[发明专利]一种基于超声频谱的平面多源信号空间定位方法

说明书

本发明涉及一种基于超声频谱的平面多源信号空间定位方法，所述方法包括：测量局部放电目标处产生的超声波信号传到传声器阵列中不同有效传声器的相位差，所述传声器阵列包括若干在同一平面上的传声器，若干所述传声器形成平面十字形；基于所有的相位差计算得到所述局部放电目标处的位置。该方法实现了空域无源声源探测，平面十字形阵列不仅降低了制作成本，而且通过对三维空域的探测，使得测量局部放电目标处的位置的精度得到了显著提高，适于大范围推广。

技术领域

本发明涉及电气检测故障定位技术领域，尤其涉及一种基于超声频谱的平面多源信号空间定位方法。

背景技术

电力设备是整个电网的基础组成单元，其安全运行对电网的供电可靠性有着至关重要的影响。而变压器的安全稳定运行与其绝缘情况有着直接的联系，局部放电是导致绝缘劣化的主要原因。局部放电通常是指绝缘介质多少可能会存在着某些绝缘弱点，当外施电压超过阀值电压时，它会首先发生放电，但并不随即扩大至整个绝缘介质，这种仅限于弱点处的放电叫做局部放电。

局部放电能够暗示绝缘缺陷，所以局部放电的早期发现有助于合理安排的检修，从而避免因绝缘击穿造成的巨大经济损失。因此有必要准确定位局部放电的位置，保障电力设备的安全可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于超声频谱的平面多源信号空间定位方法。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种基于超声频谱的平面多源信号空间定位方法，所述方法包括：

测量局部放电目标处产生的超声波信号传到传声器阵列中不同有效传声器的相位差，所述传声器阵列包括若干在同一平面上的传声器，若干所述传声器形成平面十字形；

基于所有的相位差计算得到所述局部放电目标处的位置。

作为本发明的进一步改进，有效传声器采用下述步骤确定：

采用下述公式得到x_R(t)：

其中，a表示活塞声源的半径，k表示辐射频率，D(θ)代表活塞声源的远场指向性，x_r(t)表示高频活塞声源的辐射指向图中0°方向距离所述局部放电目标处为r的声源信号，x_R(t)表示高频活塞声源的辐射指向图中距离所述局部放电目标处为R的声源信号，θ表示x_r(t)和x_R(t)之家的角度；

将x_R(t)大于0.2的传声器作为有效传声器。

作为本发明的进一步改进，所述基于所有的相位差计算得到所述局部放电目标处的位置，包括：

基于所有的相位差计算得到所述局部放电处与参考传声器之间的方位角、俯仰角、以及距离；

根据所述方位角、所述俯仰角和所述距离得到所述局部放电目标处的位置。

作为本发明的进一步改进，所述方位角采用下述公式得到：

其中，表示方位角，τ_y表示到达局部放电目标处到达各个传声器的在y轴方向上平均阵元时间差，τ_x表示到达局部放电目标处到达各个传声器的在x轴方向上平均阵元时间差。

作为本发明的进一步改进，所述俯仰角采用下述公式得到：

其中，c表示声波传播速度，d表示同轴二阵元的距离。

作为本发明的进一步改进，所述距离采用下述公式得到：