝向峰值方向；

[0036] S3.3、利用三角函数计算外围天线的朝向焦点，确定局放源位置。

[0037] 通过采用上述技术方案，可以使得使用者利用各个外围天线之间的间距数值以及各个天线的朝向角度，通过三角函数的简单计算来确定局放源的位置。

[0038] 本发明进一步设置为：所述步骤S1.3中，激光接收器阵列由多组激光接收器单元构成，并且以旋转座的旋转轴心为圆心，呈圆形阵列设置。

[0039] 通过采用上述技术方案，方便了控制中心对各个外围天线的朝向进行确定。

[0040] 本发明进一步设置为：所述步骤S2.2中，接收到最强信号的天线位置信息由其上所安装的定位模块提供。

[0041] 通过采用上述技术方案，方便了控制中心对收集到最强局放信号的外围天线所在位置的确定。

[0042] 本发明进一步设置为：所述步骤S2.3、步骤S3.1和步骤S3.2中，外围天线的朝向依据其底部的接收到激光信号的激光接收器所在的位置进行确定。

[0043] 通过采用上述技术方案，方便了控制中心对调整过程中的外围天线的朝向进行确定和控制。

[0044] 本发明进一步设置为：所述步骤S1中，天线阵列布置完成后，根据各个天线所在的位置建立坐标模型图，该坐标模型图中，以外围天线上的定位模块所在位置建立节点，并以外围天线下方的激光接收器阵列建立单元节点。

[0045] 通过采用上述技术方案，可以方便使用者对局放源方向进行快速确认。

[0046] 综上所述，本发明的有益技术效果为：

[0047] （1）通过设计外围天线与中心天线的组合，使得本发明可以首先通过中心天线对局放信号进行监控和感应，并且在感应到疑似局放信号后，可以由控制中心控制外围天线对该信号进行进一步探测，利用各个外围天线由于位置不同所检测到的局放信号参数不同的原理，对疑似局放信号进行进一步的分析与确定，再通过三角函数对局放源的位置进行快速确认，提高了局放信号处理流程的效率。

[0048] （2）通过基于中心天线与外围天线的位置建立坐标模型图，可以使得使用者在监测到局放信号时对局放源方向进行快速确认，并且结合实际的场景来对局放源位置进行初步分析，方便了使用者快速下达故障检修指令，提高排障效率。

附图说明

[0049] 图1是本发明整体流程图；

[0050] 图2是本发明的天线阵列布置示意图，体现外围天线、旋转座、激光接收器阵列、激光发射器、定位模块以及中心天线的相对位置关系。实施方式

[0051] 下面将结合实施例对本发明进行清楚、完整地描述。

[0052] 参见附图1和图2，一种高压电气设备绝缘缺陷识别及定位方法，首先对天线阵列进行布置，该过程包括以下步骤：

[0053] S1.1、将全向天线定为中心天线，并且将定向天线定为外围天线，选取安装场地；

[0054] 其中，利用全向天线的特性使得中心天线可以接受全向的电磁波信号，而利用定向天线则可以接受指定方向的电磁波信号，由此也可以确定电磁波的方向；

[0055] S1.2、安装中心天线，并以中心天线所在位置作为圆心，安装外围天线；

[0056] S1.3、在外围天线基座下安装旋转座，旋转座上安装激光发射器，旋转座外围安装激光接收器阵列；

[0057] 其中，激光接收器阵列由多组激光接收器单元构成，并且以旋转座的旋转轴心为圆心，呈圆形阵列设置；

[0058] S1.5、在每个外围天线上安装一个定位模块；

[0059] S1.6、将中心天线与外围天线均通过射频连接器连接到控制中心；

[0060] S1.7、通过控制中心将中心天线设置为常开状态，将外围天线设置为待机状态，即天线阵列布置完成；

[0061] 其中，在天线阵列布置完成后，根据各个天线所在的位置建立坐标模型图，该坐标模型图中，以外围天线上的定位模块所在位置建立节点，并以外围天线下方的激光接收器阵列建立单元节点。

[0062] 本实施例的工作原理是：将中心天线至于坐标模型图的中心位置，并且以外围天线上的定位模块所在位置建立节点，使得使用者可以直观地观察到各个天线所在的相对位置，并且配合以外围天线下方的激光接收器阵列建立单元节点的设计，可以进一步直观地观察到正对局放信号方向的外围天线所在的位置，并且根据中心天线与该天线直线延伸方向来判断局放源的大致方向，而外围天线上安装的激光阵列则可以反映对应的外围天线的朝向，进一步缩小局放源所在的方向。

[0063] 参见附图1和图2，一种高压电气设备绝缘缺陷识别及定位方法，在完成天线阵列的布置后，可以根据天线阵列中每个天线所接收到的信号分析结果对局放信号进行识别，在收集到疑似局放信号时：

[0064] S2.1、首先通过控制中心开启待机状态的外围天线；

[0065] S2.2、然后对比各个外围天线所接收到的信号强度，确定接收到最强信号的天线位置；

[0066] S2.3、然后调整其余的外围天线的朝向，使其朝向信号最强的外围天线；

[0067] S2.4、在外围天线朝向调整过程中对比检测到的疑似局放信号的变化，并且对各个外围天线所收集到的信号进行对比和监控；

[0068] S2.5、利用局放信号的频率、幅值、相位与持续时间的独特性质对信号进行分析；

[0069] S2.6、结合各个外围天线所收集到的局放信号，并分别进行对比，挑出区别信号；

[0070] S2.7、对区别信号进行进一步分析确认；

[0071] 其中，所述步骤S2.2中，接收到最强信号的天线位置信息由其上所安装的定位模块提供；

[0072] 同时，所述步骤S2.3中，外围天线的朝向依据其底部的接收到激光信号的激光接收器所在的位置进行确定。

[0073] 本实施例的工作原理是：对外围天线转向调整过程中其所接收到的信号进行收集，再依据局放信号的频率、幅值、相位与持续时间的特征对每个外围天线所接收到的疑似局方信号进行分析，并且将区别信号进行再次分析，根据实际场景情况来对该信号进行确认，利用多组参数不同的信号来验证信号特征的统一性，完成对疑似局放信号的判断。

[0074] 参见附图1和图2，一种高压电气设备绝缘缺陷识别及定位方法，根据对收集到的局放信号的识别确认结果，进行不同的操作，当识别结果为非局放信号时，由控制中心控制外围天线复位，并使其进入待机状态，反之则继续进行局放源定位，在进行局放源定位时，包括以下步骤：

[0075] S3.1、继续步骤S2.3对外围天线的朝向调整，使外围天线继续朝向信号最强方向的外围天线旋转；

[0076] S3.2、在调整过程中监控各个外围天线收集到的信号强度，并在经过峰值后回转调整，直至朝向峰值方向；

[0077] S3.3、利用三角函数计算外围天线的朝向焦点，确定局放源位置；

[0078] 其中，步骤S3.1和步骤S3.2中，外围天线的朝向依据其底部的接收到激光信号的激光接收器所在的位置进行确定。

[0079] 本实施例的工作原理是：由于各个外围天线的相对位置为固定值，所以每两个外围天线之间的间距即可视为三角形的一条边，并且可以通过激光接收器所接受到的外围天线的朝向角度，可以计算出该两个外围天线的两个内角的角度，再利用三角函数计算该三角形的另外两条边的长度，并且另外两条边的交点即为局放源的位置，通过多组外围天线的三角函数计算来进一步验证局放源位置的准确性。

[0080] 综上，本发明一种高压电气设备绝缘缺陷识别及定位方法中：

[0081] 局放信号的识别是通过各个处于不同位置的外围天线来获取不同参数的局放信号，再依据局放信号的特征对各个信号进行分析与判断，并且将不同于特征的信号进行进一步的分析，结合其他符合特征的信息与是场地特征进行判断，综合因素多，针对性强，利用多组数据来对局放信号进行验证，可以极大地降低监测失误的概率；

[0082] 局放信号的定位则是通过利用中心天线和外围天线建立的坐标系模型，对外围天线的位置以及朝向数据进行检测，再利用三角函数来计算局放源的位置，并且通过多组三角函数数据来对局放源位置进行验证，提高局放源位置的定位准确性。

[0083] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。