本发明专利技术公开了一种基于超声传感器阵列的开关柜局部放电检测装置及方法，所述装置包括超声传感器阵列、供电模块、信息传输模块以及处理器模块，处理器模块分别与超声传感器阵列、信息传输模块、供电模块电性连接，处理器模块内嵌有定位算法模块；多个超声传感器阵列布置在开关柜上，用于采集开关柜局部放电信号，定位算法模块用于根据超声传感器阵列采集的信号进行声源定位，处理器模块通过信息传输模块与远程监控终端通信连接。本发明专利技术提供的基于超声传感器阵列的开关柜局部放电检测装置及方法，通过超声阵列传感器采集开关柜缺陷引起的局部放电信号，并进行定位分析，得到放电位置信息，极大限度地减少人工工作量，并提高了电力检修作业的准确度。电力检修作业的准确度。电力检修作业的准确度。
【技术实现步骤摘要】
基于超声传感器阵列的开关柜局部放电检测装置及方法
[0001]本专利技术涉及电力设备检测
，特别是涉及一种基于超声传感器阵列的开关柜局部放电检测装置及方法。
技术介绍
[0002]开关柜是电力系统中最重要也是最复杂的设备之一，对整个系统的运行具有重要影响，其在运行过程中难免发生绝缘劣化现象，绝缘劣化会导致局部放电，如果任其发展，会对绝缘造成严重损伤，甚至丧失介电性能，很多开关柜烧损和爆炸事故都是这个过程引起的。因为开关柜数量众多、分布广泛，仅少部分安装有在线监测系统，对于绝大多数的开关柜，都是在停电状态下进行检修，但是停电检修时间间隔长，难以及时发现局部放电故障。在日常运行过程中，运维人员也会使用局部放电检测设备在开关柜外部检测局部放电信号，由于检测灵敏度和准确度不够，并且存在检测周期，难以及时发现局部放电故障。如果能够实时监测事故潜伏期电气设备的局部放电特性，自动判断是否发生局部放电和放电类型，对放电点进行定位，及时对其进行处理，可以有效地预防高压开关柜电气设备故障，防患于未然。
[0003]国内外对局部放电机理、现象、检测方法已经有大量研究。基于局部放电发生时伴随的声、光、电、磁、产生化学物质等现象，目前用于开关柜局部放电检测的方法主要有超声波法、暂态对地电压法、脉冲电流法、特高频法等。在后期数据处理方面，对局部放电的识别和分类问题进行了研究，主要分为传统模式识别方法和机器学习方法，近年来深度学习技术快速发展，在此方面有所应用并用于解决故障预测问题。但是，脉冲电流法由于其直接接入高压端导致其抗干扰能力较强，但对高压线路有一定影响；高频导致传感器设计复杂和困难、后续电路的阻抗匹配设计难度高、测量的局部放电信号不能定量视在放电量、传感器尺寸过大等问题；暂态对地电压法适应广泛且测量简单，但由于高频电磁波会在开关柜内产生多次折射和反射导致测量精度低和测量放电次数不准确等问题。而超声波定位法原理简单，直接利用各超声信号的时延进行定位，计算简单，便于掌握，能直接实现空间定位，易于实现在线检测。因此，设计一种基于超声阵列检测开关柜缺陷引起的局部放电的方法具有重要意义。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种基于超声传感器阵列的开关柜局部放电检测装置及方法，通过超声阵列传感器采集开关柜缺陷引起的局部放电信号，并进行定位分析，得到放电位置信息，极大限度地减少人工工作量，并提高了电力检修作业的准确度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种基于超声传感器阵列的开关柜局部放电检测装置，该装置包括：超声传感器阵列、供电模块、信息传输模块以及处理器模块，所述处理器模块分别与所述超声传感器阵列、信息传输模块、供电模块电性连接，所述处理器模块内嵌有定位算法模块；
[0007]多个所述超声传感器阵列布置在开关柜的柜壁上，用于采集开关柜局部放电信号，所述定位算法模块用于根据所述超声传感器阵列采集的信号进行声源定位，所述处理器模块通过所述信息传输模块与远程监控终端通信连接。
[0008]进一步的，所述超声传感器阵列结构大小为4
×
4个超声传感器阵元，中心频率为100kHz，频率范围为50kHz
‑
150kHz，选用超声传感器材料为压电陶瓷。
[0009]进一步的，所述超声传感器阵列设置有3个，3个所述超声传感器阵列分布于开关柜的不同位置。
[0010]进一步的，所述远程监控终端为工作人员使用的便携计算机。
[0011]本专利技术还提供了一种基于超声传感器阵列的开关柜局部放电检测方法，应用于上述的基于超声传感器阵列的开关柜局部放电检测装置，包括以下步骤：
[0012]S1，获取多个超声传感器阵列采集到的局部放电信号，并传输到定位算法模块；
[0013]S2，定位算法模块基于信号相关性分析的时间差估计法，对局部放电声源到达超声传感器阵列中每个超声传感器阵元的相对时间差进行估计；
[0014]S3，定位算法模块基于多个超声传感器阵列大于等于测向定位原理，利用估计得到的相对时间差来计算出局部放电声源到达各超声传感器阵元的距离差，然后结合超声传感器阵列的拓扑结构用几何算法或基于蚁群算法进行搜索确定局部放电声源位置。
[0015]进一步的，所述步骤S3中，定位算法模块基于多个超声传感器阵列大于等于测向定位原理，利用估计得到的相对时间差来计算出局部放电声源到达各超声传感器阵元的距离差，然后结合超声传感器阵列的拓扑结构用几何算法或基于蚁群算法进行搜索确定局部放电声源位置，具体包括：
[0016]由开关柜上的3个超声传感器阵列定位出3条测向直线，然后建立空间中一点与3条测向直线之间距离之和的方程；
[0017]基于蚁群算法进行搜索，寻找方程最小值对应的点即为局部放电声源的空间位置。
[0018]进一步的，所述基于蚁群算法进行搜索寻找方程最小值对应的点即为局部放电声源的空间位置，具体包括：
[0019]初始化参数：其中设置蚂蚁数量为测向直线条数的1.5倍，用m表示，信息素因子为3，启发函数因子为3.5，信息素挥发因子选择为0.4，信息素常数选择为300，最大迭代次数为200次；
[0020]基于蚁群算法进行搜索：将确定好的m只蚂蚁放置程序内；第一次迭代时，随机产生n条候选道路集，以后的每一次迭代根据上次迭代时最优的路径为中心参考生成新的道路集；
[0021]然后为每只蚂蚁以放电点与三条测向直线距离方程d最短为原则选择下一步移动位置并进行判断蚂蚁是否完成了选择道路的路径，若没有，则返回为每只蚂蚁确定当前候选道路集步骤，若完成了路径，则选出m只蚂蚁中的最优局部放电声源位置，也就是该位置离3条测向直线之间距离之和最小；
[0022]最后对迭代次数进行判断，看是否达到200次，若没有，返回放置m只蚂蚁步骤继续进行循环，若达到，直接退出循环，输出选出的最优局部放电声源位置。
[0023]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的基于
超声传感器阵列的开关柜局部放电检测装置及方法，所述装置采用分体式设计，超声传感器阵列、供电模块、信息传输模块和内嵌的定位算法模块都可以拆解，方便装置的维护和更换；所述方法可以实现开关柜典型缺陷引起的局部放电的在线检测，集成了超声传感器阵列、供电模块、信息传输模块和内嵌的定位算法模块等功能，克服了暂态对地电压法、脉冲电流法、特高频法等传统方法中存在的不足，具有很大的实用性，可适应复杂的现场环境，极大减少了误检情况，为现场运维人员提供很大的便利，可以大大提高开关柜检修效率。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术实施例超声传感器阵列布本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于超声传感器阵列的开关柜局部放电检测装置，其特征在于，包括：超声传感器阵列、供电模块、信息传输模块以及处理器模块，所述处理器模块分别与所述超声传感器阵列、信息传输模块、供电模块电性连接，所述处理器模块内嵌有定位算法模块；多个所述超声传感器阵列布置在开关柜的柜壁上，用于采集开关柜局部放电信号，所述定位算法模块用于根据所述超声传感器阵列采集的信号进行声源定位，所述处理器模块通过所述信息传输模块与远程监控终端通信连接。2.根据权利要求1所述的基于超声传感器阵列的开关柜局部放电检测装置，其特征在于，所述超声传感器阵列结构大小为4
×
4个超声传感器阵元组成，中心频率为100kHz，频率范围为50kHz
‑
150kHz，所述超声传感器阵列材料为压电陶瓷。3.根据权利要求1所述的基于超声传感器阵列的开关柜局部放电检测装置，其特征在于，所述超声传感器阵列设置有3个，3个所述超声传感器阵列分布于开关柜的不同位置。4.根据权利要求1所述的基于超声传感器阵列的开关柜局部放电检测装置，其特征在于，所述远程监控终端为工作人员使用的便携计算机。5.一种基于超声传感器阵列的开关柜局部放电检测方法，应用于权利要求1
‑
4任一所述的基于超声传感器阵列的开关柜局部放电检测装置，其特征在于，包括以下步骤：S1，获取多个超声传感器阵列采集到的局部放电信号，并传输到定位算法模块；S2，定位算法模块采用基于信号相关性分析的时间差估计法，对局部放电声源到达超声传感器阵列中每个超声传感器阵元的相对时间差进行估计；S3，定位算法模块基于多个超声传感器阵列大于等于测向定位原理，利用估计得到的相对时间差来计算出局部放电声源到达各超声传感器阵元的距离差，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王洁，张陵，李金良，金铭，石迎彬，刘振国，王建，陈刚，陈文涛，于海，安玉刚，
申请(专利权)人：保定赛瑞电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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