过程中,当内部绝缘的某些薄弱部位在高场强作用下发生局部放电时,有超声波能量放出,球形超声波在不同介质中向外传播,处于变压器外围不同点的传感器能接收到超声信号,通过GPRS网络传输给后台,后台测量超声信号传播的时延,联立求解定位方程组便可得到局部放电点的位置。
1 变压器局部放电超声定位数学模型
设电力变压器中局部放电点为S(x,y,z),x,y,z均为未知量;共有8个传感器贴装于变压器表面接收超声信号,见图1。
他们的坐标为Ri(xi,yi,zi),其中i=1,2,…,8;当传感器接收到超声信号后,传回后台程序,根据相关函数法计算其中某路超声信号和其余信号的时间差,用△ti1=ti-t1表示第i(i=2,3,…,8)个接收端与第1个接收端之间的时延,见图2;υ表示超声波传播速度,由于变压器内部结构复杂,超声传播速度为未知量。
理想情况下,8个传感器均能接收到超声信号并能计算时延,则局放定位算法的方程组为:
实际上,由于超声波在传播过程中的绕射、透射、反射以及衰减等,通常能接收到信号的接收端少于8个,不妨设实际采集过程中,有m+1个接收端接收到信号。则有m个非线性定位方程:
1.2 无约束优化
定位方程组有4个未知量(x,y,z,υ),当4 2 算法描述 求解无约束优化问题有很多经典算法,最速下降法结构简单、计算量小、具有全局收敛性,但在极值点附近容易出现振荡(正交)现象;牛顿法收敛速度快,但不是全局收敛。为此,提出一种具有自适应功能的算法,在变压器局部放电定位问题中,与单纯的牛顿法和最速下降法比较,该算法显示了其优越性。 2.1 算法步骤 (1) 给定初始点X0∈R4,精度ε<10-6,k=0; (2) 计算▽F(Xk),检验是否满足收敛性的判别准则:‖▽F(Xk)‖≤ε,若满足,则停止迭代,得点X*≈Xk即为极值点;否则进行(3); (3) 令Sk=-▽F(Xk),从Xk出发,沿Sk进行一维搜索,即求λk,使得: (4) 令Xk+1=Xk+λkSk,k=k+1; (5) 判断第k+1次与第k次的梯度向量是否正交或接近正交,即判断是否满足正交条件:│▽F(Xk)?▽F(Xk+1)│≤0.1,若没有正交(即振荡现象),则进行(2);否则进行(6); (6) 进行牛顿迭代,计算▽F(Xk),若‖▽F(Xk)‖≤ε则停,输出Xk;否则,进行(7); (7) 计算Sk=-[▽2F(Xk)]-1*gk; (8) 一维搜索:min F(Xk+λSk) = F(Xk+λkSk),令Xk+1 = Xk+λkSk,k=k+1,进行(6)。 2.2 体元分割法选取初始点 算法中,开始迭代前要对未知向量取合适的初始点,初始点的选取往往关系到算法的成败.但将本算法集成到系统软件中时,需要自动选择高效率的初始点。考虑这样一种方法,将变压器分割成大小相同的体积元,体积元的个数可以是几十个甚至几百个,以每个体元的几何中心作为初始点依次进行迭代,迭代结束后.再根据所有体元的迭代结果进行比较,判断出整个变压器中的最优点。 2.3 算法分析 本算法将最速下降法和牛顿法相结合,根据体元分割选取初始点,迭代开始后。借助最速下降法全局收敛的特性,在梯度向量出现振荡现象之前完成了初步寻优过程,然后采用牛顿法进行精确寻优,牛顿法收敛速度快,在10步之内,迭代结果即可满足精度要求。3 组合算法在电力变压器局部放电点定位中的应用 在山西运城供电公司的变压器局部放电在线检测项目中,应用了该算法,以下为现场检测情况。 现场一检测情况: 变压器规则(长×宽×高):1.2 m×0.8 m×1.0 m; 实际放电点坐标:S(0.5,0.4,0.4); 传感器坐标:R1(0.6,0.0,0.5),R2(0.0,0.4,0.5),R3(0.6,0.4,1.0),R4(1.2,0.4,0.5),R5(0.6,0.8,0.5); 参考点时刻:t1=0.000 303 05 s; 接收时延:d1=[0.000 364 22;0.000 434 48;0.000 505 08;0.000 128 6]一t1。 体元个数:5×5×5。 现场二检测情况: 变压器规则(长×宽×高):5 m× 3 m×4 m; 实际放电点坐标:S(4.5,2.6,3.7); 接收端坐标:R1(2.5,0.0,2.0),R2(2.5,1.5,4.0),R3(5.0,1.5,2.O),R4(2.5,3.0,2.0),R5(0,1.5,2.0); 参考点时刻:t1=0.002 6 S; 接收时延:d1=[0.001 6;0.001 5;0.001 9;0.003 524 69]一t1。 体元个数:5×5×5。 4 结 语 现场检测体现了混合算法的优越性,主要有: (1) 组合算法具有最速下降法全局收敛的优点; (2) 组合算法具有牛顿法收敛速度快的优点; (3) 初始点采用自动分割,自动判别,能保证全局最优; (4) 精度随数据的不同变化为10 cm,完全满足放电定位的精度要求。
上一篇:开关电源中高频变压器绕制心得
下一篇:加装隔离变压器有才华 能有效降低UPS零地电压
推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 22:32
Vishay线上图书馆
- 选型-汽车级表面贴装和通孔超快整流器
- 你知道吗?DC-LINK电容在高湿条件下具有高度稳定性
- microBUCK和microBRICK直流/直流稳压器解决方案
- SOP-4小型封装光伏MOSFET驱动器VOMDA1271
- 使用薄膜、大功率、背接触式电阻的优势
- SQJQ140E车规级N沟道40V MOSFET
- 非常见问题解答第223期:如何在没有软启动方程的情况下测量和确定软启动时序?
- Vicor高性能电源模块助力低空航空电子设备和 EVTOL的发展
- Bourns 推出两款厚膜电阻系列,具备高功率耗散能力, 采用紧凑型 TO-220 和 DPAK 封装设计
- Bourns 全新高脉冲制动电阻系列问世,展现卓越能量消散能力
- Nexperia推出新款120 V/4 A半桥栅极驱动器,进一步提高工业和汽车应用的鲁棒性和效率
- 英飞凌推出高效率、高功率密度的新一代氮化镓功率分立器件
- Vishay 新款150 V MOSFET具备业界领先的功率损耗性能
- 强茂SGT MOSFET第一代系列:创新槽沟技术 车规级60 V N通道 突破车用电子的高效表现
- 面向车载应用的 DC/DC 电源
- 是德科技有奖直播:示波器在通用电子测量中的应用和技巧
- EEworld新春感恩回馈之ST新出道“高富帅”STM32F746G-DISCO 199元包邮
- 【看电源研讨会,瓜分3000元红包】 如何正确完成模块化DC-DC系统设计
- 下载有礼|电路设计的参考书《ADI 参考电路合集 (第4册) 》
- nanoPower技术:延长电池寿命,提升传感器性能 2021年1月20日 上午10:00在线研讨会
- 兆易GD32307E-START免费测评试用
- 免费申请英飞凌FMCW雷达解决方案Position2Go,角度,距离,速度,运动方向检测一板搞定!
- 有奖直播:TI MSP430TM集成可配置信号链模块在传感测量领域的应用
- 1月22日下午14:00Mouser携手Maxim邀您观看有奖直播:深入浅出可穿戴健康监测
- “赞一赞我的国”:集合啦,侃侃好用的国产单片机