CN105334480A - 四阵元的传感器阵列空间位置的确定方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四阵元的传感器阵列空间位置的确定方法。根据本发明的确定方法包括：接收变压器的仿真参数；获取四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐标参数，其中，四阵元的传感器阵列用于定位变压器的放电源，多组坐标参数中每一组坐标参数对应一种四阵元的传感器阵列的空间位置；根据仿真参数和多组坐标参数对放电源的定位覆盖率进行仿真计算，得到多个仿真结果；从多个仿真结果选择放电源的定位覆盖率最大的仿真结果；以及将放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的空间位置作为四阵元的传感器阵列的空间位置。通过本发明，解决了现有技术中四阵元的传感器阵列对放电源定位的覆盖率较低的问题。

Description

四阵元的传感器阵列空间位置的确定方法和装置

技术领域

本发明涉及仿真领域，具体而言，涉及一种四阵元的传感器阵列空间位置的确定方法和装置。

背景技术

目前，在变压器局部放电源的定位测量中，通常采用特高频定位技术进行定位，其中，特高频定位技术利用四阵元的传感器阵列检测局部放电电磁波信号，通过读取每路信号的起始时刻并做差值，就可以得到三个相对传播时间值(即传播时间差)，以此为基础建立传播时间-距离差方程组，也称时间差方程组。通过对该方程组利用牛顿迭代定位算法进行求解计算，即可得到放电源的位置坐标。

然而，通过理论分析得出，影响定位误差的因素很多，这些因素包括四个传感器的位置、放电源的位置、传播时间测量误差等，各因素在不同的组合下对不同的局部放电点具有不同的定位效果。单纯的通过理论推导进行传感器阵列布局的研究需要大量复杂的计算，且理论结果也很难直观的表征出传感器阵列布局的优劣。

发明人发现，在电磁波传播时，变压器铁心的存在会对其造成强烈的畸变和衰减。如果四阵元的传感器阵列布局采用空间布置方案时，则势必会出现某一个(甚至某几个)传感器接收的信号要受到铁心的影响，此时该传感器的首波传播时间值会出现较大的测量误差，从而造成各路传感器接收信号之间的传播时间差测量值不正确，容易导致定位失败。目前，由于对四阵元的传感器阵列空间布置选择不准确，导致利用四阵元的传感器阵列对放电源定位失败的问题依然存在，这也使得现有的四阵元的传感器阵列对放电源定位的覆盖率较低。

针对现有技术中四阵元的传感器阵列对放电源定位的覆盖率较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种四阵元的传感器阵列空间位置的确定方法和装置，以解决现有技术中四阵元的传感器阵列对放电源定位的覆盖率较低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种四阵元的传感器阵列空间位置的确定方法。根据本发明的确定方法包括：接收变压器的仿真参数，所述仿真参数用于在预设坐标系内仿真所述变压器的模型；获取四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐标参数，其中，所述四阵元的传感器阵列用于定位所述变压器的放电源，所述多组坐标参数中每一组坐标参数对应一种所述四阵元的传感器阵列的空间位置；根据所述仿真参数和所述多组坐标参数对所述放电源的定位覆盖率进行仿真计算，得到多个仿真结果，其中，所述多个仿真结果中每一个仿真结果对应一种空间位置的四阵元的传感器阵列对所述放电源的定位覆盖率；从所述多个仿真结果选择所述放电源的定位覆盖率最大的仿真结果；以及将所述放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的空间位置作为所述四阵元的传感器阵列的空间位置。

进一步地，在接收变压器的仿真参数之前，所述确定方法还包括：建立坐标系，其中，接收到的多组坐标参数为所述坐标系下的多组坐标，在获取四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐标参数之后，所述确定方法还包括：将所述多组坐标参数标定在所述坐标系上。

进一步地，在从所述多个仿真结果选择所述放电源的定位覆盖率最大的仿真结果之后，所述确定方法还包括：获取所述放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的所述四阵元的传感器阵列的坐标参数；对获取的坐标参数中至少一个坐标进行调整；以及根据所述仿真参数和调整后的坐标参数对所述放电源的覆盖率进行仿真计算。

进一步地，获取四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐标参数包括：按照预设的四阵元的传感器阵列的多个位置模型选择所述多组坐标参数，其中，所述多个位置模型中一个位置模型对应一组坐标参数；以及获取选择的多组坐标参数。

进一步地，多个位置模型包括：矩形阵列模型、菱形阵列模型、Y形阵列模型。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种四阵元的传感器阵列空间位置的确定装置。根据本发明的确定装置包括：接收单元，用于接收变压器的仿真参数，所述仿真参数用于在预设坐标系内仿真所述变压器的模型；第一获取单元，用于获取四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐标参数，其中，所述四阵元的传感器阵列用于定位所述变压器的放电源，所述多组坐标参数中每一组坐标参数对应一种所述四阵元的传感器阵列的空间位置；第一计算单元，用于根据所述仿真参数和所述多组坐标参数对所述放电源的定位覆盖率进行仿真计算，得到多个仿真结果，其中，所述多个仿真结果中每一个仿真结果对应一种空间位置的四阵元的传感器阵列对所述放电源的定位覆盖率；选择单元，用于从所述多个仿真结果选择所述放电源的定位覆盖率最大的仿真结果；以及确定单元，用于将所述放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的空间位置作为所述四阵元的传感器阵列的空间位置。

进一步地，所述确定装置还包括：建立单元，用于在接收变压器的仿真参数之前，建立坐标系，其中，接收到的多组坐标参数为所述坐标系下的多组坐标，标定单元，用于在获取四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐标参数之后，将所述多组坐标参数标定在所述坐标系上。

进一步地，所述确定装置还包括：第二获取单元，用于在从所述多个仿真结果选择所述放电源的定位覆盖率最大的仿真结果之后，获取所述放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的所述四阵元的传感器阵列的坐标参数；调整单元，用于对获取的坐标参数中至少一个坐标进行调整；以及第二计算单元，用于根据所述仿真参数和调整后的坐标参数对所述放电源的覆盖率进行仿真计算。

进一步地，所述第一获取单元包括：选择模块，用于按照预设的四阵元的传感器阵列的多个位置模型选择所述多组坐标参数，其中，所述多个位置模型中一个位置模型对应一组坐标参数；以及获取模块，用于获取选择的多组坐标参数。

进一步地，多个位置模型包括：矩形阵列模型、菱形阵列模型、Y形阵列模型。

根据本发明实施例，通过根据仿真参数和多组坐标参数对放电源的定位覆盖率进行仿真计算，得到多个仿真结果，从多个仿真结果选择放电源的定位覆盖率最大的仿真结果，将放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的空间位置作为四阵元的传感器阵列的空间位置，从而解决了现有技术中四阵元的传感器阵列对放电源定位的覆盖率较低的问题，达到了提高四阵元的传感器阵列对放电源的定位覆盖率的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的四阵元的传感器阵列空间位置的确定方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的变压器局部放电区域的示意图；

图3a-图3b是根据本发明实施例的矩形阵列模型布局的示意图；

图4a-图4b是根据本发明实施例的菱形阵列模型布局的示意图；

图5是根据本发明实施例的菱形阵列模型布局的仿真示意图；

图6a-图6b是根据本发明实施例的Y型阵列模型布局的示意图；

图7是根据本发明实施例的Y型阵列模型布局的仿真示意图；

图8a-图8b是根据本发明实施例的Y型阵列模型布局坐标与覆盖率的曲线示意图；

图9是根据本发明实施例优化后的Y型阵列模型布局的仿真示意图；以及

图10是根据本发明实施例的四阵元的传感器阵列空间位置的确定装置的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供了一种四阵元的传感器阵列空间位置的确定方法，该方法可以通过计算机设备实现其功能。

图1是根据本发明实施例的四阵元的传感器阵列空间位置的确定方法的流程图。如图1所示，该确定方法包括步骤如下：

步骤S102，接收变压器的仿真参数，仿真参数用于在预设坐标系内仿真变压器的模型。

变压器的仿真参数可以是实际变压器为基础，简化变压器结构，例如，以一个长550cm，宽200cm，高300cm的长方体代替变压器。用户可以将用于仿真变压器的仿真参数输入到仿真系统中，用于进行仿真计算。

步骤S104，获取四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐标参数，其中，四阵元的传感器阵列用于定位变压器的放电源，多组坐标参数中每一组坐标参数对应一种四阵元的传感器阵列的空间位置。

衡量阵列布局的优劣，要考虑到不同的局部放电源不同的时延测量结果下是否都可以定位准确。因此仿真中需设置大量的局部放电源。考虑到局部放电主要发生在三相绕组内部及其附近区域、三相高压引线处、绕组端部等位置，设置局部放电源的区域如图2所示。

四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐标参数可以根据预先设定的位置模型来确定和选择，例如，当采用矩形模型来布置传感器时，可以按照矩形模型在变压器上的位置来确定每一个传感器的坐标参数。其中，每一个位置模型对应一组坐标参数。

步骤S106，根据仿真参数和多组坐标参数对放电源的定位覆盖率进行仿真计算，得到多个仿真结果，其中，多个仿真结果中每一个仿真结果对应一种空间位置的四阵元的传感器阵列对放电源的定位覆盖率。

由于放电源为在一定区域预先设定的放电源，在获取到传感器的坐标参数之后，可以根据该坐标参数和变压器的仿真参数利用预先设置的放电源放电电磁波的属性参数来计算每一组传感器阵列对放电源的定位覆盖率。其中，预先设置的放电源放电电磁波的属性参数可以从现场实测数据来看，一般传播时间测量误差小于0.2ns。因此仿真设置最大的传播时间测量误差为0.2ns。波速选取为20.3cm/ns。

具体地，仿真计算可以是按照现有的牛顿迭代法、网格算法等来计算传感器阵列能够定位到的每一个放电源的位置，然后计算能够定位的放电源的位置占整个放电源区域的比率，将其作为定位覆盖率。

步骤S108，从多个仿真结果选择放电源的定位覆盖率最大的仿真结果。

步骤S110，将放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的空间位置作为四阵元的传感器阵列的空间位置。

在计算得到多个仿真结果之后，从多个仿真结果选择放电源的定位覆盖率最大的仿真结果，将放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的空间位置作为四阵元的传感器阵列的空间位置，这样，可以根据仿真得到的定位覆盖率大的四阵元的传感器阵列的空间位置来布置四阵元的传感器阵列在实际现场中的位置，进而提高了四阵元的传感器阵列对放电源的定位覆盖率。

根据本发明实施例，通过根据仿真参数和多组坐标参数对放电源的定位覆盖率进行仿真计算，得到多个仿真结果，从多个仿真结果选择放电源的定位覆盖率最大的仿真结果，将放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的空间位置作为四阵元的传感器阵列的空间位置，从而解决了现有技术中四阵元的传感器阵列对放电源定位的覆盖率较低的问题，达到了提高四阵元的传感器阵列对放电源的定位覆盖率的效果。

优选地，在接收变压器的仿真参数之前，确定方法还包括：建立坐标系，其中，接收到的多组坐标参数为坐标系下的多组坐标，在获取四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐标参数之后，确定方法还包括：将多组坐标参数标定在坐标系上。

根据本发明实施例，通过坐标系来能够更精确地计算出放电源的定位覆盖率，并且在实际应用中，根据该坐标能够准确地确定传感器与变压器的相对位置关系。

优选地，获取四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐标参数包括：按照预设的四阵元的传感器阵列的多个位置模型选择多组坐标参数，其中，多个位置模型中一个位置模型对应一组坐标参数；以及获取选择的多组坐标参数。

该多个位置模型可以是根据实际工作中，工程师根据工作经验得到的传感器布置的阵型，例如：矩形阵列模型、菱形阵列模型、Y形阵列模型。

具体地，阵列模型可以分为大小两种布局形式。

(1)矩形阵列布局：

大矩形阵列四个天线坐标分别为：S1：x1＝0；y1＝0；z1＝0；S2：x2＝0；y2＝0；z2＝300；S3：x3＝550；y3＝0；z3＝0；S4：x4＝550；y4＝0；z4＝300；小矩形阵列四个天线坐标分别为：S1：x1＝150；y1＝0；z1＝50；S2：x2＝150；y2＝0；z2＝250；S3：x3＝400；y3＝0；z3＝50；S4：x4＝400；y4＝0；z4＝250。如图3a-3b所示。

矩形阵列布局如图3a-3b所示，定位覆盖率计算结果如表1所示。如大矩形阵列下，以S1为参考传感器时的计算结果为117(5.4％)，其中117代表有效定位点个数为117个；5.4％代表定位覆盖率为5.4％。

表1矩形阵列布局仿真结果

由仿真结果可知，矩形阵列定位效果极差，定位覆盖率很低，整体大约只有8％左右的局部放电源可以定位出来。

(2)菱形阵列

大菱形阵列天线坐标：S1：x1＝270；y1＝0；z1＝294；S2：x2＝20；y2＝0；z2＝150；S3：x3＝270；y3＝0；z3＝6；S4：x4＝520；y4＝0；z4＝150；小菱形阵列天线坐标：S1：x1＝270；y1＝0；z1＝237；S2：x2＝120；y2＝0；z2＝150；S3：x3＝270；y3＝0；z3＝63；S4：x4＝420；y4＝0；z4＝150，如图4a-4b所示。

定位覆盖率计算结果如表2所示。

表2菱形阵列布局仿真结果

大阵列以S2为参考天线时有效定位点如图5所示。

由仿真结果可以看出，菱形阵列定位效果比矩形好，整体定位覆盖率在50％左右。且有效定位点主要集中在菱形阵列的中间部分。

(3)Y型阵列

大Y型阵列天线坐标：S1：x1＝0；y1＝0；z1＝150；S2：x2＝275；y2＝0；z2＝150；S3：x3＝550；y3＝0；z3＝0；S4：x4＝550；y4＝0；z4＝300；小Y型阵列天线坐标：S1：x1＝50；y1＝0；z1＝150；S2：x2＝275；y2＝0；z2＝150；S3：x3＝450；y3＝0；z3＝50；S4：x4＝450；y4＝0；z4＝250。如图6a-6b所示。

定位覆盖率计算结果如表3所示：

表3Y型阵列布局仿真结果

大阵列以S2为参考天线时的有效定位点示意图如图7所示。

由仿真结果可以看出，Y型阵列定位效果比矩形和菱形阵列好，可以达到70％左右的定位覆盖率。定位有效点主要集中在阵列中部。

从上面的仿真结果可以看出：天线阵列布局形状的改变对定位结果影响很大。矩形阵列效果最差，定位覆盖率仅仅达到10％左右；菱形次之，覆盖率50％左右，Y型阵列效果最好，可以达到80％左右。阵列大小对定位结果同样有影响。但是不同的阵列布局下影响效果不一样，矩形阵列布局下小阵列定位效果较好，而菱形和Y型阵列布局下则是大阵列效果较好。这是因为不同的阵列布局对不同位置局部放电点的定位效果不一样，矩形布局下的有效定位点主要集中在天线周围，因此小阵列效果较好；而菱形和Y型阵列布局下则对阵列内部的局部放电点定位效果较好，因此大阵列比小阵列有更大的覆盖率。

参考天线的改变对定位结果也有很大的影响。对于矩形和菱形阵列来说，因为本身是对称图形，因此参考天线的改变影响不大；而Y型阵列则是参考天线选择为中心位置时效果最好。

优选地，在从多个仿真结果选择放电源的定位覆盖率最大的仿真结果之后，确定方法还包括：获取放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的四阵元的传感器阵列的坐标参数；对获取的坐标参数中至少一个坐标进行调整；以及根据仿真参数和调整后的坐标参数对放电源的覆盖率进行仿真计算。

当在获取到的多组坐标参数中，计算得到覆盖率最大的坐标参数时，还可以对该组参数中至少一个坐标参数进行调整，并对调整后的坐标参数进行仿真计算，从而可以在覆盖率最大的仿真模型的基础上，再进行调整和计算，得到覆盖率更大的仿真结果。

具体地，例如，对上述Y型阵列中的坐标进行调整，以下Y型阵列的仿真结果可以说明参考天线位于中心时，它的具体位置的改变对定位效果影响很大。具体来说，当固定中心天线z＝150时，改变x值对定位结果的影响曲线图如图8a所示；可以从图中看出当x＝350时的定位效果最好。固定x＝350，改变z值对定位结果的影响曲线图如图8b所示。由这两个曲线图可以明显看出，当中心天线坐标为(350，0，150)时，此时的定位效果最好，可达到78％的定位覆盖率。定位覆盖率计算结果如表4所示：

表4中心天线位置变动仿真结果

中心天线位置	定位覆盖率
		右移	1092(77.7％)
左移	754(57.1％)
		上移	729(55.4％)
下移	729(55.4％)

综上所述，天线阵列布局形状采取大Y型阵列，且参考天线S1为(350，0，150)时定位效果最好。图9为优化后的阵列布局形状。

本发明实施例还提供了一种四阵元的传感器阵列空间位置的确定装置。该装置可以通过计算机设备实现其功能。需要说明的是，本发明实施例的四阵元的传感器阵列空间位置的确定装置可以用于执行本发明实施例所提供的四阵元的传感器阵列空间位置的确定方法，本发明实施例的四阵元的传感器阵列空间位置的确定方法也可以通过本发明实施例所提供的四阵元的传感器阵列空间位置的确定装置来执行。

图10是根据本发明实施例的四阵元的传感器阵列空间位置的确定装置的示意图。如图10所示，该确定装置包括：接收单元10、第一获取单元20、第一计算单元30、选择单元40和确定单元50。

接收单元10用于接收变压器的仿真参数，仿真参数用于在预设坐标系内仿真变压器的模型。

变压器的仿真参数可以是实际变压器为基础，简化变压器结构，例如，以一个长550cm，宽200cm，高300cm的长方体代替变压器。将用于仿真变压器的仿真参数输入到仿真系统中。

第一获取单元20用于获取四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐标参数，其中，四阵元的传感器阵列用于定位变压器的放电源，多组坐标参数中每一组坐标参数对应一种四阵元的传感器阵列的空间位置。

衡量阵列布局的优劣，要考虑到不同的局部放电源不同的时延测量结果下是否都可以定位准确。因此仿真中需设置大量的局部放电源。考虑到局部放电主要发生在三相绕组内部及其附近区域、三相高压引线处、绕组端部等位置，设置局部放电源的区域如图2所示。

四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐标参数可以根据预先设定的位置模型来确定和选择，例如，当采用矩形模型来布置传感器时，可以按照矩形模型在变压器上的位置来确定每一个传感器的坐标参数。其中，每一个位置模型对应一组坐标参数。

第一计算单元30用于根据仿真参数和多组坐标参数对放电源的定位覆盖率进行仿真计算，得到多个仿真结果，其中，多个仿真结果中每一个仿真结果对应一种空间位置的四阵元的传感器阵列对放电源的定位覆盖率。

由于放电源为在一定区域预先设定的放电源，在获取到传感器的坐标参数之后，可以根据该坐标参数和变压器的仿真参数利用预先设置的放电源放电电磁波的属性参数来计算每一组传感器阵列对放电源的定位覆盖率。其中，预先设置的放电源放电电磁波的属性参数可以从现场实测数据来看，一般传播时间测量误差小于0.2ns。因此仿真设置最大的传播时间测量误差为0.2ns。波速选取为20.3cm/ns。

具体地，仿真计算可以是按照现有的牛顿迭代法、网格算法等来计算传感器阵列能够定位到的每一个放电源的位置，然后计算能够定位的放电源的位置占整个放电源区域的比率，将其作为定位覆盖率。

选择单元40用于从多个仿真结果选择放电源的定位覆盖率最大的仿真结果；

确定单元50用于将放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的空间位置作为四阵元的传感器阵列的空间位置。

在计算得到多个仿真结果之后，从多个仿真结果选择放电源的定位覆盖率最大的仿真结果，将放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的空间位置作为四阵元的传感器阵列的空间位置，这样，可以根据仿真得到的定位覆盖率大的四阵元的传感器阵列的空间位置来布置四阵元的传感器阵列在实际现场中的位置，进而提高了四阵元的传感器阵列对放电源的定位覆盖率。

根据本发明实施例，通过根据仿真参数和多组坐标参数对放电源的定位覆盖率进行仿真计算，得到多个仿真结果，从多个仿真结果选择放电源的定位覆盖率最大的仿真结果，将放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的空间位置作为四阵元的传感器阵列的空间位置，从而解决了现有技术中四阵元的传感器阵列对放电源定位的覆盖率较低的问题，达到了提高四阵元的传感器阵列对放电源的定位覆盖率的效果。

优选地，确定装置还包括：建立单元，用于在接收变压器的仿真参数之前，建立坐标系，其中，接收到的多组坐标参数为坐标系下的多组坐标，标定单元，用于在获取四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐标参数之后，将多组坐标参数标定在坐标系上。

根据本发明实施例，通过坐标系来能够更精确地计算出放电源的定位覆盖率，并且在实际应用中，根据该坐标能够准确地确定传感器与变压器的相对位置关系。

优选地，第一获取单元包括：选择模块，用于按照预设的四阵元的传感器阵列的多个位置模型选择多组坐标参数，其中，多个位置模型中一个位置模型对应一组坐标参数；以及获取模块，用于获取选择的多组坐标参数。

该多个位置模型可以是根据实际工作中，工程师根据工作经验得到的传感器布置的阵型，例如：矩形阵列模型、菱形阵列模型、Y形阵列模型。

具体地，阵列模型可以分为大小两种布局形式。

(1)矩形阵列布局：

大矩形阵列四个天线坐标分别为：S1：x1＝0；y1＝0；z1＝0；S2：x2＝0；y2＝0；z2＝300；S3：x3＝550；y3＝0；z3＝0；S4：x4＝550；y4＝0；z4＝300；小矩形阵列四个天线坐标分别为：S1：x1＝150；y1＝0；z1＝50；S2：x2＝150；y2＝0；z2＝250；S3：x3＝400；y3＝0；z3＝50；S4：x4＝400；y4＝0；z4＝250。如图3a-3b所示。

矩形阵列布局如图3a-3b所示，定位覆盖率计算结果如表1所示。如大矩形阵列下，以S1为参考传感器时的计算结果为117(5.4％)，其中117代表有效定位点个数为117个；5.4％代表定位覆盖率为5.4％。

由仿真结果可知，矩形阵列定位效果极差，定位覆盖率很低，整体大约只有8％左右的局部放电源可以定位出来。

(2)菱形阵列

大菱形阵列天线坐标：S1：x1＝270；y1＝0；z1＝294；S2：x2＝20；y2＝0；z2＝150；S3：x3＝270；y3＝0；z3＝6；S4：x4＝520；y4＝0；z4＝150；小菱形阵列天线坐标：S1：x1＝270；y1＝0；z1＝237；S2：x2＝120；y2＝0；z2＝150；S3：x3＝270；y3＝0；z3＝63；S4：x4＝420；y4＝0；z4＝150，如图4a-4b所示。

定位覆盖率计算结果如表2所示。

大阵列以S2为参考天线时有效定位点如图5所示。

由仿真结果可以看出，菱形阵列定位效果比矩形好，整体定位覆盖率在50％左右。且有效定位点主要集中在菱形阵列的中间部分。

(3)Y型阵列

大Y型阵列天线坐标：S1：x1＝0；y1＝0；z1＝150；S2：x2＝275；y2＝0；z2＝150；S3：x3＝550；y3＝0；z3＝0；S4：x4＝550；y4＝0；z4＝300；小Y型阵列天线坐标：S1：x1＝50；y1＝0；z1＝150；S2：x2＝275；y2＝0；z2＝150；S3：x3＝450；y3＝0；z3＝50；S4：x4＝450；y4＝0；z4＝250。如图6a-6b所示。

大阵列以S2为参考天线时的有效定位点示意图如图7所示。

由仿真结果可以看出，Y型阵列定位效果比矩形和菱形阵列好，可以达到70％左右的定位覆盖率。定位有效点主要集中在阵列中部。

从上面的仿真结果可以看出：天线阵列布局形状的改变对定位结果影响很大。矩形阵列效果最差，定位覆盖率仅仅达到10％左右；菱形次之，覆盖率50％左右，Y型阵列效果最好，可以达到80％左右。阵列大小对定位结果同样有影响。但是不同的阵列布局下影响效果不一样，矩形阵列布局下小阵列定位效果较好，而菱形和Y型阵列布局下则是大阵列效果较好。这是因为不同的阵列布局对不同位置局部放电点的定位效果不一样，矩形布局下的有效定位点主要集中在天线周围，因此小阵列效果较好；而菱形和Y型阵列布局下则对阵列内部的局部放电点定位效果较好，因此大阵列比小阵列有更大的覆盖率。

参考天线的改变对定位结果也有很大的影响。对于矩形和菱形阵列来说，因为本身是对称图形，因此参考天线的改变影响不大；而Y型阵列则是参考天线选择为中心位置时效果最好。

优选地，确定装置还包括：第二获取单元，用于在从多个仿真结果选择放电源的定位覆盖率最大的仿真结果之后，获取放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的四阵元的传感器阵列的坐标参数；调整单元，用于对获取的坐标参数中至少一个坐标进行调整；以及第二计算单元，用于根据仿真参数和调整后的坐标参数对放电源的覆盖率进行仿真计算。

当在获取到的多组坐标参数中，计算得到覆盖率最大的坐标参数时，还可以对该组参数中至少一个坐标参数进行调整，并对调整后的坐标参数进行仿真计算，从而可以在覆盖率最大的仿真模型的基础上，再进行调整和计算，得到覆盖率更大的仿真结果。

具体地，例如，对上述Y型阵列中的坐标进行调整，以下Y型阵列的仿真结果可以说明参考天线位于中心时，它的具体位置的改变对定位效果影响很大。具体来说，当固定中心天线z＝150时，改变x值对定位结果的影响曲线图如图8a所示；可以从图中看出当x＝350时的定位效果最好。固定x＝350，改变z值对定位结果的影响曲线图如图8b所示。由这两个曲线图可以明显看出，当中心天线坐标为(350，0，150)时，此时的定位效果最好，可达到78％的定位覆盖率。定位覆盖率计算结果如表4所示。

综上所述，天线阵列布局形状采取大Y型阵列，且参考天线S1为(350，0，150)时定位效果最好。图9为优化后的阵列布局形状。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、移动终端、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种四阵元的传感器阵列空间位置的确定方法，其特征在于，包括：

接收变压器的仿真参数，所述仿真参数用于在预设坐标系内仿真所述变压器的模型；

获取四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐标参数，其中，所述四阵元的传感器阵列用于定位所述变压器的放电源，所述多组坐标参数中每一组坐标参数对应一种所述四阵元的传感器阵列的空间位置；

根据所述仿真参数和所述多组坐标参数对所述放电源的定位覆盖率进行仿真计算，得到多个仿真结果，其中，所述多个仿真结果中每一个仿真结果对应一种空间位置的四阵元的传感器阵列对所述放电源的定位覆盖率；

从所述多个仿真结果选择所述放电源的定位覆盖率最大的仿真结果；以及

将所述放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的空间位置作为所述四阵元的传感器阵列的空间位置。

2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，

在接收变压器的仿真参数之前，所述确定方法还包括：建立坐标系，其中，接收到的多组坐标参数为所述坐标系下的多组坐标，

在获取四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐标参数之后，所述确定方法还包括：将所述多组坐标参数标定在所述坐标系上。

3.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，在从所述多个仿真结果选择所述放电源的定位覆盖率最大的仿真结果之后，所述确定方法还包括：

获取所述放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的所述四阵元的传感器阵列的坐标参数；

对获取的坐标参数中至少一个坐标进行调整；以及

根据所述仿真参数和调整后的坐标参数对所述放电源的覆盖率进行仿真计算。

4.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，获取四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐标参数包括：

按照预设的四阵元的传感器阵列的多个位置模型选择所述多组坐标参数，其中，所述多个位置模型中一个位置模型对应一组坐标参数；以及

获取选择的多组坐标参数。

5.根据权利要求4所述的确定方法，其特征在于，多个位置模型包括：矩形阵列模型、菱形阵列模型、Y形阵列模型。

6.一种四阵元的传感器阵列空间位置的确定装置，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收变压器的仿真参数，所述仿真参数用于在预设坐标系内仿真所述变压器的模型；

第一获取单元，用于获取四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐标参数，其中，所述四阵元的传感器阵列用于定位所述变压器的放电源，所述多组坐标参数中每一组坐标参数对应一种所述四阵元的传感器阵列的空间位置；

第一计算单元，用于根据所述仿真参数和所述多组坐标参数对所述放电源的定位覆盖率进行仿真计算，得到多个仿真结果，其中，所述多个仿真结果中每一个仿真结果对应一种空间位置的四阵元的传感器阵列对所述放电源的定位覆盖率；

选择单元，用于从所述多个仿真结果选择所述放电源的定位覆盖率最大的仿真结果；以及

确定单元，用于将所述放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的空间位置作为所述四阵元的传感器阵列的空间位置。

7.根据权利要求6所述的确定装置，其特征在于，所述确定装置还包括：

建立单元，用于在接收变压器的仿真参数之前，建立坐标系，其中，接收到的多组坐标参数为所述坐标系下的多组坐标，

标定单元，用于在获取四阵元的传感器阵列中传感器的多组坐标参数之后，将所述多组坐标参数标定在所述坐标系上。

8.根据权利要求6所述的确定装置，其特征在于，所述确定装置还包括：

第二获取单元，用于在从所述多个仿真结果选择所述放电源的定位覆盖率最大的仿真结果之后，获取所述放电源的定位覆盖率最大的仿真结果对应的所述四阵元的传感器阵列的坐标参数；

调整单元，用于对获取的坐标参数中至少一个坐标进行调整；以及

第二计算单元，用于根据所述仿真参数和调整后的坐标参数对所述放电源的覆盖率进行仿真计算。

9.根据权利要求6所述的确定装置，其特征在于，所述第一获取单元包括：

选择模块，用于按照预设的四阵元的传感器阵列的多个位置模型选择所述多组坐标参数，其中，所述多个位置模型中一个位置模型对应一组坐标参数；以及

获取模块，用于获取选择的多组坐标参数。

10.根据权利要求9所述的确定装置，其特征在于，多个位置模型包括：矩形阵列模型、菱形阵列模型、Y形阵列模型。