[发明专利]一种基于特高频传感器立体面阵和聚类的局部放电定向系统和方法

说明书

本发明公开了一种基于特高频传感器立体面阵和聚类的局部放电定向系统，其包括：正十二面体框架；至少六个偶极子天线，其分别对应设于正十二面体框架的至少六个面上；处理模块，其与各偶极子天线的数据输出端连接，以接收各偶极子天线检测的特高频局部放电信号；该处理模块基于各偶极子天线检测的特高频局部放电信号的幅值数据生成样本数据，并对样本数据进行聚类，并将聚类结果中的最大类的中心值作为局部放电的最终定向结果。相应地，基于上述局部放电定向系统，本发明还公开了一种基于特高频传感器立体面阵和聚类的局部放电定向方法。

技术领域

本发明涉及一种定向系统和方法，尤其涉及一种局部放电定向系统和方法。

背景技术

众所周知，在供电线路中，局部放电(Partial Discharge,PD)是电气设备绝缘故障的主要原因，当电气设备出现绝缘故障时，很容易导致整条供电线路瘫痪。

因此，为了及时反馈电气设备的运行状况，常常需要对电气设备进行局部放电检测，并对局部放电进行准确定向，从而能够为电气设备的状态监测和维护提供重要信息。

当前，由于特高频电磁波在抗干扰性、传播速度、灵敏度等方面均有较好性能，因此当电气设备发生局部放电后，通过传感器接收特高频电磁波信号，就可以实现局部放电的定向。

基于此，本案发明人采用了全新的设计思路，设计了一种新的基于特高频传感器立体面阵和聚类的局部放电定向系统和方法，其易于实施，并且有着较高的局部放电定向精度。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种基于特高频传感器立体面阵和聚类的局部放电定向系统，该局部放电定向系统操作简便，易于实施，其可以对配网线路的特高频局部放电进行定向，且具有较高的定向精度。

基于上述目的，本发明提出一种基于特高频传感器立体面阵和聚类的局部放电定向系统，其包括：

正十二面体框架；

至少六个偶极子天线，其分别对应设于正十二面体框架的至少六个面上；

处理模块，其与各偶极子天线的数据输出端连接，以接收各偶极子天线检测的原始特高频局部放电数据；所述处理模块对所述原始特高频局部放电数据进行扩展以生成样本数据，并对样本数据进行聚类，并将聚类结果中的最大类的中心值作为局部放电的最终定向结果。

发明人对于局部放电定向系统采用了合理的优化设计，其能够基于特高频局部放电信号的幅值大小和特殊的偶极子天线阵列布置实现对局部放电的定向，由于阵列具有面阵特性，由正十二面体框架和至少六个偶极子天线所构成的特高频传感器立体面阵经检测所给出的局部放电源定向结果是二维的，也就是说，对于每一个原始特高频局部放电数据其均含有(x，y)二维位置坐标，以及与该二维位置坐标对应的局部放电幅值信息(或称为强度信息)。因此，相较于以往只给出局部放电源方向的定向方法，其结果更加直观，且操作简便，能够显著提升巡检效率。

需要指出的是，考虑到特高频传感器立体面阵中偶极子天线的数量十分有限，为了确保局部放电的精确定向，本发明对原始特高频局部放电数据进行扩展，从而获得数量更多的样本数据。

此外，在本发明中，考虑到局部放电的定向结果往往由于噪声及电磁波传输路径影响会呈现一定的波动性，本发明还采用了聚类的方法减小定向误差，以进一步提高定向精度，其可以显著提高本发明所述的局部放电定向系统的可用性。

进一步地，在本发明所述的局部放电定向系统中，六个偶极子天线分别设于所述正十二面体框架的六个相邻面上。

进一步地，在本发明所述的局部放电定向系统中，所述每一个偶极子天线均包括：介质基板以及贴附于介质基板上的成对设置的椭圆形金属贴片，所述椭圆形金属贴片彼此之间轴对称设置，椭圆形金属贴片的长轴方向与成对设置的椭圆形金属贴片的对称轴的延伸方向一致。