变压器放电源半定松弛逐次逼近定位方法研究

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1、变压器放电源半定松弛逐次逼近定位方法研究1绪论1.1选题背景及意义电网作为构建科学合理能源资源利用体系的重要载体，其运行的三大要素主要为安全、优质和经济供电，其中以安全性尤为重要。由于构建能源供应新格局需要电网覆盖面不断扩大、结构更加复杂性，以及各种新型输变电技术的应用、大规模新能源的接入及其出力特点，各种极端天气条件的频繁发生等种种情况，使得中国电网成为世界是最为复杂和难以控制的电网之一[1]。一旦发生大面积停电事故，将对国家的国民经济、人民生活乃至国家安全造成难以估量的损失。其中挂载在电网上的众多输变电设备（输电线路和变电设备）单元，是构成引发电网突发性事故

2、的主要源头[2]。因此，我国在实施构建统一、坚强、可靠智能电网的中长期战略规划中，亟需研究从工程技术层面无法解决的因输变电装备故障引发电网突发性停电事故的挑战性难题，从而引发电网大面积事故的源头建立第一道防御系统。大型电力变压器在电力系统中类似动物的心脏一样，有着电网心脏之称，它对电力系统的安全、可靠运行起着最为关键的作用，以及变压器作为电力系统中最为昂贵的关键设备之一，在运行中必须最大限度地防止和减少其故障与事故的发生[3]。运行中的电力变压器一旦发生严重的损坏性故障，将对电网的正常供电有着直接影响，除了要负担昂贵的费用用于维修或置换新的设备外，还会因停电而直

3、接或间接造成更大的经济损失。因此，如何能够及时的发现变压器设备的故障并通过一些技术手段加以排除以确保其安全运行，一直是电力系统关注的热点问题。.1.2PD定位方法的国内外研究现状及其存在的局限性鉴于电力变压器内PD源定位研究的重要性，国内外学者已经开展了大量的研究工作并取得了卓有成效的成果，以致力于突破针对变压器的难以准确、迅速定位的关键技术瓶颈[21]。目前，随着计算机技术、数字信号处理技术的迅速发展，已发展了多种有效的检测方法用于对变压器PD故障点位置的确定[22]。原理为根据放电过程中伴有的电脉冲、电磁辐射、声、光、热以及油中溶解气体分解出的一些新生成物等

4、现象开展PD的研究[23]，且发现这些现象信息均可作为指示PD缺陷严重性程度的参量。但由于目前无论采用何种技术用于对PD的检测和定位，都是在被动接收信息的情况下进行的，并不能主动提前获取这些信息。换言之，对PD的定位，实质是根据设备内产生PD后其辐射出的信号或辐射信号引起变化的物理量，通过相关算法处理得到表征信号的状态参数，继而才能得知是否存在绝缘故障问题及判断出故障的位置。所以，根据PD源辐射出的信号或引起变化的物理量发展起来的定位方法常见的有光定位法、电气定位法、超声波定位法、相控阵理论定位法以及特高频（UltraHighFrequency,UHF）电磁波定

5、位法等。.2PD源时间差定位的关键技术与干扰因素分析2.1PD时间差定位的原理及关键技术基于到达时间差定位方法（又称为双曲线定位法），是当前无源定位系统中常用的一种定位技术，它是通过处理三个或更多的传感器所测量到的信号数据，经获取得到各路信号之间的时延后通过建立双曲线模型对未知位置的发射源进行定位计算。其中双曲线模型是通过测量信号到达两传感器的时间差并以两传感器坐标为焦点来确定的。那么，在二维平面中，利用三个传感器即可确定出两对双曲线来产生交点，结合测向信息排除虚假交点后，其交点可认为是辐射源的位置。同理，若要定位出三维空间中任一位置的辐射源，则至少需要四个（或

6、四个以上）传感器获取时延信息，由此可形成三个双曲面来产生交点，同样将交点视为信号源的空间位置。与传统的无源测向交叉定位技术相比，时间差定位方法的原理简单，易实现，具有精度高、速度快的特点，已发展成为在理论和应用方面都较为成熟的定位方法，深受研究员的重视，同时也认为是较有发展前景的一种定位方法。采用时差定位法对变压器内PD源在进行定位时，其步骤主要包括：首先要测量出信号从发射源到达各个传感器与参考传感器相对的时间延迟，然后采用搜索或几何算法计算由时间差转换成信号源到达各传感器的距离差方程，从而确定信号源的位置。.2.2影响定位准确性的干扰因素分析时延测量的准确与否

7、对定位精度的影响至关重要，因此，为了提高定位结果的精确度，要求在测量时延时尽可能的准确有效，这样才会使定位出的PD源位置具有可靠性与准确性。然而，时差定位技术在现场应用中，时间差的测量会受到诸多因素直接或间接的影响，使得获取到的时延不可避免的存在误差，这给后续定位算法的计算增加了难度。根据电磁波信号从PD源开始经绝缘介质传播至传感器接收，被高速数字示波器捕获到用于提取时间差的波形，这一过程受到的不利影响因素包括有变压器复杂结构对电磁波传播路径的影响、噪声的存在会改变PD信号的波形、传感器性能及其安装位置也都会直接影响到时延的准确提取，以及时延提取算法与定位算法的

8、求解也会对定位精度造成一