【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电气设备在线监测，尤其涉及一种变压器套管外泄特高频信号检测和诊断装置及方法。
技术介绍
1、局部放电是造成电力变压器绝缘劣化引起电弧击穿等突发性故障的主要原因。特高频天线通过检测局部放电激发的特高频(300mhz～3ghz)电磁波，实现局部放电的检测，具有检测灵敏度高、抗干扰能力强等优势。然而，变压器壳体的金属结构对特高频电磁波有明显的阻挡作用，因此一般采用在变压器泄油阀内置加装特高频天线的方式，但该方法需要对变压器本体内部进行改装，施工复杂，且可能引入风险，工程应用阻力较大。最新研究表明，变压器内部特高频电磁波可经由变压器套管向外传播，主要是通过套管顶部的电容芯端口传播至自由空间，其传播方向趋向于和瓷套平行，且随着与瓷套间距离的增加信号快速衰减。此外，变压器套管是变压器中最容易产生故障的主部件之一，由于套管属于少油设备，难以通过油色谱对其绝缘状态进行检测，目前尚缺乏行至有效的套管绝缘缺陷检测方案。
2、现有技术文件1(cn110927538a)公开了一种变压器套管局部放电监测系统及方法，其不足之处在于无法区分是变压器内部产生的放电还是套管内部产生的放电，且易受外部线路放电的干扰，制约了诊断准确率。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种变压器套管外泄特高频信号检测和诊断装置及方法，其中传感阵列由特高频天线、信号调理电路、处理器、无线通讯模块、定向通讯天线、电源管理模块、电磁屏蔽模块、电磁取能单元、中央连接杆等组成。该传感阵列通过
2、本专利技术采用如下的技术方案。
3、本专利技术第一方面提出了一种变压器套管外泄特高频信号检测和诊断装置，包含特高频传感阵列、支撑柱、套管模块和变压器本体，具体包括：
4、特高频传感阵列包含第一阵元、第二阵元、第三阵元、左连接杆、右连接杆和中央连接杆，第一阵元和第二阵元连接在中央连接杆的两端，对称位于在支撑柱两侧，第一阵元通过左连接杆与第三阵元连接，第二阵元通过右连接杆与第三阵元连接，第三阵元位于第一阵元和第二阵元中心线下方的支撑柱上；
5、左连接杆、右连接杆与中央连接杆长度相同，第一阵元、第二阵元和第三阵元用于检测变压器套管外泄的特高频信号，与左连接杆、右连接杆和中央连接杆共同构成等边三角形，并与套管模块中的a相套管、b相套管和c相套管的连接线平行；
6、套管模块垂直于变压器本体上方，a相套管、b相套管和c相套管位于同一直线上，b相套管位于a相套管与c相套管的中间，
7、支撑柱垂直位于变压器本体上方，平行于b相套管。
8、优选地，第一阵元、第二阵元和第三阵元分别包含第一特高频传感器、第二特高频传感器和第三特高频传感器，第一特高频传感器位于变压器的a相套管与b相套管顶部之间，第二特高频传感器位于b相套管和c相套管顶部之间，第三特高频传感器位于b相套管的顶部中间，第一特高频传感器和第二特高频传感器用于定位泄露特高频信号的套管位置，第三特高频传感器用于判断套管轴向的衰减趋势；
9、第一特高频传感器、第二特高频传感器和第三特高频传感器均包含特高频天线和电磁屏蔽模块；
10、所述特高频天线的输出端均通过连接线与中央连接杆中的信号调理电路相连，连接线包裹在电磁屏蔽模块内；
11、所述电磁屏蔽模块包含铜网和镍网，位于第一特高频传感器、第二特高频传感器和第三特高频传感器内，用于屏蔽除特高频天线检测面外的其他来波。
12、优选地，中央连接杆包含电磁屏蔽模块、信号调理电路、处理器、无线通信模块和电源管理模块，具体包括：
13、电磁屏蔽模块位于中央连接杆的内部，位于信号调理电路、处理器、无线通信模块和电源管理模块的外部，用于屏蔽中央连接杆外部的局部放电特高频信号；
14、信号调理电路包含二极管检波电路，用于提取特高频天线的包络信号；处理器接入信号调理电路输出的信号，用于诊断局部放电，并将诊断结果输出给无线通讯模块；
15、无线通讯模块与定向通讯天线连接，用于将处理器输出的诊断结果，通过无线通讯模块的外置定向铜管通讯天线定向通讯天线，定向传播无线通讯信息到地面通讯终端；
16、电源管理模块，包含整流电路和蓄电池，接收电磁取能单元输入的交流电能，经整流电路整流后输入蓄电池，再经由蓄电池为信号调理电路、处理器和无线通讯模块供电；
17、电磁取能单元，位于中央连接杆外部，包含硅钢片磁芯和取能线圈，经由硅钢片磁芯产生感应电动势再经由取能线圈产生感应电压，将感应电压输入电源管理模块。
18、本专利技术第二方面提出一种变压器套管外泄特高频信号检测和诊断方法，运行于所述的一种变压器套管外泄特高频信号检测和诊断装置，包含：
19、采集特高频信号到达特高频传感阵列中的各特高频传感器的时刻和从到达时刻开始t1时间段内的特高频信号有效值，得到各特高频传感器采集的时间宽度为t1的特高频信号；
20、根据时间段t2内所述各特高频传感器采集的时间宽度为t1的特高频信号的个数，判断是否为单个套管泄露特高频信号，得到判定结果；
21、根据所述判断结果，结合特高频信号的衰减趋势求解特高频信号的置信度；
22、根据所述获得的特高频信号的置信度与设置阈值比较，诊断特高频信号是否为套管内部局部放电，得到诊断结果，实现变压器套管外泄特高频信号检测和诊断。
23、优选地，特高频传感阵列中的各特高频传感器首先获取包络信号，设置当包络信号幅值大于基底噪声n1倍时，判定在该时刻特高频信号到达，采集从到达时刻开始t1时间段内的特高频信号有效值。
24、优选地，若在时间t2内，各特高频传感器均只检测到一次特高频信号，判定单个套管泄露特高频信号；
25、若在时间t2内，各特高频传感器检测到多次特高频信号，且每次各传感器检测到的特高频信号幅值比例和时延的数值差异度≤n2％，判定单个套管泄露特高频信号；
26、若每次各特高频传感器检测到的特高频信号幅值比例和时延的数值差异度>n2％，判定多个套管泄露特高频信号。
27、优选地，若为单个套管泄露特高频信号，根据特高频传感器的坐标和特高频信号的时延的定位，设置特高频信号的时延状态包含时延对称、时延偏左和时延偏右，依据特高频信号的时延状态定位泄露特高频信号的套管，具体包括：
28、若第一特高频传感器和第二特高频传感器检测到的特高频信号时延相同，判定时延对称，判定b相套管泄露特高频信号；
29、若第一特高频传感器检测到的信号时延超前于第二特高频传感器，判定时延偏左，判定a相套管泄露特高频信号；
30、若第一特高频传感器检测到的信号时延滞后于第二特高频传感器，判定时延偏右，判定c相套管泄露特本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种变压器套管外泄特高频信号检测和诊断装置，包含特高频传感阵列(1)、支撑柱(2)、套管模块(3)和变压器本体(4)，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种变压器套管外泄特高频信号检测和诊断装置，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种变压器套管外泄特高频信号检测和诊断装置，其特征在于：
4.一种变压器套管外泄特高频信号检测和诊断方法，运行于权利要求1至3中任一项所述的一种变压器套管外泄特高频信号检测和诊断装置，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的一种变压器套管外泄特高频信号检测和诊断方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的一种变压器套管外泄特高频信号检测和诊断方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的一种变压器套管外泄特高频信号检测和诊断方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的一种变压器套管外泄特高频信号检测和诊断方法，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的一种变压器套管外泄特高频信号检测和诊断方法，其特征在于：
10.根据权利要求6或9所述的一种变
...【技术特征摘要】
1.一种变压器套管外泄特高频信号检测和诊断装置，包含特高频传感阵列(1)、支撑柱(2)、套管模块(3)和变压器本体(4)，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种变压器套管外泄特高频信号检测和诊断装置，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种变压器套管外泄特高频信号检测和诊断装置，其特征在于：
4.一种变压器套管外泄特高频信号检测和诊断方法，运行于权利要求1至3中任一项所述的一种变压器套管外泄特高频信号检测和诊断装置，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的一种变压器...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘睿，朱涛，张知先，陈理，沈煜，江波，金雷，周凯，张宇，卢仰泽，滕子涵，江天炎，毕茂强，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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