变压器局部放电超声波定位法的研究现状

超声波定位方法是20世纪80年代开始发展，90年代趋于成熟的一种局部放电定位方法，目前这种方法已得到比较广泛的应用。超声波定位法利用放电产生的超声信号和电脉冲信号之间的时延，或直接利用各超声信号之间的时延进行定位。国内外对超声定位都做了许多研究，并发展了三角定位法(球面方程法)、双曲面定位法、V型曲线法、顺序定位法和模式识别法等多种方法，其中以三角定位法和双曲面法研究最多。

①三角定位法。这是以局部放电电信号作为触发基准，通过3个(或以上)传感器测量超声波信号与电信号的时间差，以此作为超声信号的传播时间，并建立球面方程求解局部放电点。随着特高频(UHF)技术和射频电流技术的应用，电信号的选取不仅可以选择IEC270方法推荐的脉冲电流信号，也可以使用UHF信号和射频电流信号作为电信号基准，在此基础上进行计算。现场有时难以有效地获取局部放电的电信号，此时即可采用双曲面法来进行定位。

②双曲面定位法。这是在变压器外壳上放置4个(或以上)超声传感器，以最先接收到的超声脉冲为时间基准，测量其他超声信号与标准信号间的时延，由此建立双曲面方程组求解局部放电点。

为简化问题，假定三角定位法和双曲面算法中的声速为常数。实际上由于变压器结构复杂，各种声介质对声波的衰减及对声速的影响都不一样，因此定位误差很大。研究人员基于最小二乘原理对这两种算法进行了改进，具体方法是增加传感器的数量，并将超声波的等值声速作为变量来处理，从而得到等值声速和局放点位置。这种改进算法在一定程度上降低了传播路径对声速的影响，提高了定位精度。但改进方法仍然简化认为各路超声波信号的等值波速是相等的，因此误差仍然很大。有学者在上述算法的基础上，通过分析不同声介质对超声信号等值波速和频谱影响，提出了一种基于频谱分析的等值波速修正方法：对各路超声信号作频谱分析，如果发现某一路的高频段衰减明显大于低频段，则定性地确定该路信号存在较强的绕射，并对其等值波速进行修正，令其为vi，建立包含新增变量vi的超定方程组，以初步定位解作为初始点进行重新搜索求解。随着研究的深入，一些新的定位算法也在发展之中。有研究人员提出将超声定位问题转化为一个带约束的非线性连续函数优化问题，在最优化框架内，应用国际上最近提出的粒子群优化(PSO)算法进行求解。另外有人提出基于混沌遗传算法的变压器局部放电源定位方法，将混沌理论和遗传算法引入局放超声波定位算法中，也取得了一些成果。