基于電磁波天線陣列的變電站局部放電信號(hào)處理及定位方法.pdf

1、局部放電(Partial discharge，PD)信號(hào)包含了豐富的絕緣狀態(tài)信息，同時(shí)局部放電既是絕緣劣化的征兆和表現(xiàn)形式，又是絕緣進(jìn)一步劣化的原因，因此局部放電監(jiān)測是及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備絕緣缺陷，避免絕緣擊穿故障的有效手段。對(duì)局部放電源進(jìn)行定位，可達(dá)到快速查找故障點(diǎn)及提高檢修效率的目的。特高頻(Ultra-high frequency, UHF)電磁波方法具有靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)且適合于在線檢測的優(yōu)點(diǎn)，且電磁波在空氣中的傳播速度穩(wěn)定，因

2、此可對(duì)UHF信號(hào)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)局部放電源的定位。
　　從變電站現(xiàn)場采集的UHF信號(hào)中包含有白噪聲、窄帶周期性信號(hào)、脈沖信號(hào)等干擾，給信號(hào)時(shí)延估計(jì)、局部放電源定位、分離等問題帶來了巨大的困難。本文首先介紹了基于天線陣列的變電站局部放電檢測系統(tǒng)組成與原理，深入討論了基于時(shí)延序列的變電站空間局部放電源定位算法，理論推導(dǎo)和定量分析了在相同的時(shí)延序列誤差下，定位結(jié)果誤差與天線陣列布置的關(guān)系，最終給出了射頻天線陣列布置的優(yōu)化方法。

3、
　　現(xiàn)代信號(hào)處理及高階統(tǒng)計(jì)量理論的發(fā)展，為局部放電中關(guān)鍵問題的解決提供了新的思路。本文以高階統(tǒng)計(jì)量理論為基礎(chǔ)，研究了基于四階累積量和雙譜的局部放電超高頻信號(hào)時(shí)延估計(jì)算法，該算法解決了混雜在局部放電信號(hào)中相關(guān)特性未知的高斯噪聲及周期性窄帶干擾問題。對(duì)變電站現(xiàn)場采集得到的信號(hào)進(jìn)行分析驗(yàn)證，利用該算法求得的時(shí)延序列對(duì)變電站內(nèi)局部放電源進(jìn)行定位，結(jié)果表明定位誤差在1m以內(nèi)，精度高于利用信號(hào)閾值、能量累積函數(shù)、相關(guān)分析等常用的信號(hào)時(shí)延估計(jì)

4、算法，滿足變電站全站范圍局部放電源的定位精度。
　　本文分析了局部放電輻射電磁場的傳播特性，及接收天線的天線因子，并以此為理論基礎(chǔ)，提出基于電磁波衰減的變電站局部放電定位算法，該算法不需要計(jì)算信號(hào)時(shí)延，故降低了對(duì)信號(hào)采集系統(tǒng)采樣率的要求?；贚型天線陣列信號(hào)處理，結(jié)合旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)(Estimating signal parameter via rotational invariance techniques，ESPRIT)求取信號(hào)

5、到達(dá)方向角(Direction of arrival，DOA)及高階累積量的思想，論文提出一種基于L型天線陣列信號(hào)處理的變電站局部放電定位方法，該方法通過求解兩個(gè)波達(dá)方向上的直線交點(diǎn)得到局部放電源的平面坐標(biāo)，避免了求解非線性方程組，對(duì)變電站現(xiàn)場采集得到的信號(hào)進(jìn)行分析驗(yàn)證，該算法的局部放電源定位誤差在1m以內(nèi)。
　　將局部放電輻射的特高頻電磁波信號(hào)建模為自回歸-滑動(dòng)平均（Autoregressivemoving average，AR

6、MA）模型，利用高階累積量有效地從高斯噪聲和窄帶周期干擾的信號(hào)中辨識(shí)局部放電信號(hào)的模型階數(shù)和參數(shù)。利用信號(hào)模型辨識(shí)得到的AR參數(shù)和MA參數(shù)，及雙譜估計(jì)可以有效地重構(gòu)出只相差常數(shù)幅值因子和線性相位差的原始信號(hào)的Fourier變換幅值和相位，從而重構(gòu)只相差常數(shù)因子和時(shí)間移位的時(shí)域信號(hào);利用Fisher可分離度選擇具有最強(qiáng)類可分離度的頻譜重構(gòu)值或雙譜，作為信號(hào)的特征參數(shù)，并利用特征參數(shù)訓(xùn)練徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來判斷信號(hào)的類型的方法，對(duì)變電站現(xiàn)場采集