[发明专利]基于极大似然估计的变电站设备异常声源定位方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于极大似然估计的变电站设备异常声源定位方法，包括以下步骤：S1、采集变电站声音信号样本Y＝[y1，y2，…，yn]，n为正整数；S2、建立变电站声音信号样本的似然函数；基于似然函数获得与其对应的方向角D的估计值，以对变电站设备异常声源进行定位。本发明还提供了一种基于极大似然估计的变电站设备异常声源定位系统，包括：声音传感器阵列：用于采集变电站声音信号样本；处理和定位模块，用于建立变电站声音信号样本的似然函数；基于似然函数获得与其对应的方向角D的估计值，以对变电站设备异常声源进行定位。本发明利用极大似然估计法对变电站设备异常声源进行定位，其可以有效抑制噪声的影响，减小了在低信噪比环境下的误差。

技术领域

本发明涉及变电站设备技术领域，特别涉及一种基于极大似然估计的变电站设备异常声源定位方法及系统。

背景技术

众所周知，变电站设备的稳定运行关系着整个电力系统的安全稳定，对于变电站设备进行在线状态监测也同时具有十分重要的意义。电力设备在运行时产生的声信号中包含着丰富的振动、放电等信息，其是分析设备运行状态的一项重要指标。

当变电站设备发生故障后，变电站设备的运行状态会发生改变，变电站设备发出的声音也会随之变化。在现有技术中，已有的基于声音特征的电力设备故障诊断主要针对单个设备的具体部件展开，且侧重于对声音特征参数的提取，并以此来判断故障类别。

但由于变电站的环境相当复杂，可听声信号的随机性强，信噪比较低，因而很难对电力设备异常声进行定向。目前，现有技术中很少涉及到对电力设备异常声源主动定位的研究，特别是针对变电站全站设备的可听声检测与定位。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提出一种基于极大似然估计的变电站设备异常声源定位方法及系统，从统计分析的角度出发，并利用极大似然估计法对变电站设备异常声源进行定位，其可以快速地对变电站设备异常声源进行定位，定位准确率高且适用性十分广泛，具有良好的推广前景和应用价值。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于极大似然估计的变电站设备异常声源定位方法，所述方法包括以下步骤：

S1、采集变电站声音信号样本Y＝[y₁，y₂，...，y_n]，n为正整数；

S2、建立变电站声音信号样本的似然函数；基于似然函数获得与其对应的方向角D的估计值，以对变电站设备异常声源进行定位。

进一步的，在所述步骤S1中采用M×M个声音传感器组成的方形矩阵采集变电站声音信号样本，上述M×M个声音传感器组成的方形矩阵构成声音传感器阵列，M为正整数。

进一步的，在所述步骤S2中建立变电站声音信号样本的似然函数为：

其中，θ表示声音信号的俯仰角，表示声音信号的方位角，σ²表示噪声信号的方差，y_i(t)表示声音信号，为方向向量，s_i(t)表示声音信号矢量，n表示声音信号样本中声音信号的数量。

进一步的，基于似然函数获得与其对应的方向角D的估计值，包括：

将所述似然函数进行转换，得到转换后的简化似然函数，所述简化似然函数为：

其中，为方向向量展成空间的投影算子，tr(·)表示矩阵的迹；R为声音信号的协方差矩阵；

根据所述简化似然函数得到声音信号方向角D的估计值，所述声音信号方向角D的估计值为：