電力設(shè)備絕緣介質(zhì)部分區(qū)域發(fā)生放電，但整體尚未完全擊穿的現(xiàn)象稱為局部放電，是造成設(shè)備絕緣劣化的重要原因之一。有效的局部放電檢測與定位對電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行有重要意義。

局部放電的放電量隨機(jī)變化，其信號容易受到噪聲干擾，導(dǎo)致采集到的局部放電信號不穩(wěn)定、隨機(jī)性很強(qiáng)，使得傳統(tǒng)的定向方法在局部放電定位中限制較多且精度有限。現(xiàn)有的局部放電定位方法可分為兩類：基于信號時(shí)差（Time Difference of Arrival,TDOA）的方法和基于空間譜的定向方法。

TDOA方法根據(jù)不同傳感器接收同一信號的時(shí)間差進(jìn)行定位，定位精度取決于時(shí)差計(jì)算精度。由于變電站環(huán)境中的噪聲會(huì)干擾信號時(shí)差計(jì)算，導(dǎo)致該方法在現(xiàn)場環(huán)境中定位誤差較大甚至無法定位?；诳臻g譜的定向方法以多信號分類（Multiple Signal Classification,MUSIC）算法為代表，該方法基于信號子空間與噪聲子空間的正交性進(jìn)行定向。當(dāng)信噪比低于5dB時(shí)噪聲會(huì)破壞其正交性，導(dǎo)致在變電站環(huán)境中MUSIC算法定向精度較低。

現(xiàn)有研究著重分析局部放電脈沖波形特點(diǎn)，利用各類信號處理算法提升定位精度的思路。而本文將局部放電定向問題轉(zhuǎn)換為統(tǒng)計(jì)分析問題，利用概率統(tǒng)計(jì)中最大似然估計(jì)法，實(shí)現(xiàn)低信噪比時(shí)基于特高頻信號的局部放電精確定向。在推導(dǎo)局部放電概率密度函數(shù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建局部放電信號似然函數(shù)，并通過求取似然函數(shù)最大值得到局部放電源的方向角（Direction of Arrival,DOA）。

該方法無需計(jì)算信號時(shí)差，且算法簡潔高效便于實(shí)際應(yīng)用。仿真分析及變電站現(xiàn)場試驗(yàn)證明本文方法能顯著提升局部放電定向精度。特別地，在信噪比為5dB、噪聲干擾較大的變電站環(huán)境下性能良好，定向精度高于傳統(tǒng)MUSIC算法約20%。該方法為利用概率方法解決特高頻局部放電檢測問題提供了新思路。

圖5 變電站現(xiàn)場特高頻局部放電定向測試

總結(jié)

針對局部放電特高頻信號不穩(wěn)定、隨機(jī)性強(qiáng)，導(dǎo)致傳統(tǒng)方法難以準(zhǔn)確定向的問題，本文提出了一種基于最大似然估計(jì)的變電站特高頻局部放電定向方法，給出了理論推導(dǎo)過程及具體實(shí)現(xiàn)方法，并通過仿真分析及電氣試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，得到如下結(jié)論：

• 1）本文將特高頻局部放電定向問題從信號波形處理轉(zhuǎn)換為統(tǒng)計(jì)分析問題，在推導(dǎo)特高頻局部放電信號概率密度分布的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了其似然函數(shù)，并最終利用概率統(tǒng)計(jì)中的最大似然估計(jì)法測量了局部放電源的方向角。
• 2）仿真分析及變電站現(xiàn)場電氣試驗(yàn)結(jié)果表明，在信噪比位于[◆7.5dB,5dB]范圍時(shí)，最大似然估計(jì)法的定向性能更好，定向精度較傳統(tǒng)MUSIC算法提升約20%；在變電站環(huán)境下（信噪比約5dB），定向精度仍更優(yōu)，誤差為1.7°。
• 3）本文為利用概率統(tǒng)計(jì)方法解決特高頻局部放電定向問題提供了新的思路，對于多信號源的分離與定向?qū)⑹潜疚牡南乱徊焦ぷ鳌?/li>