基于超声阵列的高压开关柜局部放电定位研究

摘要

高压开关柜局部放电的精准定位是保障电力系统可靠运行的核心挑战,传统单点传感模式因空间特征捕获不足及现有定位算法在噪声抑制与三维鲁棒性方面的局限,导致复杂工况下定位精度受限。为解决此问题,旨在开发一种高精度三维定位方法,以突破多径效应和环境噪声干扰的瓶颈。该方法融合多通道超声波传感阵列与TOF-TDOA混合算法,通过分布式环形传感器阵列布局优化空间覆盖,结合FPGA多通道同步采集与小波阈值降噪技术,提升信号信噪比;同时构建混合定位模型,分阶段融合飞行时间与时差信息,并引入几何精度因子动态权重机制,增强算法鲁棒性。仿真验证表明,在±5 dB信噪比条件下,平均定位误差较传统TDOA算法降低39.1%,几何精度因子优化后误差降低率进一步提升至59.2%,且信号信噪比平均提高12.3 dB。该方法为高压开关柜绝缘故障的在线监测与智能化诊断提供了有效技术支撑,显著提升定位精度与抗干扰能力,对电力设备状态感知及电网安全运行具有重要工程应用价值。

关键词

局部放电 / 超声阵列 / 混合算法 / 定位模型