输电线路的内部放电定位方法、终端、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种用于公里级长度刚性气体绝缘输电线路的内部放电定位方法、系统以及存储介质，该方法包括以下步骤：建立有限元仿真模型；计算内部声源激励下GIL表面声信号；构建全域GIL声波衰减数学模型；给出GIL各结构单元表面的传感器布点位置；建立全域GIL声源定位算法；根据传感器布点位置将传感器布置在GIL相应位置，试验中若发生内部放电，根据全域GIL声源定位算法计算放电源位置。本发明专利技术能够实现公里级长度刚性气体绝缘输电线路的内部放电源量化定位检测，而且无需对结构进行任何更改，安全性与可靠性高，满足现场应用的需要，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
输电线路的内部放电定位方法、终端、系统及存储介质
本专利技术属于输变电设备检测试验
，具体涉及一种用于公里级长度刚性气体绝缘输电线路内部放电定位方法、终端、系统以及存储介质。
技术介绍
随着刚性气体绝缘输电线路(Gas-insulatedMetalEnclosedTransmissionLine，GIL)使用量不断增大，其对电网稳定运行的重要性显著提升。现场耐压试验作为GIL设备投运前的最后一道关口，是提高设备入网质量的重要保障。在耐压试验过程中，GIL内部绝缘缺陷可能导致击穿放电。由于GIL的长度可达数公里、气室数量可达数百个，对放电源位置的准确、快速定位成为GIL耐压试验的主要难题。目前，对于刚性气体绝缘输电线路内部放电源的定位，通常根据经验在GIL外壳表面布置定位装置，当发生放电时根据信号幅值大小定性判断放电源大致位置，然后依靠人工逐个气室排查。该方法定位准确度低、排查工作量大，尤其是当GIL长度在公里级时，利用传统方法定位放电源往往需要数十个小时，严重限制了GIL设备的耐压试验效率。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的公里级长度GIL设备放电源难以准确定位的问题，提供一种用于公里级长度刚性气体绝缘输电线路内部放电定位方法，能够实现GIL设备耐压试验中内部放电位置的准确检测，采用了非侵入式测量方式，无需对结构进行任何更改，安全性与可靠性高，满足现场使用的需要，具有良好的应用前景。技术方案：为实现上述目的，本专利技术提供一种用于公里级长度刚性气体绝缘输电线路的内部放电定位方法，根据获取的传感器布点位置将传感器布置在刚性气体绝缘输电线路相应位置，刚性气体绝缘输电线路简称为GIL，试验中若发生内部放电，利用建立好的全域GIL声源定位算法根据传感器幅值计算放电源位置。所述全域GIL声源定位算法的建立过程为：S1：建立GIL结构单元的有限元仿真模型；S2：基于有限元仿真模型通过弹性动力学有限元仿真分析，计算内部声源激励下GIL表面声信号；S3：根据GIL表面声信号分析GIL各结构单元表面的声波衰减特性，构建全域GIL声波衰减数学模型；S4：根据全域GIL声波衰减数学模型和振动传感器量程，给出GIL各结构单元表面的传感器布点位置；S5：基于全域GIL声波衰减数学模型与传感器幅值，建立全域GIL声源定位算法。进一步的，所述步骤S1中有限元仿真模型的建立具体包括如下步骤：S1-1：针对GIL设备结构，对GIL设备典型单元进行绘制，形成GIL设备的三维模型；S1-2：定义三维模型材料特性参数并装配，对三维模型添加接触及边界条件，建立GIL设备的有限元仿真模型。进一步的，所述步骤S2中内部声源激励下GIL表面声信号的计算方法为：S2-1：在GIL内部的气体与外壳交界处施加高斯脉冲点源，模拟GIL设备内部击穿时的声压载荷；S2-2：根据声压载荷求解GIL典型单元上的声波时域波形，选取每个波形第一个波群的最大峰值为信号幅值，得到GIL典型单元上的声波信号幅值衰减曲线；S2-3：根据声波信号幅值衰减曲线测量各典型单元上表面的声波振动信号幅值。进一步的，所述GIL结构单元包括直筒单元、拐弯单元、盆式绝缘子单元和伸缩节单元，所述全域GIL声波衰减数学模型的构建方法为：S3-1：对于直筒单元，任意位置满足Y＝αe-βx指数衰减特征，其中α为声源的声信号幅值；β为衰减系数；S3-2：对于拐弯单元，经过拐弯区域后，其他直筒区域符合Y＝Aαe-βx衰减特征，A为经过拐弯区域后的信号幅值衰减系数；S3-3：对于盆式绝缘子单元，经过盆式绝缘子区域后，其他直筒区域符合Y＝Bαe-βx衰减特征，B为经过盆式绝缘子区域后的信号幅值系数；S3-4：对于伸缩节单元，经过伸缩节区域后，其他直筒区域符合Y＝Cαe-βx衰减特征，C为经过伸缩节区域后的信号幅值系数；S3-5：根据各典型单元的个数，建立设备的声波全域衰减数学模型，当距离声源存在a个拐弯、b个盆式绝缘子、c个伸缩节时，GIL的声波全域衰减数学模型为Y＝AaBbCcαe-βx。进一步的，所述步骤S4中传感器布点位置的确定方法为：对于直筒单元，传感器采用等间隔布置，布置间距＜(lnP1-lnP2)/β，其中P1为击穿点声信号幅值，P2为传感器有效测量下限；对于其他类型单元，传感器布置在相应单元非指数衰减区域与直筒区域的交接处。本专利技术能够实现公里级长度刚性气体绝缘输电线路的内部放电源量化定位检测，而且无需对结构进行任何更改，安全性与可靠性高，满足现场应用的需要，具有良好的应用前景。本专利技术还提供一种一体化放电定位终端，包括传感器、信号调理模块、数据采集模块、储存模块、显示模块、通讯模块、控制模块和供电模块；所述传感器，用于提供幅值信号；所述信号调理模块，用于将幅值信号转换为标准信号；所述数据采集模块，用于对标准信号进行数据采集；所述储存模块，用于储存数据采集模块采集的数据；所述显示模块，用于显示数据采集模块采集的数据；所述通讯模块，用于将数据采集模块采集的数据传递给后台主机；所述控制模块，用于对传感器检测频率进行控制；所述供电模块，用于对定位终端供电。有益效果：本专利技术与现有技术相比，具备如下优点：1、能够准确、定量判断GIL放电源位置。2、采用非侵入式检测，无需对设备结构进行改造，安全性与可靠性好。3、能够大量减少重复耐压排查试验耗费的工作量及对设备绝缘的损伤。附图说明图1是本专利技术用于公里长度刚性气体绝缘输电线路的内部放电定位方法的流程图；图2是本专利技术用于公里级长度刚性气体绝缘输电线路的内部放电定位装置的结构示意图；图3是本专利技术的一体化放电定位终端的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术。如图1所示，本专利技术提供一种用于公里级长度刚性气体绝缘输电线路的内部放电定位方法，包括以下步骤：步骤(A)：建立公里级长度GIL典型结构单元的有限元仿真模型，包括以下步骤：(A1)针对长距离GIL设备的典型结构，采用三维造型软件对GIL设备的直角单元、法兰单元、直角拐弯单元、盆式绝缘子单元、伸缩节单元等典型单元进行绘制，形成GIL设备的三维模型；(A2)定义三维模型材料特性参数并装配，对三维模型添加接触及边界条件，建立长距离GIL设备的有限元仿真模型。步骤(B)：通过弹性动力学有限元仿真分析，计算内部声源激励下GIL表面声信号并进行试验验证，包括以下步骤：(B1)采用有限元分析软件，在GIL内部的气体与外壳交界处施加高斯脉冲点源，模拟GIL设备内部击穿时的声压载荷；(B2)根据声压载荷求解GIL典型单元上的声波时域波形，选取每个波形第一个波群的最大峰值为信号幅值，得到GIL典型单元上的声波信号幅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于公里级长度刚性气体绝缘输电线路的内部放电定位方法，其特征在于：根据获取的传感器布点位置将传感器布置在刚性气体绝缘输电线路相应位置，刚性气体绝缘输电线路简称为GIL，试验中若发生内部放电，利用建立好的全域GIL声源定位算法根据传感器幅值计算放电源位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于公里级长度刚性气体绝缘输电线路的内部放电定位方法，其特征在于：根据获取的传感器布点位置将传感器布置在刚性气体绝缘输电线路相应位置，刚性气体绝缘输电线路简称为GIL，试验中若发生内部放电，利用建立好的全域GIL声源定位算法根据传感器幅值计算放电源位置。


2.根据权利要求1所述的一种用于公里级长度刚性气体绝缘输电线路的内部放电定位方法，其特征在于：所述全域GIL声源定位算法的建立过程为：
S1：建立GIL结构单元的有限元仿真模型；
S2：基于有限元仿真模型通过弹性动力学有限元仿真分析，计算内部声源激励下GIL表面声信号；
S3：根据GIL表面声信号分析GIL各结构单元表面的声波衰减特性，构建全域GIL声波衰减数学模型；
S4：根据全域GIL声波衰减数学模型和振动传感器量程，给出GIL各结构单元表面的传感器布点位置；
S5：基于全域GIL声波衰减数学模型与传感器幅值，建立全域GIL声源定位算法。


3.根据权利要求2所述的一种用于公里级长度刚性气体绝缘输电线路的内部放电定位方法，其特征在于：所述步骤S1中有限元仿真模型的建立具体包括如下步骤：
S1-1：针对GIL设备结构，对GIL设备典型单元进行绘制，形成GIL设备的三维模型；
S1-2：定义三维模型材料特性参数并装配，对三维模型添加接触及边界条件，建立GIL设备的有限元仿真模型。


4.根据权利要求2所述的一种用于公里级长度刚性气体绝缘输电线路的内部放电定位方法，其特征在于：所述步骤S2中内部声源激励下GIL表面声信号的计算方法为：
S2-1：在GIL内部的气体与外壳交界处施加高斯脉冲点源，模拟GIL设备内部击穿时的声压载荷；
S2-2：根据声压载荷求解GIL典型单元上的声波时域波形，选取每个波形第一个波群的最大峰值为信号幅值，得到GIL典型单元上的声波信号幅值衰减曲线；
S2-3：根据声波信号幅值衰减曲线测量各典型单元上表面的声波振动信号幅值。


5.根据权利要求2所述的一种用于公里级长度刚性气体绝缘输电线路的内部放电定位方法，其特征在于：所述GIL结构单元包括直筒单元、拐弯单元、盆式绝缘子单元和伸缩节单元，所述全域GIL声波衰减数学模型的构建方法为：
S3-1：对于直筒单元，任意位置满足Y＝αe-βx指数衰减特征，其中α为声源的声信号幅值；β为衰减系数；
S3-2：对于拐弯单元，经过拐弯区域后，其他直筒区域符合Y＝Aαe-βx衰减特征，A为经过拐弯区域后的信号幅值衰减系数；
S3-3：对于盆式绝缘子单元，经过盆式绝缘子区域后，其他直筒区域符合Y＝Bαe-βx衰减特征，B为经过盆式绝缘子区域后的信...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪涛，马勇，赵科，高山，腾云，刘媛，马径坦，王静君，李玉杰，陶风波，魏旭，丁然，宋思齐，杨騉，肖晗艳，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32