【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及局部放電源定位，尤其涉及一種變壓器局部放電源空間定位系統及方法。
技術介紹
1、局部放電現象是電力設備，如變壓器，在運行過程中常見的故障預兆之一。局部放電會導致絕緣介質逐漸劣化，最終導致絕緣擊穿，影響變壓器的運行安全性。為此，局部放電的監測和定位技術在變壓器的故障診斷和預防性維護中起著重要作用。現有的局部放電監測技術包括超聲波、脈沖電流法和電磁波法等，能夠有效檢測局部放電信號。然而，這些技術大多局限于單一信號源的分析，且對電磁干擾信號的抑制效果較差，尤其在復雜的電磁環境中，容易誤判或漏報局部放電信號，難以實現精準的三維定位。
2、現有技術在局部放電源的定位方面主要依賴于信號到達時間的差異(tdoa，timedifference?of?arrival)或信號相位差(phase?difference)。然而，這些方法受限于傳感器陣列的布置、同步誤差以及電磁干擾等多種因素，導致定位精度不高。特別是在變壓器的實際工作環境中，電磁干擾和噪聲復雜多變，現有技術無法動態、自適應地處理這些干擾，從而難以實現高精度的局部放電源定位。
技術實現思路
1、本部分的目的在于概述本專利技術的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和專利技術名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和專利技術名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本專利技術的范圍。
2、因此，為解決上述技術問題，本專利技術提供如下技術方案：一種變壓器局部放
3、其中，信號采集模塊，用于同時接收來自局部放電源的信號和變壓器運行產生的電磁干擾信號；
4、電磁干擾動態抑制模塊，用于通過分析接收到的信號相位差，動態調整信號的相位，實時消除電磁干擾；
5、信號處理模塊，用于優化采集到的信號，確保局部放電信號被準確提取，并與環境中的干擾信號有效區分；
6、三維定位模塊，用于通過多傳感器的空間布局，結合相位差測量技術，能夠進行高精度的三維定位，從而確定局部放電源的具體位置。
7、作為本專利技術所述變壓器局部放電源空間定位系統的一種優選方案，其中：所述信號采集模塊包括傳感器、多通道高速數據采集器，通過在變壓器周圍的不同位置陣列布置，形成空間三維網絡，確保后期對變壓器局部放電源進行有效的空間定位。
8、作為本專利技術所述變壓器局部放電源空間定位系統的一種優選方案，其中：所述電磁干擾動態抑制模塊包括干擾信號識別單元、動態相位差補償單元；其中，干擾信號識別單元，通過利用多個傳感器接收的信號，通過分析各個傳感器接收信號的相位差，識別出由于電磁干擾引起的共模信號，這些信號通常具有較強的相位一致性或特定的相位關系；動態相位差補償單元，用于通過動態相位差補償算計算不同傳感器接收到的信號之間的相位差，調整信號的相位，從而在信號處理過程中有效地消除電磁干擾的影響，動態相位差補償算法根據環境和設備運行狀況的變化進行自適應調整。
9、作為本專利技術所述變壓器局部放電源空間定位系統的一種優選方案，其中：動態相位差補償算法的計算方法如下：
10、首先定義在公式中使用的關鍵變量：
11、si(t)：第i個傳感器在時間t時刻接收到的原始信號；
12、φi(t)：第i個傳感器接收到的信號相位；
13、δφi,j(t)＝φi(t)-φj(t)：第i和第j個傳感器之間的相位差；
14、d(t)：干擾信號的估計值，取決于多個傳感器接收到的信號相位差；
15、ω(t)：時間依賴的自適應權重函數，用來調整信號補償過程；
16、p(t)：補償后的局部放電信號；
17、動態相位差補償公式如下：
18、
19、其中，信號補償：公式中的每個傳感器的信號si(t)都經過補償操作，補償量由基于相位差δφi,j(t)的動態自適應函數來控制，相位差反映了不同傳感器接收到的信號的電磁干擾程度；
20、指數衰減函數：用來衡量電磁干擾的影響，采用了指數衰減函數，隨著相位差增大，干擾的影響被進一步削弱；
21、積分項：對干擾信號進行積分，以計算累計干擾；這能夠幫助準確估計干擾信號的影響，并在時域上進行干擾的補償；
22、自適應權重函數ω(t)：該權重函數用來動態調整補償過程，確保根據時間和環境的變化，算法可以自適應地優化干擾的補償強度，這種自適應的機制確保了算法的魯棒性，能夠動態適應變壓器的負載變化、電磁環境變化等；
23、整體補償機制：該公式的最后，通過求和計算所有傳感器的信號，并除以傳感器數量n，實現信號的全局動態補償和重構；
24、p(t)值域為補償后的局部放電信號，是一個時變信號，由于公式中包含指數函數、積分以及自適應調整的權重函數，因此p(t)在補償后應趨向于局部放電信號的凈值，干擾成分將被大幅削弱。
25、作為本專利技術所述變壓器局部放電源空間定位系統的一種優選方案，其中：自適應權重函數ω(t)的計算公式如下：
26、
27、其中，σs(t)：傳感器實時信號s(t)的標準差，代表信號波動的幅度；較大的標準差通常表明信號中干擾較強，因此通過標準差控制ω(t)的值，可以動態調整補償強度；α與信號強度相關的調節系數；
28、信號標準差的時間導數，表示信號的波動速率變化，反映了干擾強度變化的速度；若噪聲強度變化劇烈，則需要加快補償調整的速度，因此通過這一項控制補償的動態響應；系數β用于控制此項對補償的影響；
29、pnoise(t)：實時測得的噪聲功率譜密度(psd)，是衡量噪聲強度的一個指標；
30、α、β、γ：權重調整系數，用于平衡不同因素的影響，需根據實際應用情況進行調整；
31、在該公式中，累積噪聲功率譜密度這一積分項反映了總噪聲的累積強度，隨著時間增加，噪聲的累計效果會越來越明顯，促使系統做出適應性的更大補償調整；系數γ用于調節噪聲積累對權重的影響；
32、整體公式的倒數形式：這種設計確保當噪聲強度或信號波動較大時，權重值ω(t)會減小，從而增加補償力度；而在信號穩定或噪聲較小時，權重值會增大，減小補償力度，避免過補償。
33、作為本專利技術所述變壓器局部放電源空間定位系統的一種優選方案，其中：自適應優化補償強度的步驟如下：系統在信號干擾增強時，自適應地減小ω(t)，從而增強補償效果；反之，在干擾較小或環境穩定時，自適應地增大ω(t)，從而減小補償強度，避免過度補償。
34、作為本專利技術所述變壓器局部放電源空間定位系統的一種優選方案，其中：所述信號處理模塊包括濾波器、信號去噪和增強單元；其中，濾波器，用于濾除大部分的低頻噪聲和其他背景干擾信號，確保局部放電信號的準確提取；信號去噪和增強單元，用于提取局部放電信號的特征，通過信號的特征提取本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種變壓器局部放電源空間定位系統，其特征在于：包括信號采集模塊電磁干擾動態抑制模塊、信號處理模塊和三維定位模塊；
2.如權利要求1所述的變壓器局部放電源空間定位系統，其特征在于：所述信號采集模塊包括傳感器，通過在變壓器周圍的不同位置陣列布置，形成空間三維網絡，確保后期對變壓器局部放電源進行有效的空間定位。
3.如權利要求2所述的變壓器局部放電源空間定位系統，其特征在于：所述電磁干擾動態抑制模塊包括干擾信號識別單元、動態相位差補償單元；其中，干擾信號識別單元，通過利用多個傳感器接收的信號，通過分析各個傳感器接收信號的相位差，識別出由于電磁干擾引起的共模信號；動態相位差補償單元，用于通過動態相位差補償算計算不同傳感器接收到的信號之間的相位差，調整信號的相位，從而在信號處理過程中有效地消除電磁干擾的影響，動態相位差補償算法根據環境和設備運行狀況的變化進行自適應調整。
4.如權利要求3所述的變壓器局部放電源空間定位系統，其特征在于：動態相位差補償算法的計算方法如下：
5.如權利要求4所述的變壓器局部放電源空間定位系統，其特征在于：自適應
6.如權利要求5所述的變壓器局部放電源空間定位系統，其特征在于：自適應優化補償強度的步驟如下：系統在信號干擾增強時，自適應地減小ω(t)，從而增強補償效果；反之，在干擾較小或環境穩定時，自適應地增大ω(t)，從而減小補償強度，避免過度補償。
7.如權利要求6所述的變壓器局部放電源空間定位系統，其特征在于：所述信號處理模塊包括濾波器、信號去噪和增強單元；其中，濾波器，用于濾除大部分的低頻噪聲和其他背景干擾信號，確保局部放電信號的準確提取；信號去噪和增強單元，用于提取局部放電信號的特征，通過信號的特征提取，將局部放電信號與其他干擾信號進行有效區分。
8.如權利要求7所述的變壓器局部放電源空間定位系統，其特征在于：所述三維定位模塊通過構建三維空間定位模型，結合多傳感器陣列布置和相位差測量，利用幾何解算方法求解局部放電源的三維空間坐標，確定局部放電源在變壓器內部的具體位置。
9.如權利要求8所述的變壓器局部放電源空間定位方法，其特征在于：包括以下具體的步驟：
10.如權利要求9所述的變壓器局部放電源空間定位系統，其特征在于：幾何解算方法具體為：利用傳感器陣列已知的空間位置與局部放電信號傳播的時間差，構建非線性方程組，通過求解來確定放電源的三維坐標(x0，y0，z0)；
...【技術特征摘要】
1.一種變壓器局部放電源空間定位系統，其特征在于：包括信號采集模塊電磁干擾動態抑制模塊、信號處理模塊和三維定位模塊；
2.如權利要求1所述的變壓器局部放電源空間定位系統，其特征在于：所述信號采集模塊包括傳感器，通過在變壓器周圍的不同位置陣列布置，形成空間三維網絡，確保后期對變壓器局部放電源進行有效的空間定位。
3.如權利要求2所述的變壓器局部放電源空間定位系統，其特征在于：所述電磁干擾動態抑制模塊包括干擾信號識別單元、動態相位差補償單元；其中，干擾信號識別單元，通過利用多個傳感器接收的信號，通過分析各個傳感器接收信號的相位差，識別出由于電磁干擾引起的共模信號；動態相位差補償單元，用于通過動態相位差補償算計算不同傳感器接收到的信號之間的相位差，調整信號的相位，從而在信號處理過程中有效地消除電磁干擾的影響，動態相位差補償算法根據環境和設備運行狀況的變化進行自適應調整。
4.如權利要求3所述的變壓器局部放電源空間定位系統，其特征在于：動態相位差補償算法的計算方法如下：
5.如權利要求4所述的變壓器局部放電源空間定位系統，其特征在于：自適應權重函數ω(t)的計算公式如下：
6.如權利要求5所述的變壓器局部放電源空間...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周旭峰，
申請(專利權)人：南京中大智能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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