PD源时差定位的关键技术

①时延估计问题的解决
所谓时间延迟（简称为时延），是指定位系统中源信号经不同的距离传播至各阵元天线时引起的时间之差。从信号处理角度而言，时延估计就是如何能够准确、迅速地结合参数估计和信号处理技术对时间差进行估计，并由此进一步确定其他相关参量。时延估计作为时差定位系统的关键技术之一，是定位精确与否的先决条件，其误差大小对系统的定位精度影响较大，误差较大时甚至出现定位失败的情况。

然而，在对变压器内部PD源定位的实际应用中，时间差的测量受到诸多因素的影响：一是背景噪声干扰（包括现场的复杂强电磁干扰），使得传感器捕获到的是混杂有背景噪声的PD信号，以致无论使用何种抗干扰技术，也很难准确地提取出没有时延误差的时间差；二是传感器的响应特性，不同的传感器有着不同的响应时间和灵敏度，对初始时间的准确获取影响较大。此外，结构复杂的变压器对电磁波传播路径的影响使得在获取时延时产生误差，以及传感器的安装位置也会影响接收到的信号波形。众多不利影响因素必然导致难以准确获取PD信号时延，时延误差会进一步影响定位误差，出现所谓“误差多级放大”的情况，降低了定位精度，甚至无法定位。因此，针对这些不利因素的影响，需采取一定的预防措施，从源头上解决时延估计难以准确获取的问题。那么，对于背景噪声干扰，为得到高精度的时延估计，需要提高信号的信噪比以降低噪声干扰对时延估计的影响；对于传感器性能的影响则通常采用误差校正的方式来提高时延精确度。此外，有学者提出采用网格搜索法将整个变压器空间划分为若干单元格进行定位，以避免时延误差对位置估计精度的影响，且单元格分得越细精度越高，不足在于其运算量较大且比较繁琐，导致定位计算时间过长。

②定位算法的解算
在时差定位法中，与延时估计的重要性一样，定位算法能否最优求解也是影响进行准确定位的关键。然而，由于变压器内部发生PD时，所产生的UHF电磁波传播速度非常快，以及定位方程组的计算对时延误差极为敏感，微小的误差都可能会导致较大的定位误差，甚至出现时间差方程组无解、定位失败的情况。但在实际应用中，不可避免的出现时延测量误差或测量的不确定性，这给定位算法提出了更加苛刻的要求。因此，定位算法的求解精准与否将直接影响到UHF法定位技术的有效性。

然而，由多个时间差信息转换得到的双曲面或球面方程组是非线性的，在解算时无法直接给出求根公式，这无疑加剧了变压器要求准确、快速定位的难度。为此，国内外学者致力于改进定位算法以提高定位精度提出了许多有效的最优解方法。而在PD在线监测现场，往往需要对某一处的故障位置进行数十次的测量、计算，以提高定位结果的可靠度与精度，再综合其他的诊断信息才能做出是否有故障的结论，因此需要定位算法具有快速、准确地得到运算结果的能力。

从上面的讨论中，可以清晰地看出，现有的PD定位算法存在一些局限性，也即对时延误差敏感、易陷入局部极值点或发散与占用内存过高是当前TDOA定位算法面临的三大难点。而这些不足，在一定程度上严重制约了基于UHF技术进行变压器PD定位的应用。所以需要进一步探索一些新算法，并将其用于PD的定位中，以期获得更好的定位效果。