本發(fā)明屬于電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障定位，尤其涉及基于模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)的變壓器局部放電源定位方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、大型油浸式電力變壓器作為電力系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備之一，其絕緣可靠性關(guān)系著整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，電力變壓器經(jīng)常會(huì)因局部放電（partialdischarge，pd）出現(xiàn)絕緣損壞，如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并維修，將逐漸發(fā)展為嚴(yán)重的突發(fā)性絕緣擊穿故障，造成設(shè)備損毀、電網(wǎng)停運(yùn)等重大經(jīng)濟(jì)損失。

2、特高頻（ultra?high?frequency,?uhf）法具有靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)和非接觸式測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在局部放電檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用。而借助特高頻信號(hào)定位局部放電源主要采用的是到達(dá)時(shí)間差（time?difference?of?arrival,?tdoa）法，雖然這種方法原理簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟，但是傳統(tǒng)的tdoa數(shù)學(xué)模型在迭代尋優(yōu)中會(huì)出現(xiàn)局部最優(yōu)解、計(jì)算效率低等缺點(diǎn)，并且由于變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特高頻信號(hào)并非沿直線傳播，存在著非視距傳播現(xiàn)象，導(dǎo)致傳統(tǒng)的tdoa數(shù)學(xué)模型在實(shí)際變壓器pd定位中誤差很大。

3、另外，特高頻傳感器的安裝位置對(duì)局部放電信號(hào)的檢測(cè)和定位也有著很大的影響。雖然內(nèi)置式的特高頻傳感器能有效地提高檢測(cè)靈敏度，降低外部電磁干擾的影響，但電力變壓器內(nèi)部的鐵芯、繞組等結(jié)構(gòu)，依然會(huì)影響特高頻傳感器接收局部放電信號(hào)的能力。而目前電力行業(yè)還沒(méi)有確定大型油浸式電力變壓器內(nèi)置特高頻傳感器的安裝標(biāo)準(zhǔn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了基于模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)的變壓器局部放電源定位方法及系統(tǒng)，為內(nèi)置式特高頻傳感器的安裝位置提出了一種有效的選擇方法，能夠進(jìn)一步提高內(nèi)置式特高頻傳感器檢測(cè)局部放電的靈敏度，并利用軟件仿真建立時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)，解決現(xiàn)有局部放電定位精度過(guò)低的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明第一方面提供了基于模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)的變壓器局部放電源定位方法。

4、基于模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)的變壓器局部放電源定位方法，包括以下步驟：

5、建立變壓器三維仿真模型；

6、將變壓器三維仿真模型劃分網(wǎng)格，模擬當(dāng)局部放電源在各網(wǎng)格中心時(shí)，變壓器三維仿真模型各箱壁上不同區(qū)域接收到局部放電特高頻信號(hào)的熱度值，得到特高頻傳感器安裝熱圖，并確定特高頻傳感器的最佳安裝位置；

7、基于確定的最佳安裝位置，仿真計(jì)算局部放電源在各網(wǎng)格中心時(shí)，特高頻傳感器間的理論到達(dá)時(shí)間差；

8、建立變壓器三維仿真模型的局部放電源坐標(biāo)與特高頻傳感器間的理論到達(dá)時(shí)間差的映射關(guān)系，構(gòu)建變壓器的模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)；

9、在實(shí)際變壓器上的對(duì)應(yīng)位置安裝好內(nèi)置式特高頻傳感器，并檢測(cè)局部放電特高頻信號(hào)，計(jì)算特高頻傳感器間的實(shí)際到達(dá)時(shí)間差；

10、在變壓器的模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)中搜尋與實(shí)際到達(dá)時(shí)間差結(jié)果最接近的一組理論到達(dá)時(shí)間差，基于映射關(guān)系確定變壓器三維仿真模型的局部放電源坐標(biāo)，進(jìn)而確定實(shí)際變壓器的局部放電源定位結(jié)果。

11、本發(fā)明第二方面提供了基于模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)的變壓器局部放電源定位系統(tǒng)。

12、基于模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)的變壓器局部放電源定位系統(tǒng)，包括：

13、仿真模型建立模塊，被配置為：建立變壓器三維仿真模型；

14、最佳安裝位置確定模塊，被配置為：將變壓器三維仿真模型劃分網(wǎng)格，模擬當(dāng)局部放電源在各網(wǎng)格中心時(shí)，變壓器三維仿真模型各箱壁上不同區(qū)域接收到局部放電特高頻信號(hào)的熱度值，得到特高頻傳感器安裝熱圖，并確定特高頻傳感器的最佳安裝位置；

15、理論到達(dá)時(shí)間差計(jì)算模塊，被配置為：基于確定的最佳安裝位置，仿真計(jì)算局部放電源在各網(wǎng)格中心時(shí)，特高頻傳感器間的理論到達(dá)時(shí)間差；

16、模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建模塊，被配置為：建立變壓器三維仿真模型的局部放電源坐標(biāo)與特高頻傳感器間的理論到達(dá)時(shí)間差的映射關(guān)系，構(gòu)建變壓器的模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)；

17、實(shí)際到達(dá)時(shí)間差計(jì)算模塊，被配置為：在實(shí)際變壓器上的對(duì)應(yīng)位置安裝好內(nèi)置式特高頻傳感器，并檢測(cè)局部放電特高頻信號(hào)，計(jì)算特高頻傳感器間的實(shí)際到達(dá)時(shí)間差；

18、匹配模塊，被配置為：在變壓器的模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)中搜尋與實(shí)際到達(dá)時(shí)間差結(jié)果最接近的一組理論到達(dá)時(shí)間差，基于映射關(guān)系確定變壓器三維仿真模型的局部放電源坐標(biāo)，進(jìn)而確定實(shí)際變壓器的局部放電源定位結(jié)果。

19、以上一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案存在以下有益效果：

20、本發(fā)明提供了一種基于模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)的變壓器局部放電源定位方法及系統(tǒng)，利用仿真軟件建立變壓器三維模型，模擬局部放電特高頻信號(hào)在變壓器內(nèi)部的傳播特性，由此確定特高頻傳感器的最佳安裝位置和tdoa數(shù)據(jù)庫(kù)，借助各局部放電源坐標(biāo)與特高頻傳感器間的tdoa的映射關(guān)系，最終確定pd的空間位置。

21、本發(fā)明基于仿真軟件提出了用傳感器安裝熱圖確定特高頻傳感器最佳排布位置的方法，有效地增強(qiáng)了內(nèi)置式特高頻傳感器檢測(cè)局部放電的靈敏度，提升了定位系統(tǒng)的檢出能力。

22、針對(duì)傳統(tǒng)的tdoa方程組沒(méi)有考慮電磁波在變壓器內(nèi)可能出現(xiàn)的折射、反射、繞射等情況的問(wèn)題，本發(fā)明提出利用仿真軟件建立考慮變壓器內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三維模型，計(jì)算不同位置發(fā)生局部放電時(shí)，對(duì)應(yīng)的特高頻信號(hào)理論的到達(dá)時(shí)間差，以建立tdoa數(shù)據(jù)庫(kù)。該方法能充分地考慮特高頻信號(hào)非視距傳播的影響，有效地解決傳統(tǒng)的tdoa數(shù)學(xué)模型在迭代尋優(yōu)中會(huì)出現(xiàn)局部最優(yōu)解的缺點(diǎn)，通過(guò)搜尋變壓器的tdoa數(shù)據(jù)庫(kù)，找出均方差結(jié)果最小的一組tdoa，能夠更快速、更精確地確定局部放電源位置。

23、本發(fā)明附加方面的優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.基于模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)的變壓器局部放電源定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的基于模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)的變壓器局部放電源定位方法，其特征在于，建立變壓器三維仿真模型，具體包括：

3.如權(quán)利要求1所述的基于模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)的變壓器局部放電源定位方法，其特征在于，將變壓器三維仿真模型劃分網(wǎng)格，具體包括：

4.如權(quán)利要求1所述的基于模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)的變壓器局部放電源定位方法，其特征在于，變壓器三維仿真模型各箱壁上不同區(qū)域接收到局部放電特高頻信號(hào)的熱度值，具體計(jì)算方法為：

5.如權(quán)利要求1所述的基于模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)的變壓器局部放電源定位方法，其特征在于，基于安裝策略確定特高頻傳感器的最佳安裝位置，所述安裝策略具體包括：

6.如權(quán)利要求4所述的基于模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)的變壓器局部放電源定位方法，其特征在于，基于確定的最佳安裝位置，仿真計(jì)算局部放電源在各網(wǎng)格中心時(shí)，特高頻傳感器間的理論到達(dá)時(shí)間差，具體包括：

7.如權(quán)利要求1所述的基于模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)的變壓器局部放電源定位方法，其特征在于，建立變壓器三維仿真模型的局部放電源坐標(biāo)與特高頻傳感器間的理論到達(dá)時(shí)間差的映射關(guān)系，構(gòu)建變壓器的模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)，具體包括：

8.如權(quán)利要求1所述的基于模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)的變壓器局部放電源定位方法，其特征在于，采用改進(jìn)型小窗互相關(guān)算法計(jì)算特高頻傳感器間的實(shí)際到達(dá)時(shí)間差，具體包括：

9.如權(quán)利要求1所述的基于模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)的變壓器局部放電源定位方法，其特征在于，在變壓器的模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)中搜尋與實(shí)際到達(dá)時(shí)間差結(jié)果最接近的一組理論到達(dá)時(shí)間差，具體方法為：計(jì)算實(shí)際到達(dá)時(shí)間差與模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)中各組理論到達(dá)時(shí)間差之間的均方差；

10.基于模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)的變壓器局部放電源定位系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出基于模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)的變壓器局部放電源定位方法及系統(tǒng)，涉及電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障定位技術(shù)領(lǐng)域。包括變壓器三維仿真模型劃分網(wǎng)格，模擬當(dāng)局部放電源在各網(wǎng)格中心時(shí)特高頻傳感器安裝熱圖，確定最佳安裝位置；計(jì)算局部放電源在各網(wǎng)格中心時(shí)，特高頻傳感器間的理論到達(dá)時(shí)間差；建立變壓器三維仿真模型的局部放電源坐標(biāo)與特高頻傳感器間理論到達(dá)時(shí)間差的映射關(guān)系，構(gòu)建模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)；在實(shí)際變壓器安裝內(nèi)置式特高頻傳感器，計(jì)算特高頻傳感器間的實(shí)際到達(dá)時(shí)間差；在模擬時(shí)延數(shù)據(jù)庫(kù)中搜尋與實(shí)際到達(dá)時(shí)間差結(jié)果最接近的一組理論到達(dá)時(shí)間差，基于映射關(guān)系確定實(shí)際變壓器的局部放電源定位結(jié)果。本發(fā)明解決現(xiàn)有局部放電定位精度低的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：朱文兵,朱慶東,朱孟兆,呂俊濤,辜超,顧朝亮,王建,邢海文,李龍龍,李杰,王學(xué)磊,任敬國(guó),伊鋒,許偉,高志新
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30