变电站局部放电分级监测定位系统及方法与流程

本发明属于电力设备在线监测，特别涉及一种变电站局部放电分级监测定位系统及方法。

背景技术：

1、变电站是电力系统电能变换和分配的重要场所，其内设备的运行健康程度直接影响整个电网的运行质量。突发性绝缘事故是导致电力设备故障的重要原因之一，其预防是设备运维管理的一个核心目标。设备绝缘击穿前普遍存在的局部放电是绝缘劣化的重要征兆。局部放电的检测已经成为评估设备运行状态，预警设备突发性绝缘故障的重要手段。目前，局部放电在线监测已经在电力系统广泛应用，其在有效提升设备管理水平的同时，也逐渐暴露出以下一些问题。

2、特高频(ultra high frequency，uhf)法以其覆盖范围广、灵敏度高、能够识别并定位放电源等优点，成为近二十年来国内外局部放电检测领域研究的重点和热点。

3、近年来英国strathclyde大学的philip moore等人提出了特高频阵列空间定位的思路，通过4个特高频传感器组成传感阵列，实现整个变电站内放电源的检测及空间定位。这样的系统的结构简单，充分利用了特高频技术灵敏度高、覆盖范围广的优势。相比目前的在线监测和带电检测设备，在满足状态检修工作要求的同时，在经济性方面具有明显的优势。

4、实现变电站放电源准确定位的关键在于对广域空间内放电信号的有效检测。由于变电站一般面积较大，设备分布也较为分散，放电信号强弱差异化较大，且不同传输距离下的信号衰减也不同，故通过放电源定位系统检测未知点的放电信号时，信号处理的参数(放大倍数、滤波带宽等)很难做到自适应调整。工程上对放电弱信号的放大，一般采用固定倍数放大的方法，容易出现有效性不够、动态范围不足等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种能够对放电源进行准确、有效定位的变电站局部放电分级监测定位系统。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种变电站局部放电分级监测定位系统，设置于划分为多个网格的变电站中，所述变电站局部放电分级监测定位系统包括：

4、监测终端，多个所述监测终端分别设置于各个所述网格中，所述监测终端用于监测其所在网格内是否发生疑似放电，并在发生疑似放电时回传疑似放电信号时频信息；

5、监测定位装置，所述监测定位装置与各个所述监测终端通信，所述监测定位装置用于接收所述疑似放电信号时频信息并启动放电定位，从而确定放电源。

6、所述监测终端包括：

7、全向检测传感器，所述全向检测传感器用于采集所在网格内的空间电磁波信号；

8、数据采集单元，所述数据采集单元与所述全向检测传感器相连接，用于获取所述空间电磁波信号；

9、数据分析单元，所述数据分析单元与所述数据采集单元相连接，用于对所述空间电磁波信号进行分析以诊断是否存在疑似放电信号；

10、终端数据通信单元，所述终端数据通信单元与所述数据分析单元相连接并与所述监测定位装置通信，用于在存在疑似放电信号时向所述监测定位装置回传所述疑似放电信号视频信息。

11、所述数据采集单元包括依次连接的信号放大模块、信号滤波模块、数据采集卡和数据存储芯片。

12、所述数据分析模块包括用于诊断所述空间电磁波信号是否出现异常频段信号的频谱分析电路、用于诊断所述空间电磁波信号的信噪比是否超过设定的阈值的比较电路，当所述空间电磁波信号出现异常频段信号或所述空间电磁波信号的信噪比超过所述阈值时存在所述疑似放电信号。

13、所述监测定位装置包括：

14、天线传感器阵列，所述天线传感器阵列用于检测所述变电站内的空间放电信号；

15、系统数据通信单元，所述系统数据通信单元用于与所述监测终端通信以接收所述传疑似放电信号时频信息、与远方监测中心通信；

16、定位单元，所述定位单元分别与所述天线传感器阵列、所述系统数据通信单元相连接，用于控制所述天线传感器阵列接收所述空间放电信号、基于所述空间放电信号对所述放电源进行定位和校验，以获得放电源定位结果。

17、所述天线传感器阵列包括n个全向天线传感器，n为大于或等于4的整数。

18、所述定位单元包括n个同步采集数据卡、与各个所述同步采集数据卡相连接的mcu、与所述mcu相连接的存储单元。

19、本发明还提供一种能够对放电源进行准确、有效定位的变电站局部放电分级监测定位方法，其方案是：

20、一种变电站局部放电分级监测定位方法，应用前述的变电站局部放电分级监测定位系统中，其包括以下步骤：

21、步骤1：将变电站划分为多个网格，并在各个网格中分别部署所述监测终端；

22、步骤2：利用所述监测终端监测其所在网格内是否发生疑似放电，并在发生疑似放电时回传疑似放电信号时频信息；

23、步骤3：利用所述监测定位装置接收所述疑似放电信号时频信息、采集所述变电站内的空间放电信号并对所述放电源进行定位和校验，从而得放电源定位结果。

24、所述步骤2中，所述监测终端采集空间电磁波信号，基于所述空间电磁波信号是否出现异常频段信号或所述空间电磁波信号的信噪比是否超过设定的阈值判断是否发生疑似放电，当所述空间电磁波信号出现异常频段信号或所述空间电磁波信号的信噪比超过所述阈值时发生疑似放电。

25、所述步骤3中，所述监测定位装置对数据调理参数进行调整后，对所述空间放电信号进行调理；所述监测定位装置基于时间到达法对所述放电源进行定位得到定位点，并结合所述监测终端的检测结果进行校验，若所述定位点位于发生疑似放电的网格中，则放电源定位成功。

26、由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明采用先区域定位、后触发精确定位的方案，通过采用分级检测、集中定位的方式能够对放电源进行准确、有效定位。

技术特征：

1.一种变电站局部放电分级监测定位系统，设置于划分为多个网格的变电站中，其特征在于：所述变电站局部放电分级监测定位系统包括：

2.根据权利要求1所述的变电站局部放电分级监测定位系统，其特征在于：所述监测终端包括：

3.根据权利要求2所述的变电站局部放电分级监测定位系统，其特征在于：所述数据采集单元包括依次连接的信号放大模块、信号滤波模块、数据采集卡和数据存储芯片。

4.根据权利要求2所述的变电站局部放电分级监测定位系统，其特征在于：所述数据分析模块包括用于诊断所述空间电磁波信号是否出现异常频段信号的频谱分析电路、用于诊断所述空间电磁波信号的信噪比是否超过设定的阈值的比较电路，当所述空间电磁波信号出现异常频段信号或所述空间电磁波信号的信噪比超过所述阈值时存在所述疑似放电信号。

5.根据权利要求1所述的变电站局部放电分级监测定位系统，其特征在于：所述监测定位装置包括：

6.根据权利要求5所述的变电站局部放电分级监测定位系统，其特征在于：所述天线传感器阵列包括n个全向天线传感器，n为大于或等于4的整数。

7.根据权利要求6所述的变电站局部放电分级监测定位系统，其特征在于：所述定位单元包括n个同步采集数据卡、与各个所述同步采集数据卡相连接的mcu、与所述mcu相连接的存储单元。

8.一种变电站局部放电分级监测定位方法，应用于如权利要求1至7中任一项所述的变电站局部放电分级监测定位系统中，其特征在于：所述变电站局部放电分级监测定位方法包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的变电站局部放电分级监测定位方法，其特征在于：所述步骤2中，所述监测终端采集空间电磁波信号，基于所述空间电磁波信号是否出现异常频段信号或所述空间电磁波信号的信噪比是否超过设定的阈值判断是否发生疑似放电，当所述空间电磁波信号出现异常频段信号或所述空间电磁波信号的信噪比超过所述阈值时发生疑似放电。

10.根据权利要求8所述的变电站局部放电分级监测定位方法，其特征在于：所述步骤3中，所述监测定位装置对数据调理参数进行调整后，对所述空间放电信号进行调理；所述监测定位装置基于时间到达法对所述放电源进行定位得到定位点，并结合所述监测终端的检测结果进行校验，若所述定位点位于发生疑似放电的网格中，则放电源定位成功。

技术总结
本发明涉及一种变电站局部放电分级监测定位系统及方法。系统包括多个监测终端和监测定位装置，多个监测终端分别设置于各个网格中，用于监测其所在网格内是否发生疑似放电，并在发生疑似放电时回传疑似放电信号时频信息；监测定位装置用于接收疑似放电信号时频信息并启动放电定位，从而确定放电源。监测终端包括全向检测传感器、数据采集单元、数据分析单元和终端数据通信单元。监测定位装置包括天线传感器阵列、系统数据通信单元和定位单元。方法应用于上述系统中。本发明采用先区域定位、后触发精确定位的方案，通过采用分级检测、集中定位的方式能够对放电源进行准确、有效定位。

技术研发人员：耿莲,王慧,王勇,庄汝学,姜莹,夏梦,谢维国,姚浩威
受保护的技术使用者：苏州电力设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13