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
- MathWorks 和 NXP 合作推出用于电池管理系统的 Model-Based Design Toolbox
- 意法半导体先进的电隔离栅极驱动器 STGAP3S为 IGBT 和 SiC MOSFET 提供灵活的保护功能
- 全新无隔膜固态锂电池技术问世:正负极距离小于0.000001米
- 东芝推出具有低导通电阻和高可靠性的适用于车载牵引逆变器的最新款1200 V SiC MOSFET
- 【“源”察秋毫系列】 下一代半导体氧化镓器件光电探测器应用与测试
- 采用自主设计封装,绝缘电阻显著提高!ROHM开发出更高电压xEV系统的SiC肖特基势垒二极管
- 艾迈斯欧司朗发布OSCONIQ® C 3030 LED:打造未来户外及体育场照明新标杆
- 氮化镓取代碳化硅?PI颠覆式1700V InnoMux2先来打个样
- 从隔离到三代半:一文看懂纳芯微的栅极驱动IC
- 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