考虑温度场变化的高压开关柜局部放电定位方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了考虑温度场变化的高压开关柜局部放电定位方法及系统，将TEV探测仪检测的高压开关柜的局部放电源初步定位在一个球形空间内；采用m个超声波传感器对高压开关柜进行局部放电测量，得到第i个超声波传感器采集到的异常声波信号起始时刻与TEV探测仪检测到的最强TEV信号的时刻的传播时间差；根据球形空间、传播时间差和超声波传播路径的温度分布情况，计算出第i个超声波传感器与局部放电源之间的预测距离；基于超声波传感器与局部放电源之间的预测距离，计算出超声波传感器预测的局部放电源的坐标位置；基于所有超声波传感器预测的局部放电源的坐标位置，寻找最优解，获得局部放电源所在的精确位置。本发明专利技术具有定位精度高的优点。位精度高的优点。位精度高的优点。

【技术实现步骤摘要】
考虑温度场变化的高压开关柜局部放电定位方法及系统


[0001]本申请涉及局部放电定位
，特别是涉及考虑温度场变化的高压开关柜局部放电定位方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提到了与本申请相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]高压开关柜作为接受、分配网络电能及控制、保护和监测用电设备等用途的成套开关设备，被广泛应用于各变电所站。相对高压电网而言，由于高压开关柜在设计、制造、安装和运行维护等方面存在着不同程度的问题，故而事故率较高。据不完全统计，在诸多性质的开关柜事故中，绝缘故障导致开关柜发生事故的台次占开关柜总事故台次的比例为68％，容量占事故总容量的比例为74％，且绝缘事故多发生于10KV及以上电压等级。各类绝缘缺陷发展到最终击穿之前，往往先经过局部放电阶段，因此快速准确检测开关柜内局部放电对于及时排除设备缺陷、提高供电可靠性具有重要意义。
[0004]高压开关柜的局部放电检测方法包括脉冲电流法、超声波法、暂态低电压法(TEV)以及超高频法，但采用单一局部放电采集方法往往会存在定位精度差、放电类型不准确等问题，同时由于敏感度不同，单一传感器还可能发生遗漏数据等异常情况，故而目前大多利用多类别传感器进行同时测量来提高检测及定位精确度。专利技术人发现，现有技术都未考虑柜中温度场数值变化对超声波传播速度的影响，局放源距离计算不精准，致使局部放电定位精度较低。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的不足，本申请提供了考虑温度场变化的高压开关柜局部放电定位方法及系统；有效地减小了声波信号传播的距离误差，提高了局部放电源定位精准度，进一步确保了高压开关柜运行的可靠性。
[0006]第一方面，本专利技术提供了考虑温度场变化的高压开关柜局部放电定位方法；
[0007]考虑温度场变化的高压开关柜局部放电定位方法，包括：
[0008]将TEV探测仪检测的高压开关柜的局部放电源初步定位在一个球形空间内；
[0009]采用m个超声波传感器对高压开关柜进行局部放电测量，得到第i个超声波传感器采集到的异常声波信号起始时刻与TEV探测仪检测到的最强TEV信号的时刻的传播时间差T
i
；i的取值范围为1～m；
[0010]根据球形空间、传播时间差T
i
和超声波传播路径的温度分布情况，计算出第i个超声波传感器与局部放电源之间的预测距离L
i
；
[0011]基于第i个超声波传感器与局部放电源之间的预测距离L
i
，结合约束条件计算出第i个超声波传感器预测的局部放电源的坐标位置；同理，得到所有超声波传感器预测的局部放电源的坐标位置；
[0012]基于所有超声波传感器预测的局部放电源的坐标位置，寻找最优解，获得局部放
电源所在的精确位置。
[0013]第二方面，本专利技术提供了考虑温度场变化的高压开关柜局部放电定位系统；
[0014]考虑温度场变化的高压开关柜局部放电定位系统，包括：
[0015]球形空间定位模块，其被配置为：将TEV探测仪检测的高压开关柜的局部放电源初步定位在一个球形空间内；
[0016]传播时间差获取模块，其被配置为：采用m个超声波传感器对高压开关柜进行局部放电测量，得到第i个超声波传感器采集到的异常声波信号起始时刻与TEV探测仪检测到的最强TEV信号的时刻的传播时间差T
i
；i的取值范围为1～m；
[0017]预测距离计算模块，其被配置为：根据球形空间、传播时间差T
i
和超声波传播路径的温度分布情况，计算出第i个超声波传感器与局部放电源之间的预测距离L
i
；
[0018]坐标位置计算模块，其被配置为：基于第i个超声波传感器与局部放电源之间的预测距离L
i
，结合约束条件计算出第i个超声波传感器预测的局部放电源的坐标位置；同理，得到所有超声波传感器预测的局部放电源的坐标位置；
[0019]精确位置获得模块，其被配置为：基于所有超声波传感器预测的局部放电源的坐标位置，寻找最优解，获得局部放电源所在的精确位置。
[0020]第三方面，本专利技术还提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器、以及一个或多个计算机程序；其中，处理器与存储器连接，上述一个或多个计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，该处理器执行该存储器存储的一个或多个计算机程序，以使电子设备执行上述第一方面所述的方法。
[0021]第四方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成第一方面所述的方法。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]1、采用TEV信号初步定位与超声波信号精准定位相结合的定位方式，通过TEV信号初步定位缩小了各超声波传播路径的方位角与俯仰角约束条件的满足范围，降低了后续超声波信号在进行精准定位时的计算压力。
[0024]2、将每个超声波传感器测量到异常信号的起始时刻与TEV探测仪检测到最强TEV信号计时起点的传播时间差，和每个超声波传感器与局部放电源之间的距离运用到定位过程中，提高了超声波信号计时起始时刻的准确度，减小了时间差的计算误差。
[0025]3、充分考虑到高压开关柜中温度场数值变化对超声波传播速度的影响，结合三维温度场综合计算各传感器与局部放电源之间的距离，有效地减小了声波信号传播的距离误差。
[0026]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0027]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0028]图1为第一个实施例的方法流程图；
[0029]图2为第一个实施例的方向角示意图；
[0030]图3为第一个实施例的俯仰角示意图。
具体实施方式
[0031]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0032]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0033]在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0034]实施例一
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑温度场变化的高压开关柜局部放电定位方法，其特征是，包括：将TEV探测仪检测的高压开关柜的局部放电源初步定位在一个球形空间内；采用m个超声波传感器对高压开关柜进行局部放电测量，得到第i个超声波传感器采集到的异常声波信号起始时刻与TEV探测仪检测到的最强TEV信号的时刻的传播时间差T
i
；i的取值范围为1～m；根据球形空间、传播时间差T
i
和超声波传播路径的温度分布情况，计算出第i个超声波传感器与局部放电源之间的预测距离L
i
；基于第i个超声波传感器与局部放电源之间的预测距离L
i
，结合约束条件计算出第i个超声波传感器预测的局部放电源的坐标位置；同理，得到所有超声波传感器预测的局部放电源的坐标位置；基于所有超声波传感器预测的局部放电源的坐标位置，寻找最优解，获得局部放电源所在的精确位置。2.如权利要求1所述的考虑温度场变化的高压开关柜局部放电定位方法，其特征是，将TEV探测仪检测的高压开关柜的局部放电源初步定位在一个球形空间内；具体包括：构建高压开关柜三维坐标系；高压开关柜底面的一个角点为原点，底面的与原点相连的两条边分别为X轴和Y轴，与原点相连且与X轴和Y轴均垂直向上的线为Z轴；使用TEV探测仪对高压开关柜内部进行多点检测，将TEV探测仪检测到的最强TEV信号的时刻作为计时起点，通过能量衰减法初步得出一个局部放电源位置，以此位置作为球心构建一个设定半径的球形空间。3.如权利要求1所述的考虑温度场变化的高压开关柜局部放电定位方法，其特征是，采用m个超声波传感器对高压开关柜进行局部放电测量，得到第i个超声波传感器采集到的异常声波信号起始时刻与TEV探测仪检测到的最强TEV信号的时刻的传播时间差T
i
；具体包括：采用m个超声波传感器对高压开关柜进行局部放电测量，对第i个超声波传感器检测的异常声波信号进行波形处理，得到第i个超声波传感器采集到异常声波信号的起始时刻；所述异常声波信号，是指声波信号的振幅超过设定阈值；进而得到第i个超声波传感器采集到的异常声波信号起始时刻与TEV探测仪检测到的最强TEV信号的时刻的传播时间差T
i
；i的取值范围是1～m；m为正整数。4.如权利要求1所述的考虑温度场变化的高压开关柜局部放电定位方法，其特征是，所述根据球形空间、传播时间差T
i
和超声波传播路径的温度分布情况，计算出第i个超声波传感器与局部放电源之间的预测距离L
i
；具体包括：将第i个超声波传感器的中心点a
i
与球形空间的球心Q采用直线进行连接，所述直线穿过球心后延伸至球形空间的球壁，与球形空间的球壁形成一个交点c
i
；将第i个超声波传感器的中心点a
i
与交点c
i
之间进行连线，得到线段a
i
c
i
；构建高压开关柜三维温度场，得到超声波传播路径的温度分布情况，以第i个超声波传感器的中心点a
i
为起点，以交点c
i
为终点，每间隔设定温差确定一个节点，根据节点将线段a
i
c
i
划分为l个子线段，从三维温度场中确定每个子线段的长度；根据每个子线段的长度，和每个子线段内超声波的传播速度v
if
，计算出每个子线段内超声波的传播时间t
if
；f的取值范围为1～l；
根据前f个子线段的超声波传播时间之和不大于T
i
，且前f+1个子线段的超声波传播时间之和不小于T
i
的原则，得到f的取值；根据f的取值，计算出第i个超声波传感器与局部放电源之间的预测距离L
i
。5.如权利要求1所述的考虑温度场变化的高压开关柜局部放电定位方法，其特征是，基于第i个超声波传感器与局部放电源之间的预测距离L
i
，结合约束条件计算出第i个超声波传感器预测的局部放电源的坐标位置；具体包括：在得到第i个超声波传感器与局部放电源之间的预测距离L
i
后，以第i个超声波传感器坐标为球心，以预测距离L
i
为半径，得到一个球形方程：其中，(x
i
,y
i
,z
i
)表示第i个超声波传感器的坐标位置；(x'
ig
,y'
ig
,z'
ig
)表示第i个超声波传感器预测的第g组局部放电源的坐标位置；然后，将球形方程，与第i个超声波传感器和初步定位球形空间的角度约束条件结合，得到一个曲面；所述曲面是所述球形方程所形成的球形上的曲面；然后，将曲面进行网格化处理，网格化后的曲面上的所有网格节点均为第i个超声波传感器预测的局部放电源候选位置点；其中，网格化处理的原则是：网格化处理的过程中，网格上水平方向相邻或垂直方向相邻的两个节点与第i个超声波传感器坐标进行连线，连线后，两条连线与第i个超声波传感器坐标点形成一个球心角，所述球心角的夹角为1度；根据角度约束条件给出的方向角最小值、方向角最大值、俯仰角最小值和俯仰角最大值；方向角在给出的最小值基础上按照1度为梯度进行递增，在每个方向角下，每增加1
°
俯仰角，就求出一组(x'
ig
,y'
ig...

【专利技术属性】
技术研发人员：康文文，李森，李国亮，刘振虎，杨凤文，韩锋，宋士瞻，刘玉娇，张健，王坤，代二刚，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：