专利名称：一种变电站异常声响监测与定位仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电学领域，特别涉及一种变电站异常声响监测与定位仪。
背景技术：
变电站时常会有因设备连接处、绝缘支柱等放电而产生的异常声响。此处放电是指电力设备绝缘部分在足够强的电场作用下局部范围内发生的放电或在电力设备连接处因接触不良产生的放电。每一次放电都会造成绝缘介质的绝缘强度或连接部件损伤，轻微的放电对电力设备绝缘或连接部件的影响较�。璞感阅艿南陆到匣海欢苛业姆诺纾蚧崾沟镁登慷然蚣浣硬考阅芎芸煜陆�。这是使高压电力设备损坏的一个重要因素。因此，对运行中的设备要加强监测，当放电超过一定程度时，应将设备退出运行，进行检修或者更换。目前已有的针对单台电气设备的检测和定位装置，针对变电站母线及所连接设备的空间声源检测及定位的技术尚未见报道。主要困难是变电站空间放电是多点放电，且绝大多数放电属于正常现象(如电晕)。声波在空气中传播，随着传播距离产生衰减。如果简单的使用一个声波传感器，故障信息将淹没在各种正常放电产生的声波信号中。因此，要实现空间声源的检测和定位，检测装置必需具有空间定向检测的能力(指向性)，即对指定的方向具有最大的灵敏度，而对非指定方向则接受到的信号越小越好。机械旋转也能实现指向性，但是相对于相控扫描而言，其扫描速度慢3个数量级以上，而且放电具有随机性，扫描速度慢会导致信号丢失。因此为达到高精度，采用相控扫描。介质中发生放电时，其瞬时释放的能量将放电源周围的介质加热使其蒸发，效果就像一个小爆炸。此时放电源如同一个声源，向外发出声波。由于放电持续时间很短，所发射的声波频谱很宽，可达到数MHz。本实用新型通过检测放电产生的声波信号来实现定位。
实用新型内 容 为解决变电站异常声响监测与定位问题，结合相控阵技术，本实用新型提供了一种变电站异常声响监测与定位仪。对于本实用新型所采用的平面阵列而言，可以该平面阵列的中心作为参考点，建立球面坐标系。假设声波信号的入射方向为,如果保持信号的强度不变，则该阵列的输出就反应了它对不同方向信号的灵敏度，！!(Cf )称为该阵列的指向性函数。若是存在某一个角度Λ和使得取得最大值，那么就可以认为在识if )方向上存在声源。因此通过波束合成，得出指向性函数氣伊)，求其最大值对应的方向, -),便可以找到声源所在的方位就是(A=炉)。本实用新型包括声波相控接收平面阵列传感器�？椋嗤ǖ劳礁咚偈莶杉低常藕诺骼砟？椋珼SP数据处理�？橐约巴缤ㄐ拍？�。其各个�？橹涞牧庸叵凳�:声波相控接收传感器平面阵列、信号调理�？�、多通道同步高速数据采集系统、DSP数据处理�？橐来瘟樱缌佣ㄎ幌低秤肷衔换餐瓿杀涞缯疽斐Ｉ斓脑谙呒嗖夂投ㄎ弧Ｆ渲饕凳┎街璋�:1)根据变电站母线区的长度，将其划分为若干个等间隔的区域，并设置各区域的几何中心。在各个几何中心布置一个21X21声波传感器平面阵列，用于接收中心频率40KHz，带宽50KHz的声波信号。每21个传感器为一组，共21组。传感器排列成正方形平面，各传感器之间的距离为等距。2)传感器接收的信号经信号调理�？榇恚藕诺骼砟？橛纱瞬ㄆ�、前置放大器、检波器和积分器等组成。3)信号调理�？榈氖涑龇肿榻又料嘤Φ亩嗤ǖ劳礁咚偈莶杉低常⒔莶杉低扯陨ㄐ藕诺牟裳噬柚梦猯OOKS/s，采集后的数据传至DSP�？�。多通道同步高速数据采集系统为21通道一组，共21组，每个通道配置一个信号调理�？椋恳蛔楣灿靡豢镈SP芯片，21组DSP同步并行工作。4)各组DSP�？槎圆杉玫男藕抛鐾讲⑿写恚⒍愿髯樯ㄐ藕沤惺植ㄊ铣桑扑慊竦蒙ù衅髌矫嬲罅械闹赶蛐院鼶(AP)。细调波束指向，使
取得最大值，进而得出相控阵扫描的方位角和仰角，确定放电点方向，即 5)根据相邻两个阵列扫描的时延以及相角，计算放电点距离r。根据余弦定理
权利要求1.一种变电站异常声响监测与定位仪，其特征是:包括声波相控接收平面阵列传感器�？椋嗤ǖ劳礁咚偈莶杉低常藕诺骼砟？椋珼SP数据处理�？橐约巴缤ㄐ拍？椋黄涓鞲瞿？橹涞牧庸叵凳�:声波相控接收传感器平面阵列、信号调理�？�、多通道同步高速数据采集系统、DSP数据处理�？橐来瘟樱缌佣ㄎ幌低秤肷衔换餐瓿杀涞缯疽斐Ｉ斓脑谙呒嗖夂投ㄎ�。
2.根据权利要求1所述的变电站异常声响监测与定位仪，其特征是:所述声波相控接收平面阵列传感器，由21 X 21个声波传感器构成接收阵列，排列成正方形平面，传感器之间的距离为等距。
3.根据权利要求1所述的变电站异常声响监测与定位仪，其特征是:所述声波传感器相控接收平面阵接收的信号为中心频率40KHz，带宽50KHz的声波信号。
4.根据权利要求1所述的变电站异常声响监测与定位仪，其特征是:所述多通道同步高速数据采集系统为21通道一组，共21组；每通道有一个信号调理模块；每组公用一片DSP ；21组的DSP同步并行工作。
5.根据权利要求1所述的变电站异常声响监测与定位仪，其特征是:所述信号调理�？橹饕纱瞬ㄆ鳌⑶爸梅糯笃�、检波器、积分器等组成。
6.根据权利要求1所述的变电站异常声响监测与定位仪，其特征是:多通道同步高速数据采集系统信号采样率为lOOKS/s。
7.根据权利要求1所述的变电站异常声响监测与定位仪，其特征是:所述放电以外的干扰信号主要包括环境噪声、开关闭合和开断时发出的声响、白噪声以及由电晕引起的干扰 信号。
专利摘要本实用新型属于电学领域，特别涉及一种变电站异常声响监测与定位仪。该方法将局部放电产生的声波信号作为检测对象，包括声波相控接收平面阵列传感器�？椋嗤ǖ劳礁咚偈莶杉低常藕诺骼砟？椋珼SP数据处理�？橐约巴缤ㄐ拍？椋徊⒊浞挚悸桥懦诺缫酝獾母扇判藕�。其主要特征如下1)在变电站母线区划分出若干区域，并设置各自的几何中心。在各自几何中心布置一个21×21声波传感器平面阵列；2)传感器接收的信号经信号调理�？榇恚�3)信号调理�？榈氖涑龇肿榻又料嘤Φ亩嗤ǖ劳礁咚偈莶杉SP数据处理�？椋�4)各组DSP�？橥讲⑿写恚陨ń惺植ㄊ铣桑贸鱿嗫卣笊璧姆轿唤呛脱鼋牵范ǚ诺绲惴较颍辉俑萆ń邮帐毖蛹扑愠龇诺绲憔嗬耄迪侄ㄎ唬�5)网络通信�？槭迪稚衔换攵ㄎ幌低持涞耐ㄐ牛涠ㄎ唤峁约翱刂浦噶�。本实用新型的有益效果是利用相控阵技术实现变电站异常声响定位，抗干扰性强，DSP并行运算实现数据处理，高速实效。
文档编号G01S5/18GK203149113SQ20132001560
公开日2013年8月21日 申请日期2013年1月14日 优先权日2013年1月14日
发明者李卫国, 曹文彬, 郭伟, 李赟 申请人:华北电力大学
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