[发明专利]一种变电站内基于特高频相控阵原理的局部放电测向方法

摘要

本发明公开了一种变电站内基于特高频相控阵原理的局部放电测向方法，包括如下步骤：(1)采用特高频相控阵和高采样率数字检测设备采集并记录变电站内局部放电信号；(2)应用宽带聚焦算法，把局部放电信号聚焦为参考频率点上的窄带信号；(3)应用窄带测向算法对窄带信号进行波达方向估计；(4)结合多次测向结果，得到方位角密度最大点，即局部放电信号的方位角。本发明中特高频相控阵体积较小，便于巡检，且拥有较高的空间分辨率。针对变电站内的局部放电信号，本发明采用聚焦算法将局部放电信号转换为窄带信号，再用测向算法得到局部放电信号的方位角，有较高的测向精度和抑制噪声干扰的能力。

主权项

1.一种变电站内基于特高频相控阵原理的局部放电测向方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采用特高频相控阵和高采样率数字检测设备采集并记录变电站内局部放电信号，所述特高频相控阵，为超宽带特高频天线阵列，呈直线排列，阵元间距相同，其中天线数量至少为四个；2)应用宽带聚焦算法，把局部放电信号聚焦为参考频率点上的窄带信号；所述宽带聚焦算法，包括以下步骤：201)根据步骤1)采集并记录一次局部放电信号，将第i个通道检测的数据作为阵列数据接收矩阵X(t)的第i行；202)采用数字带通滤波器，将原始数据X(t)分散到不同频率点f_j上，并做快速傅里叶变换，得到f_j频率点下的阵列数据接收矩阵X(f_j)；203)建立频率点f_j下的信号模型：X(f_j)＝A_θ(f_j)S(f_j)+N(f_j),j＝0,1...J‑1                      (1)式中，X(f_j)、A_θ(f_j)、S(f_j)、N(f_j)分别为f_j频率点下阵列数据接收矩阵、阵列流型矩阵、信号矩阵、噪声矩阵，J为频带分割的段数；204)对各频率点下的阵列接收矩阵X(f_j)聚焦，得到参考频率点f₀下的阵列数据接收矩阵X(f₀)，完成局部放电信号到窄带信号的聚焦式中，J为频带分割的段数，f_j频率点下聚焦矩阵T(f_j)按下式求出T(f_j)＝U(f₀)U^H(f_j)                (3)其中U(f₀)和U(f_j)分别为去噪后参考频率点f₀和频率点f_j下协方差矩阵P(f₀)和P(f_j)的特征矢量矩阵，H为矩阵转置；3)应用窄带测向算法对窄带信号进行波达方向估计；所述窄带测向算法，包括以下步骤：301)对式(2)中参考频率点f₀下的阵列数据接收矩阵X(f₀)求协方差矩阵的最大似然估计R_xx，L为采样点数，H为矩阵转置302)对协方差矩阵的最大似然估计R_xx作特征分解式中，U为特征矢量矩阵，U_S与U_N分别为信号子空间和噪声子空间，Σ为由特征值构成的对角阵，Σ_S为由大特征值构成的信号对角阵，Σ_N为由小特征值构成的噪声对角阵，H为矩阵转置；303)利用下式进行谱峰搜索，极大值点对应的角度就是局部放电信号的方位角θ，从而完成测向，式中a_s(θ)为信号导向矢量，U_N为噪声子空间，H为矩阵转置：4)重复步骤2和3)，结合多次测向结果，得到方位角密度最大点，即局部放电信号的方位角。