利用示波器检测射频信号的变电站全站局部放电定位方法

1.一种利用示波器检测射频信号的变电站全站局部放电定位方法，其特征在于：其包括按顺序执行的下列步骤：
步骤一、制作四根全向射频天线：全向射频天线(1)作为全向射频传感器，用于接收局部放电源辐射的射频电磁波信号，以实现局部放电检测；
步骤二、建立局部放电定位系统：建立包含四根全向射频天线(1)、四个放大器(2)和一个带存储功能的高速示波器(3)在内的局部放电定位系统，并通过四根全向射频天线(1)实时采集局部放电源辐射的射频电磁波信号；
步骤三、确定射频电磁波信号的起始点：根据射频电磁波信号的波形利用能量积累函数确定各路射频电磁波信号的放电起始时刻；
步骤四、平滑滤波处理：对上述能量积累函数进行平滑滤波处理，以得到能量积累函数的“拐点”位置；
步骤五、利用时延计算放电点位置：利用四路射频电磁波信号的放电起始时刻和相对于全向射频天线(1)的位置关系，确定出放电点位置。
2.根据权利要求1所述的利用示波器检测射频信号的变电站全站局部放电定位方法，其特征在于：在步骤一中，所述的全向射频天线(1)为一种椭圆形微带天线，正面导体薄片为椭圆金属贴片，背面接地板为半椭圆金属贴片和圆盘接地极，介质基底采用聚四氟乙烯。
3.根据权利要求1所述的利用示波器检测射频信号的变电站全站局部放电定位方法，其特征在于：在步骤二中，所述的局部放电定位系统包括四根全向射频天线(1)、四个放大器(2)和一个带存储功能的高速示波器(3)；其中四根全向射频天线(1)设置在变电站局部放电监测区域的中心位置处，形成天线阵列，每个全向射频天线(1)连接一个放大器(2)，四个放大器(2)同时与高速示波器(3)相连。
4.根据权利要求1所述的利用示波器检测射频信号的变电站全站局部放电定位方法，其特征在于：在步骤二中，所述的局部放电定位系统的建立过程如下：
2.1)在变电站局部放电监测区域的中心位置处安装四根全向射频天线(1)组成天线阵列，并建立三维坐标系，依次计算各全向射频天线(1)的空间坐标，设n号全向射频天线(1)的三维坐标为(Xn,Yn,Zn)；全向射频天线(1)的频率范围为0.3GHz-6GHz；
2.2)将每个全向射频天线(1)连接一个放大器(2)，放大器(2)用于将全向射频天线(1)接收的射频电磁波信号放大，其频带范围为0.3GHz-2GHz，增益:>＝40db；
2.3)将高速示波器(3)放置于天线阵列中心位置，并与多个放大器(2)相连，以触发方式同步采集放大器(2)输出的射频电磁波信号：高速示波器(3)的带宽大于2GHz，采样速率应大于10GSa/s。
5.根据权利要求1所述的利用示波器检测射频信号的变电站全站局部放电定位方法，其特征在于：在步骤三中，所述的确定各路射频电磁波信号的放电起始时刻的方法是利用能量积累函数；
能量积累函数X的计算公式为 其中 为射频电磁波信号波形上第k个点
的电压值；j为每路射频电磁波信号波形记录的点数。
6.根据权利要求1所述的利用示波器检测射频信号的变电站全站局部放电定位方法，其特征在于：所述的对能量积累函数进行平滑滤波处理的方法是：
使用滑动平均滤波器和指数加权滤波器对能量积累函数进行平滑处理；假设em[n]为原能量积累函数，Smem[n]为平滑处理以后的能量积累函数，M阶滑动平均滤波器和指数加权滤波器的公式如下，其中加权系数为α(0＜α＜1))：
Smen[n]＝α·em[n-1]+em[n]。
7.根据权利要求1所述的利用示波器检测射频信号的变电站全站局部放电定位方法，其特征在于：在步骤五中，所述的利用时延计算放电点位置的方法为：
拐点对应的时刻认为是射频电磁波信号的起始时刻，因此该信号到达的时间差为：
ΔT2＝dt2-dt1
ΔT3＝dt3-dt1
ΔT4＝dt4-dt1
假设四根全向射频天线1的空间位置坐标分别为(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)、(x3，y3，z3)和(x4，y4，z4)，放电点位置为(x，y，z)，放电点到四根全向射频天线1的距离分别为d1、d2、d3、d4，建立基于时间差的非线性方程组：
d2-d1＝vΔT2
d3-d1＝vΔT3
d4-d1＝vΔT4
其中， i＝1，２，３，４：v＝c＝3.0×102m/s为
电磁波传播速度；
利用迭代法求解该方程组得到(x，y，z)即为待定的放电点位置坐标。

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