[发明专利]用于变压器局部放电源的定位方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及放电源定位领域，具体而言，涉及一种用于变压器局部放电源的定位方法和装置。

背景技术

目前，在变压器局部放电源的定位测量中，通常采用特高频定位技术进行定位，其中，特高频定位技术利用四阵元的传感器阵列检测局部放电电磁波信号，通过读取每路信号的起始时刻并做差值，就可以得到三个相对传播时间值(即传播时间差)，以此为基础建立传播时间-距离差方程组，也称时间差方程组。通过对该方程组利用牛顿迭代定位算法进行求解计算，即可得到放电源的位置坐标。

然而，在实际现场定位中，由于时间测量误差，距离测量误差存在，常常会导致定位双曲面之间无交点，方程组在实数域内无解，导致定位失败。在此情况下，如何计算方程组在实数域内的最优解是定位算法需要解决的问题。

在真实变压器上开展定位测量，由于真实变压器结构、内部局部放电射频电磁波信号传播机理的复杂性以及背景噪声水平等因素均不利于传播时间值的准确测量，而特高频电磁波传播速度极快，微小的传播时间测量误差和距离误差将极易导致定位失败，这就导致了传统的定位算法对时间差测量和距离测量的要求非常高。如果传播时间值参量存在细微误差(1ns误差以内)或尺寸测量存在微小误差很可能导致实数域内无解或是计算结果误差很大。

现有的定位方案中，通常是在三维空间内，利用双曲面时间差方程组求取局部放电的位置，然而在一定时间误差下，往往导致定位失败，其原因主要在于存在时间误差的情况下下，会出现双曲面之间无交点，方程组在实数域内无解。

针对现有技术中在存在一定时间误差的情况下容易导致定位失败的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于变压器局部放电源的定位方法和装置，以解决现有技术中在存在一定时间误差的情况下容易导致定位失败的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于变压器局部放电源的定位方法。根据本发明的定位方法包括：读取四阵元的传感器阵列中各传感器检测到电磁波信号的起始时刻，其中，电磁波信号为变压器局部放电的放电源产生的电磁波信号；根据起始时刻建立电磁波信号传播的时间-距离差方程组，时间-距离差方程组用于反映四阵元的传感器接收到电磁波信号的时间与四阵元的传感器到放电源的距离的关系；利用牛顿迭代定位算法在预设的置信区间内对时间-距离差方程组进行计算，得到复数域内的计算结果，计算结果用于反映放电源的位置；判断计算结果是否为复数形式，其中，复数形式包括实部和虚部；如果判断出是计算结果为复数形式，则根据计算结果利用网格搜索算法确定时间-距离差方程组的实数解；以及输出实数解，将实数解作为放电源的位置坐标。

进一步地，根据起始时刻建立电磁波信号传播的时间-距离差方程组包括：确定四阵元的传感器阵列中各传感器的位置坐标；以及以放电源的位置坐标为变量根据电磁波信号的传播时间与四阵元的传感器到放电源的距离的关系建立时间-距离差方程组。

进一步地，利用牛顿迭代定位算法对时间-距离差方程组进行计算包括：通过函数的泰勒级数将非线性方程线性化，形成迭代序列；将迭代序列转化为线性方程组；选取复数域内的初值对线性方程组进行迭代运算，得到复数域的计算结果。

进一步地，根据计算结果利用网格搜索算法确定时间-距离差方程组的实数解包括：获取计算结果的实部；将计算结果的实部周围预设范围区域离散为N个网格，形成N个网格顶点，N为预设值；计算N个网格顶点达到四阵元的传感器的传播时间；利用N个网格顶点的位置坐标、传播时间、传感器的坐标通过时间-距离差方程组计算得到N组2-范数数组；以及计算N组2-范数数组中最小值，将最小值最为实数解。