[发明专利]一种变电站设备异常声源定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种变电站设备异常声源定位方法，其包括步骤：(1)采集变电站声音信号；(2)基于变电站声音信号建立变电站声音阵列的空间谱函数；(3)采用改进的粒子群算法对空间谱函数进行极大值搜索，并基于该极大值获得与其对应的入射方位角和入射俯仰角θ的估计值，以对变电站设备异常声源进行定位。此外，本发明还公开一种变电站设备异常声源定位系统，其包括：声音传感器阵列，其采集变电站声音信号；处理和定位模块，其基于变电站声音信号建立变电站声音阵列的空间谱函数，并采用改进的粒子群算法对空间谱函数进行极大值搜索，并基于该极大值获得与其对应的入射方位角和入射俯仰角θ的估计值，以对变电站设备异常声源进行定位。

技术领域

本发明涉及一种定位方法及系统，尤其涉及一种声源定位方法及系统。

背景技术

众所周知，变电站中的高压电力设备较多，这些高压电力设备的可靠性能够直接关系到电网能否安全、高效地运行，它们担负着十分重要的使命。

目前，电力设备在运行过程中由于机械振动会产生均匀的声音，这种正常运行下的声音具有一定的规律性。当电力设备发生某种故障后，由于运行状态的改变，其所发出的声音也会随着改变。通过声音的特征变化可以判断电力设备是否处于不正常运行状态，甚至可以判别故障的类型和严重程度。对电力设备的故障定位是故障隔离、排除、恢复供电的基础和前提，对变电站中的异常声源进行主动定位可以快速确定故障区段，减小搜索范围。利用声音传感器阵列的便携式装置可以实现这一功能，且具有非接触式测量、定位范围广、操作简单的优势。

在现有技术中，常用的声源定位方法有多重信号分类方法(multiple signalclassification,MUSIC)，该方法虽然有较高的分辨率，但其定位精度受谱峰搜索步长影响，采用这种方法进行定位的计算量较高，且计算量会伴随着传感器阵列的个数的增加而显著增加。

基于此，针对现有技术中的缺陷与不足，本发明期望获得一种变电站设备异常声源定位方法及系统，其通过引入变异思想的改进粒子群优化方法(mutantparticle swarmoptimization,MPSO)，可以有效解决采用多重信号分类方法(MUSIC)时计算量较大的问题，进而快速且准确地对变电站设备异常声源进行定位，其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。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种变电站设备异常声源定位方法，该变电站设备异常声源定位方法通过引入变异思想的改进粒子群优化方法(MPSO)，可以有效解决采用多重信号分类方法(MUSIC)时计算量较大的问题，进而快速且准确地对变电站设备异常声源进行定位，其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。

基于上述目的，本发明提出了一种变电站设备异常声源定位方法，其包括步骤：

(1)采集变电站声音信号；

(2)基于变电站声音信号建立变电站声音阵列的空间谱函数；

(3)采用改进的粒子群算法对空间谱函数进行极大值搜索，并基于该极大值获得与其对应的入射方位角和入射俯仰角θ的估计值，以对变电站设备异常声源进行定位。

进一步地，在本发明所述的变电站设备异常声源定位方法中，所述空间谱函数被构造为：

其中，θ表示声音入射俯仰角，表示声音入射方位角，U_N表示噪声子空间，表示噪声子空间U_N的共轭转置，表示声音信号的方向向量，表示方向向量的共轭转置。

进一步地，在本发明所述的变电站设备异常声源定位方法中，所述步骤(3)中采用改进的粒子群算法对空间谱函数进行极大值搜索包括步骤：