【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及gis絕緣缺陷檢測，尤其涉及一種基于uhf時間反演的gis局部放電定位方法。
技術介紹
1、氣體絕緣開關設備(gis)由于其可靠性高、占地面積小和抗干擾性強等特點，在電力系統中得到了廣泛應用。然而，gis在制造、安裝、運行和檢修過程中，會不可避免地出現毛刺和金屬微粒，產生絕緣缺陷。這些缺陷常導致接觸不良或絕緣老化，引發故障并逐漸擴大。研究表明，絕緣介質在絕緣完全擊穿或閃絡前都會出現局部放電。因此，快速、準確地定位局部放電源對于保障gis設備的正常運行具有重要意義。
2、局部放電發生時，會伴隨著多種物理信號，包括光信號、超聲波信號、電磁波信號等。光測法設備復雜昂貴、靈敏度低，容易受設備某些部件的遮擋導致檢測結果差異較大，很難在實際中應用。超聲波測量法受到信號傳輸的限制，由于聲信號在六氟化硫(sf6)氣體中的傳播非常慢，而且隨著距離的增加信號會迅速衰減，使得局部放電的超聲波檢測方法靈敏度不高。特高頻法通過檢測內部局部放電所產生的特高頻(300-3000mhz)電信號，實現局部放電的檢測和定位，具有頻帶寬、靈敏度高的特點，適用于大范圍空間的局部放電監測。
3、時間反演(tr)技術最初應用于聲學領域。近年來，電磁波時間反演技術已經開始應用于電力領域，如電力系統故障定位、閃電定位、電纜和變壓器中局部放電的定位。研究表明，電磁波時間反演(emtr)技術在變壓器內定位局部放電(pd)時展現出較傳統方法的優勢，盡管其定位能力受到諸如傳感器數量、pd源的具體位置、環境噪聲水平以及障礙物存在與否等因素的影響。特
技術實現思路
1、有鑒于現有技術的上述缺陷，本專利技術提出一種基于uhf時間反演的gis局部放電定位方法。
2、為實現上述目的，本專利技術采用了如下技術方案：一種基于uhf時間反演的gis局部放電定位方法，包括以下步驟：
3、步驟1、在cst?studio?suite軟件中搭建gis仿真模型，在實際傳感器位置設置檢測點，采集仿真中gis局部放電源產生的uhf信號；
4、步驟2、基于反卷積對采集到的uhf信號進行時間反演，再次注入gis中；
5、步驟3、使用dbscan定位算法，對空間各處場強進行聚類，確定實際局放源位置；
6、步驟4、在仿真gis平臺上進行局部放電定位實驗并統計結果，驗證gis局部放電定位的有效性。
7、進一步的，所述步驟1具體為：
8、在cst?studio?suite軟件中進行，包括正向和反向傳播：
9、在正向傳播步驟中，使用高斯脈沖來模擬局部放電；
10、在反向傳播步驟中，將在前向步驟中獲得的信號的時間反演并通過gis模型中的傳感器反向注入；
11、使用頻率范圍在0-3000mhz之間的高斯脈沖來激勵，高斯電流脈沖的時域形式為：
12、
13、其中，i0為脈沖峰值；σ為衰減時間常數，決定了脈沖的寬度；t0為延遲時間常數。
14、進一步的，所述步驟2基于反卷積對采集到的uhf信號進行時間反演，其中：
15、時間反演過程可以用下式表示
16、
17、將式(1)其改寫為使用頻域卷積形式：
18、f(t)＝g(t)*r(t)≈δ(t)?(2)
19、式中f(t)為源信號或源重構，r(t)為源初始傳播在接收位置b測得的記錄信號，g(t)為需要反向傳播聚焦的信號；
20、反卷積等效于通過變換到頻域進行逆濾波，因此式(2)寫為：
21、f(ω)＝g(ω)r(ω)≈1?(3)
22、然后，求解g(ω)：
23、
24、其中*表示復共軛運算；
25、為了避免奇異性問題，在分母上加一個常數確保不為0，因此式(4)變成：
26、
27、其中ε是與原始接收信號相關的常數：
28、ε＝γmean(|r(ω)|2)??(6)
29、γ是一個任意常數，以減少通過dc過程引入的噪聲的影響而選擇的，對所有的實驗使用γ＝0.9，式(5)給出了g(ω)的解，對這個結果進行傅里葉反變換，在時域中獲得反向傳播的最優信號。
30、進一步的，所述步驟3使用dbscan定位算法，對空間各處場強進行聚類，具體為：
31、對傳感器接收到的電壓信號進行反卷積處理，并通過傳感器重新注入到gis中；
32、在時間反演的gis腔體內不同位置設置多個采樣記錄點，記錄每個采樣時刻下的場強；
33、根據場強信號波形變化規律，找到每個采樣點的場強的最大值emax；
34、接著，根據實際信號源處場強在接近最后時刻有一個很大的峰值，之前的所有值相對最后時刻都很小的規律，計算每個位置處的場強平均值作為閾值；
35、將場強最大值大于閾值的采樣點標記為可能的信號源；
36、使用聚類算法確定每個標記為信號源的采樣點的信號源位置，聚類算法將該采樣點的x、y、z坐標作為輸入，并將聚類中心作為估計的信號源位置。
37、進一步的，所述步驟4在仿真gis平臺上進行局部放電定位實驗，具體包括：研究單相gis定位效果、研究噪聲對emtr定位的影響、使用emtr來定位pd源的位置、建立含有三個l分支的gis模型。
38、本專利技術具有以下技術效果：
39、在時間反演定位過程中，首先在cst?studio?suite電磁仿真軟件中搭建gis仿真模型，在實際傳感器位置設置檢測點，采集仿真中gis局部放電源產生的uhf信號。接著，對采集到的信號進行時間反演，再次注入gis中。針對時間反演過程中聚焦時間點難以確定的問題，采用基于密度的聚類dbscan聚類分析，對空間各處場強進行聚類，進而確定實際局放源位置。當在實際gis中檢測到局放信號時，可以用類似的方法反演出局放源的位置，從而實現局放源的精確定位。本專利技術提出的方法實現了局部放電的有效定位，且可以顯著減少傳感器的數量，是一種有效的定位方法，具有廣泛的應用前景。
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1.一種基于UHF時間反演的GIS局部放電定位方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于UHF時間反演的GIS局部放電定位方法，其特征在于，所述步驟1具體為：
3.根據權利要求1所述的一種基于UHF時間反演的GIS局部放電定位方法，其特征在于，所述步驟2基于反卷積對采集到的UHF信號進行時間反演，其中：
4.根據權利要求1所述的一種基于UHF時間反演的GIS局部放電定位方法，其特征在于，所述步驟3使用DBSCAN定位算法，對空間各處場強進行聚類，具體為：
5.根據權利要求1所述的一種基于UHF時間反演的GIS局部放電定位方法，其特征在于，所述步驟4在仿真GIS平臺上進行局部放電定位實驗，具體包括：研究單相GIS定位效果、研究噪聲對EMTR定位的影響、使用EMTR來定位PD源的位置、建立含有三個L分支的GIS模型。
【技術特征摘要】
1.一種基于uhf時間反演的gis局部放電定位方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于uhf時間反演的gis局部放電定位方法，其特征在于，所述步驟1具體為：
3.根據權利要求1所述的一種基于uhf時間反演的gis局部放電定位方法，其特征在于，所述步驟2基于反卷積對采集到的uhf信號進行時間反演，其中：
4.根據權利要求1所述的一種基于...
【專利技術屬性】
技術研發人員：高月龍，王亮亮，趙鑫，梁小雨，邵華強，杜瀟，宋峰，熊蕩，張學清，韓日東，徐強，
申請(專利權)人：國網山東省電力公司煙臺供電公司，
類型：發明
國別省市：
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