局部放电定位方法概述

局部放电发生时伴有电脉冲、电磁发射、声、光、热以及放电导致绝缘材料分解出气体等现象，并引起局部过热等化学和物理反应。通过探测这些物理现象或化学产物，均可以实现局部放电检测。按照局部放电检测原理可以将现有的定位方法分为三大类：电气定位方法、超声波(Acoustic Emission，简称AE)定位方法、特高频( Ultra-High-Frequency，简称UHF)电磁波定位方法。

电气定位方法的基本原理是：当变压器内部发生局部放电时，产生的电流脉冲沿绕组传播到达测量端，该放电脉冲包含了局部放电定位所需的有用信息，通过对放电脉冲进行分析来确定局放源的位置。根据分析的放电信息不同，传统的电气定位法可以分为以下几种：起始电压法、多端测量定位法、极性法、行波法及电容分量法。随着对变压器绕组传输特性研究的深入以及数字滤波技术的发展，又出现了改进的电容分量法(与数字滤波技术相结合)和端点电流脉冲频谱分析法。电气定位方法存在两大缺点：(1)抗干扰能力差。变电站现场存在大量电磁干扰，脉冲电流信号的信噪比低，电气定位方法难以用于现场测试，仅可用于实验室测试。(2)普适性差。在电气定位方法中需要利用计算机精确模拟变压器绕组的传递函数谱图。由于变压器绕组结构的复杂性、多样性，此方法难以推广应用。

AE定位方法是根据局部放电产生的超声波的传播时间或波束方向来确定放电源的空间位置的。根据超声波到达各传感器的时间差进行定位的方法叫时间差定位方法；根据超声波束传播方向进行定位的方法叫做相控阵定位方法。AE时间差定位方法是目前现场应用最广泛的一种方法，按照基准信号又可将其分为“电一声”法和“声一声”法两种。“电一声”法是指利用电脉冲信号作为基准，获取超声波的传播时间，再根据超声波的传播速度而计算出放电源与传感器的距离、以及放电源的位置。“声一声”法利用超声波信号到达多个超声传感器的时间差，经过各种计算方法，确定局部放电源的几何位置。相控阵定位方法是近年来引入变压器局部放电定位的一种新方法，它通过超声波传感器线阵同时对空间信号场进行多点并行采样，应用MUSIC(Multiple SignalClassification)算法提取所接收的线阵信号及其空域特征信息、计算故障方向和位置。超声波定位法能直接实现局部放电空间定位，具有原理简单、抗电磁干扰能力强、成本低的优点，受到了电力试验人员的普遍应用。但是，在应用过程中暴露出超声波定位方法中无法克服的两大问题：第一，超声信号在变压器内部传播时衰减严重，导致超声波检测灵敏度低，尤其是检测不到绕组中局部放电的信号；第二，理论上针对的是一个放电点，而实际设备内放电点可能会有多个，导致时间基准值容易混淆，定位精度不够。

特高频(Ultra-High-Frequency，UHF)定位方法是一种新方法。它利用3个及以上传感器接收局部放电UHF信号，测量UHF信号到达两两传感器的时间差，利用时间差、波速、传感器坐标等信息通过计算得出故障位置。UHF方法具有灵敏度高、抗干扰能力强的优点。虽然国内外研究机构和学者在实验室开展了一些变压器局部放电UHF定位的探索研究工作，但是真实变压器绕组中局部放电UHF定位中还存在许多问题巫待解决，比如：如何保证首波检测灵敏度、如何准确计算首波到达时刻、如何布置传感器和准确定位等等。