[发明专利]一种变电站域故障智能监测的声学成像定位系统及方法

权利要求书

1.一种变电站域故障智能监测的声学成像定位系统，其特征在于，包括：

声音采集模块，声音采集模块包括多个声音传感器阵列，在每个设备周围布设一个声音传感器阵列，用于实时采集设备发出的振动机械波信号；

每个声音传感器阵列连接有模数转换模块，模数转换模块用于将振动机械波模拟信号进行数字处理，得到数字信号；

信号处理模块，用于判定数字信号为异常故障信号还是背景噪声信号，若数字信号值在预设数值内波动，则判定为背景噪声信号，不存在异常；

若某数字信号突然增大，则判定为异常故障信号，去除异常故障信号中的背景噪声信号，得到有效信号；

声音信号成像模块，用于将有效信号通过功率可响应调节算法计算分析得到声音信号特征，获得与声音传感器阵列相对应的声音位置分布阵列图；

图像采集模块，布设在设备的周围，用于采集每个设备的可视化图像数据；

可视化声音源定位模块，用于将声音位置分布阵列图与可视化图像数据叠加分析，确定声音故障位置。

2.根据权利要求1所述的一种变电站域故障智能监测的声学成像定位系统，其特征在于，还包括预警模块和存储模块；

存储模块用于存储预设数值和故障特征信号数据库；

预警模块用于将信号处理模块处理得到的有效信号与故障特征信号数据库进行比对，得到故障诊断分析结果。

3.根据权利要求1所述的一种变电站域故障智能监测的声学成像定位系统，其特征在于，每个声音传感器阵列包括多个麦克风。

4.根据权利要求1所述的一种变电站域故障智能监测的声学成像定位系统，其特征在于，图像采集模块包括根据不同设备拍摄角度需求而布置在不同位置的多个摄像头，采集的图像信息能够覆盖声音传感器安装点对应的设备监测部位。

5.根据权利要求1所述的一种变电站域故障智能监测的声学成像定位系统，其特征在于，信号处理模块连接有放大模块，放大模块用于放大有效信号的电压幅值；放大模块与声音信号成像模块连接。

6.基于权利要求1～5任意一项所述的一种变电站域故障智能监测的声学成像定位系统的故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、声音传感器阵列实时采集设备发出的振动机械波信号，图像采集模块实时采集每个设备的可视化图像定位数据；

S2、模数转换模块将振动机械波模拟信号进行数字处理，得到数字信号；

S3、信号处理模块首先判定数字信号为故障声音信号还是背景噪声信号，若数字信号值在预设数值内波动，则判定为背景噪声信号；

若某数字信号突然增大，则判定为异常故障信号，然后去除异常故障信号中的背景噪声信号，得到有效信号，同时放大有效信号的电压幅值；

S4、通过功率可响应调节算法计算分析得到声音信号特征，获得与声音传感器阵列相对应的声音位置分布阵列图；

S5、可视化声音源定位模块将声音位置分布阵列图与可视化图像定位数据叠加分析，最终定位出声音故障位置。

7.根据权利要求6所述的故障定位方法，其特征在于，在步骤S3后，将S3得到的有效信号与故障特征信号数据库进行比对，得到故障诊断分析结果。

8.根据权利要求6所述的故障定位方法，其特征在于，S4中，所述与声音传感器阵列相对应的声音位置分布阵列图的获取，包括以下步骤：

(1)规定故障信号源检测区域的传感器所布置的位置坐标均在某个设备的布置阵列范围内，结合不同设备所属阵列通过信号采集通道进行区分，确定出测量信号区域；

(2)根据测量信号区域中的传感器阵列布置建立空间网格，对网格进行划分计算，用单一网格中心点可控响应功率的计算值，代替网格内所有点的计算值；

(3)针对测量信号区域划分出的每一个网格，计算在该网格处不同传感器对应的时延值，随后利用可控响应功率公式计算规定区域中每一测量点对应信号的响应功率，得到信号区域所有网格计算的响应功率值；

(4)根据信号区域每一个网格计算的响应功率值构建基于可控响应功率的声波成像，得到位置分布阵列图。