[发明专利]一种用于变电站局部放电测向的特高频相控阵的优化布置方法

权利要求书

1.一种用于变电站局部放电测向的特高频相控阵的优化布置方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)令相控阵的阵元数目和阵元间距不变，推导不同几何形状的克拉美罗下界表达式，优化特高频相控阵的几何形状；

2)对于几何形状优化后的相控阵，令相控阵的阵元间距不变，在数值仿真中绘制测向误差与阵元数目的关系曲线，结合采集系统的造价，优化特高频相控阵的阵元数目；

3)对于几何形状、阵元数目优化后的相控阵，采集变电站内的局部放电信号，分析信号频谱，优化特高频相控阵的阵元间距。

2.根据权利要求1所述的一种用于变电站局部放电测向的特高频相控阵的优化布置方法，其特征在于，步骤1)中所述不同几何形状为二维图形。

3.根据权利要求2所述的一种用于变电站局部放电测向的特高频相控阵的优化布置方法，其特征在于，二维图形包括圆形和正方形。

4.根据权利要求2所述的一种用于变电站局部放电测向的特高频相控阵的优化布置方法，其特征在于，步骤1)中所述推导不同几何形状的克拉美罗下界表达式，包含以下步骤：

201)选择一种几何形状，将N个阵元均匀分布在其轮廓上，在其所在平面建立XOY坐标系，计算该几何形状的中心点坐标(x₀,y₀)；

式中，N为阵元数目，(x_t,y_t)为第t个阵元的坐标，t＝1,2,…,N；

202)计算各阵元的方位角、俯仰角的几何参量g_t(θ)、g_t(φ)

g_t(θ)＝(x₀-x_t)cosθcosφ-(y₀-y_t)sinθcosφ (2)

g_t(φ)＝(x₀-x_t)cosθsinφ-(y₀-y_t)sinθsinφ (3)

式中，θ为方位角，即局部放电源在XOY平面的投影与中心点的连线相对于X轴正方向的夹角；φ为俯仰角，即局部放电源与中心点的连线相对于XOY平面的夹角；

203)求克拉美罗下界表达式，包含克拉美罗下界的方位角、俯仰角表达式CRLB(θ)、CRLB(φ)，如下：

式中，s为信号影响因子，CRLB(φ)的定义与CRLB(θ)类似，即

204)改变几何形状，执行步骤201)～203)，得到不同几何形状下的克拉美罗下界表达式，选择克拉美罗下界数值最小的作为特高频相控阵的几何形状。