CN114839475A - 基于music的低温环境多阵列局部放电定位系统及方法 - Google Patents

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CN114839475A CN202210417599.3A CN202210417599A CN114839475A CN 114839475 A CN114839475 A CN 114839475A CN 202210417599 A CN202210417599 A CN 202210417599A CN 114839475 A CN114839475 A CN 114839475A
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张健
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张朋
许敏虎
周文
江翼
张静
刘正阳
罗传仙
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Abstract

本发明公开了一种基于MUSIC的低温环境多阵列局部放电定位系统及方法，包括超声波阵列组和信号采集处理装置；所述超声波阵列组包含m台超声波接收阵列，用于探测局部放电产生的超声波信号，所述信号采集处理装置接收所述超声波阵列组探测到的超声波信号，通过MUSIC算法处理所述超声波信号，估算局部放电信号与所述超声波接收阵列的相对角度，并利用空间三维定位算法，定位局部放电位置。本发明可适用于易发生局部放电的场景中，可在局部放电发生后自动检测局部放电的位置，并且快速定位，方便工作人员的检修，有利于加快电网故障的抢修速度。

Description

基于MUSIC的低温环境多阵列局部放电定位系统及方法
技术领域
本发明属于电力检测技术领域，具体涉及一种在低温环境下对局部放电位置快速定位处理方法。
背景技术
随着“电网2.0”的逐步建设，现有高压电网输送路线正在逐步向智能化转变，利用现有的高速双向通信网络，通过先进的传感器和测量技术，使电网具有可靠、安全、经济、高校、环境友好的特点。在高压电网输电线路中，设备之间的绝缘与防护一直是重中之重，这不仅是对输电设备的保护，更是对整个电网安全性的保障。据国家电网统计，局部放电是造成高压电气设备最终发生绝缘击穿的重要原因，也是绝缘劣化的重要标征。在电网的逐步建设中，绝缘材料在低温环境中老化速度加快，局部放电次数增多，设备安全受到冲击。如何对低温环境下的电网中局部放电位置进行定位，从而快速维修以保障电网运行安全，成为现如今亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种对局部放电快速定位的方法，利用局部放电中产生的超声波信号，使用滤波器提取信号中的特定频率信号，并在高压输电等容易发生局部放电的环境中部署由超声波传感器构建的信号接收阵列，利用特定频率的超声波信号与噪声信号具有正交性，构建空间谱函数，并通过谱峰搜索对信号的参数进行估计，得到超声波信号的AOA参数后，联立多个天线阵列的空间位置与对应的AOA参数，使用三维定位算法，实现对局部放电的快速定位。
为实现此目的，本发明设计了一种基于MUSIC的低温环境多阵列局部放电定位系统，它包括超声波阵列组和信号采集处理装置；所述超声波阵列组包含m台超声波接收阵列，用于探测局部放电产生的超声波信号，所述信号采集处理装置接收所述超声波阵列组探测到的超声波信号，通过MUSIC算法处理所述超声波信号，估算局部放电信号与所述超声波接收阵列的相对角度，并利用空间三维定位算法，定位局部放电位置。
一种基于MUSIC的低温环境多阵列局部放电定位方法，它包括如下步骤：
S1：确定变电站中局部放电高发区域，在所述局部放电高发区域部署超声波阵列组，记录所述超声波阵列的空间位置，开启超声波接收阵列，等待局部放电现象发生；
S2：所述信号采集处理装置接收所述超声波阵列组探测到的超声波信号，通过MUSIC算法处理所述超声波信号，估算局部放电信号与所述超声波接收阵列的相对角度；
S3：所述信号采集处理装置结合步骤S3中得到的所述相对角度，利用空间三维定位算法，定位局部放电位置。
本发明利用局部放电产生超声波的特性，在高压工作环境中建立多个超声波接收阵列，利用滤波器提取特定频率的超声波信号，利用MUSIC算法对超声波的信号到达角(Angle of arrival，AOA)进行参数估计，得到超声波信号源到达各接收阵列的角度，通过空间几何关系计算得到局部放电位置。相较于目前的其他方法，此方法不受温度限制，在低温等复杂环境下仍可以使用。使用此方法，可快速对局部放电位置进行三维定位，为设备的故障报警和后续维修打下坚实基础。
本发明的有益效果为：本发明可适用于易发生局部放电的场景中，可在局部放电发生后自动检测局部放电的位置，并且快速定位，方便工作人员的检修，有利于加快电网故障的抢修速度。
附图说明
图1为本发明系统结构图；
图2为超声波接收阵列示意图；
图3为信号传播与接收阵列的二维模型；
图4为超声波阵列安装位置；
其中，1-超声波阵列组、2-信号采集处理装置。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
一种基于MUSIC的低温环境多阵列局部放电定位系统，如图1所示，它包括超声波阵列组1和信号采集处理装置2；所述超声波阵列组1包含m台超声波阵列，用于探测局部放电产生的超声波信号，所述信号采集处理装置2接收所述超声波阵列组1探测到的超声波信号，通过MUSIC算法处理所述超声波信号，估算局部放电信号与所述超声波阵列的相对角度，并利用空间三维定位算法，定位局部放电位置。
上述技术方案中，所述超声波阵列组1中超声波阵列的安装方式为：在所述局部放电高发区域安装至少2台超声波阵列，在所述局部放电高发区域建立空间坐标系，所述空间坐标系原点位于所述局部放电高发区域西南角的最低点，所述空间坐标系的x轴正方向为西向东方向，所述空间坐标系的y轴正方向为南向北方向，所述空间坐标系的z轴正方向为垂直向上方向，记录所述超声波阵列的空间坐标。通常为避免设备对超声波信号的阻挡，所述超声波阵列中的一台安装于所述局部放电高发区域的顶部，并记录下其安装的位置(x1,y1,z1)，另一台超声波阵列会安装至房间的侧墙上，其安装的位置为(x2,y2,z2)。通过对所述局部放电高发区域建立欧式坐标系，记录所述超声波阵列的空间坐标，便于后续计算。
上述技术方案中，所述超声波阵列包含4个超声波传感器；所述超声波阵列的分布服从参数估计规律，所述参数估计规律为k维分布的接收阵列可对k-1个方向上的信号到达角进行估计，本实施例中所述超声波阵列中的4个传感器按照2*2的方式安装在2维平面上，如图2所示，即此时接收阵列的维度为2，可对3个方向上的信号到达角进行估计。
上述技术方案中，所述信号采集处理装置2估算局部放电信号与所述超声波阵列的相对角度的具体实现方法为：
S201，对超声波阵列接收到的信号进行带通滤波获得滤波后的信号；
S202，将滤波后的信号与其共轭转置的期望构建得到协方差矩阵，同时求解所述协方差矩阵的特征值及特征向量，并利用噪声与信号的正交性得到其信号特征向量与噪声特征向量矩阵，构建谱函数；
S203，利用谱峰搜索方法找到信号的相对角度。
上述技术方案中，所述步骤S201的具体实现方法为：
局部放电产生的超声波信号为：
Figure BDA0003605462530000041
其中，t为时间，t1为局部放电开始的时间，t2为局部放电结束的时间，f(t)为t时刻产生的超声波信号；
由于局部放电时间很短，通常t2-t1的时间只有1μs～10μs，信号在之后的时间段内信号强度为0；
信号在空间中的传播中会受到噪声的干扰，同时在超声波传感器对超声波信号进行接收时，传感器会对超声波信号产生增益，这将导致接收信号与放电产生的信号不同，所述超声波传感器的接收信号：
x(t)＝Gf(t)+N
其中，x(t)为超声波传感器的接收信号，f(t)为局部放电所产生的超声波信号，G为超声波传感器对接收信号产生的增益，N为加性高斯白噪声幅值；
以所述超声波阵列中相邻传感器R11、R12为例，如图3所示，传感器R11接收到的超声波信号为x1(t)，传感器R12接收到的超声波信号为
Figure BDA0003605462530000051
其中t∈(t1+t0～t2+t0)，t为时间，t1为局部放电开始的时间，t2为局部放电结束的时间，t0为传感器R11接收信号时间与信号发生时间的时间差，其中，d为相邻传感器R11、R12的距离，θ为超声波信号传播方向与相邻传感器R11、R12连线方向的夹角，传感器R11所接收到的信号为信号源的信号经过空间传播延时t0后的信号，而由于相邻传感器R11、R12还存在路程差，传感器R12所接受的信号相较于传感器R11的信号还存在
Figure BDA0003605462530000052
的时间差。局部放电的超声波信号包含很多频率的声波信号，声波信号的频域混乱将不利于后续处理。本发明将接收后的信号通过滤波器，得到具有特定频率的接收信号。
所述步骤201中采用的带通滤波器信号幅频特性为：
Figure BDA0003605462530000053
其中，F(ω)为带通滤波器的表达式，ω为信号的频率，ω1～ω2为带通滤波器滤波后的信号的频率范围；在频域上只包含频率在ω1～ω2范围内的声波信号，在此范围内的声波信号将作为特征信号进入后续的信号处理中。
上述技术方案中，所述步骤S202的具体实现方法为：
对滤波后得到的信号进行n次采样，采样频率为fs，则采样得到的信号矩阵为：
Figure BDA0003605462530000061
其中，X矩阵为超声波接收信号矩阵，xij为第j个超声波传感器在第i次采样时得到的信号，t0为传感器R11接收信号时间与信号发生时间的时间差。由于信号经过滤波器的处理，处理得到的信号只包含特定频率的信号，可将其视作单一频率的正弦信号，而单一频率的正弦信号之间具有相互正交性，对X矩阵进行处理得到：
Rxx＝E[X·XH]
其中，Rxx为所述X矩阵的协方差矩阵，XH为X矩阵的共轭转置矩阵，E表示取均值计算。在本项目中由于信号接收阵列所使用的超声波传感器为同型号同校准，其对超声波信号的增益强度是相同的，在本项目中不考虑接收阵列传感器对信号的增益差异。
Rxx矩阵中包含超声波信号在空间中传播的主要路径信息，通过对Rxx矩阵进行特征分解，得到n个特征值λk。通常情况特征值的数量与超声波信号在空气中的主要传播路径相关，每一条主要传播路径通常由一个较大数值的特征值所代表。在本项目中，由于超声波信号属于高频信号，在空间中的传播中容易受到障碍物的阻挡，除直线传播的主要路径外，其他路径的信号容易受到障碍物的阻挡产生漫反射，从而导致信号的指向性下降。因此在本项目中，超声波信号在空间中的传播只考虑直线传播路径。
对Rxx矩阵进行特征分解得到n个特征值λk，得到n个特征值后可计算出相应特征值所对应的特征向量，特征值与特征向量的对应关系如下式：
Rxxvi＝λivi
其中，λi为Rxx矩阵第i个特征值，vi为对应第i个特征值λi的特征向量。特征值与特征向量所反应的是超声波信号在空间中不同传播路径的特征。将n个特征值按照从大到小的顺序进行排序，通过上文分析可得超声波信号的主要传播路径只包含一条直线传播路径，提取出n个特征值的最大值λmax，λmax则反应了信号在空间中的主要传播路径。
对于其他n-1个特征值，其反应了空间中噪声的干扰，将其他特征值设为空间中高斯白噪声的方差：
λi＝σ2
则对于协方差矩阵Rxx，对n-1个代表噪声的特征值，利用特征值与特征向量的关系可进行如下推导：
Rxxvi＝σ2vi
由于X矩阵包含有超声波信号接收阵列的增益、局部放电所产生的超声波信号、空间中的加性高斯白噪声，故可将X矩阵进行分解：
X＝GF+N
其中，X为超声波接收信号矩阵，F为局部放电所产生的超声波信号矩阵，G为超声波传感器对接收信号产生的增益，N为加性高斯白噪声幅值，对于GF+N，利用厄米特矩阵的性质，对GF+N移项相乘，将X＝GF+N带入Rxx＝E[X·XH]中，利用乘法交换律得到下式，可以将接收到的信号中的真实信号部分与噪声部分进行区分：
Rxx＝GRfAH+RN
其中，Rf＝E[F·FH]，Rf为矩阵F的协方差矩阵，即信号相关矩阵，F为局部放电所产生的超声波信号矩阵，此时的F矩阵还未在空间中传播，未收到超声波接受阵列的增益和空间中加性高斯白噪声的干扰，A为方向响应向量矩阵，RN为噪声相关矩阵，其大小主要受到空间高斯白噪声的影响，噪声相关矩阵与噪声功率的关系式为：
RN＝σ2I
其中，I为N阶单位矩阵，σ2为高斯白噪声的噪声功率。通过矩阵分解后，可将接受到的信号中的信号部分与噪声部分分离，可减小噪声对后续算法的影响。
对于所述n-1个特征值，其大小等同于空间中的高斯白噪声，其及其对应的特征向量与矩阵的关系为：
Figure BDA0003605462530000081
其中，i为特征值的序数，i＝1,2,...,n，λi为Rxx矩阵第i个特征值，vi为对应第i个特征值λi的特征向量，将Rxx＝ARfAH+RN带入可得：
σ2vi＝(ARfAH+σ2I)vi
可推断出：
ARfAHvi＝0
同时由于AHA与Rf均为满秩矩阵，故可推断出：
AHvi＝0
其中，i＝1,2,...,n，通过上式证明信号的噪声特征值所对应的特征向量vi与矩阵A列向量正交，由此可利用矩阵A各列向量与局部放电信号源方向之间的关系，构建谱函数如下式：
Figure BDA0003605462530000082
其中，En为n-1个噪声所对应的特征向量组成的矩阵，A为方向响应向量矩阵。当θ所指示的角度为信号源的角度时，信号谱的分母将由于信号与噪声的正交性而变得特别小，此时的谱函数出现最大值，利用谱峰搜索即可找到信号源与接收阵列的方向。
上述技术方案中，所述信号特征向量与噪声特征向量矩阵的计算方法为：
利用的是一组四个超声波传感器接收到的超声波信号进行计算的。
对一个超声波传感器接收到的信号进行n次采样可得到一个1*n的矩阵，四个传感器则可以得到4*n大小的矩阵，计算该4*n大小的矩阵的特征值，最大的特征值所对应的特征向量即为信号特征向量，此特征向量的大小为4*1，其余n-1个特征值所对应的n-1个特征向量合在一起的大小为4*(n-1)；
将n-1个特征值及其对应的特征向量进行排序，排序的规则是特征值从大到小，特征向量按照特征值的顺序排列得到的4*(n-1)的矩阵即为噪声特征向量矩阵。
上述技术方案中，所述步骤S203的具体实现方法为：
三维定位算法主要是通过MUSIC算法确定信号源的方向后，结合信号接收阵列的空间位置进行综合定位的方法。以高压放电环境中部署有两台超声波信号接收阵列，并且空间中只有一处局部放电为例，如图4。
所述超声波阵列组1中的第1台阵列的空间坐标为(x1,y1,z1)，所述超声波阵列组1中的第2台阵列的空间坐标为(x2,y2,z2)，所述超声波阵列组1中的第m台阵列的空间坐标为(xm,ym,zm)，局部放电位置为(x0,y0,z0)，通过步骤S202获得的信号源与接收阵列的方向，可联立方程为：
Figure BDA0003605462530000091
其中，θxy1为所述局部放电位置与所述第1台阵列之间的连线与空间坐标系xoy平面的夹角，θxz1为所述局部放电位置与所述第1台阵列之间的连线与空间坐标系xoz平面的夹角，θzy1为所述局部放电位置与所述第1台阵列之间的连线与空间坐标系zoy平面的夹角，θxy2为所述局部放电位置与所述第2台阵列之间的连线与空间坐标系xoy平面的夹角，θxz2为所述局部放电位置与所述第2台阵列之间的连线与空间坐标系xoz平面的夹角，θzy2为所述局部放电位置与所述第2台阵列之间的连线与空间坐标系zoy平面的夹角，θxym为所述局部放电位置与所述第m台阵列之间的连线与空间坐标系xoy平面的夹角，θxzm为所述局部放电位置与所述第m台阵列之间的连线与空间坐标系xoz平面的夹角，θzym为所述局部放电位置与所述第m台阵列之间的连线与空间坐标系zoy平面的夹角，通过求解方程即可得到局部放电位置(x0,y0,z0)的值。
一种低温环境的基于MUSIC的多阵列局部放电定位方法，它包括以下步骤：
S1：确定变电站中局部放电高发区域，在所述局部放电高发区域部署超声波阵列组1，所述超声波阵列组1包含m台超声波阵列，记录所述超声波阵列的空间位置，开启超声波阵列，等待局部放电现象发生；
S2：所述信号采集处理装置2接收所述超声波阵列组1探测到的超声波信号，通过MUSIC算法处理所述超声波信号，估算局部放电信号与所述超声波阵列的相对角度；
S3：所述信号采集处理装置2结合步骤S3中得到的所述相对角度，利用空间三维定位算法，定位局部放电位置。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对发明的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在发明待批的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于MUSIC的低温环境多阵列局部放电定位系统，其特征在于：它包括超声波阵列组(1)和信号采集处理装置(2)；所述超声波阵列组(1)包含m台超声波阵列，用于探测局部放电产生的超声波信号，所述信号采集处理装置(2)接收所述超声波阵列组(1)探测到的超声波信号，通过MUSIC算法处理所述超声波信号，估算局部放电信号与所述超声波阵列的相对角度，并利用空间三维定位算法，定位局部放电位置。
2.基于权利要求1所述的基于MUSIC的低温环境多阵列局部放电定位系统，其特征在于，所述超声波阵列组(1)中超声波阵列的安装方式为：
在所述局部放电高发区域安装至少2台超声波阵列，在所述局部放电高发区域建立空间坐标系，所述空间坐标系原点位于所述局部放电高发区域西南角的最低点，所述空间坐标系的x轴正方向为西向东方向，所述空间坐标系的y轴正方向为南向北方向，所述空间坐标系的z轴正方向为垂直向上方向，记录所述超声波阵列的空间坐标；所述超声波阵列包含4个超声波传感器。
3.基于权利要求1所述的基于MUSIC的低温环境多阵列局部放电定位系统，其特征在于，所述信号采集处理装置(2)估算局部放电信号与所述超声波阵列的相对角度的具体实现方法为：
S201，对超声波阵列接收到的信号进行带通滤波获得滤波后的信号；
S202，将滤波后的信号与其共轭转置的期望构建得到协方差矩阵，同时求解所述协方差矩阵的特征值及特征向量，并利用噪声与信号的正交性得到其信号特征向量与噪声特征向量矩阵，构建谱函数；
S203，利用谱峰搜索方法找到信号的相对角度。
4.基于权利要求3所述的基于MUSIC的低温环境多阵列局部放电定位系统，其特征在于，所述步骤S201的具体实现方法为：
局部放电产生的超声波信号为：
Figure FDA0003605462520000021
其中，t为时间，t1为局部放电开始的时间，t2为局部放电结束的时间，f(t)为t时刻产生的超声波信号；
所述超声波传感器的接收信号：
x(t)＝Gf(t)+N
其中，x(t)为超声波传感器的接收信号，f(t)为局部放电所产生的超声波信号，G为超声波传感器对接收信号产生的增益，N为加性高斯白噪声幅值；
传感器R11接收到的超声波信号为x1(t)，与传感器R11相邻的传感器R12接收到的超声波信号为
Figure FDA0003605462520000022
其中t∈(t1+t0～t2+t0)，t为时间，t1为局部放电开始的时间，t2为局部放电结束的时间，t0为传感器R11接收信号时间与信号发生时间的时间差，其中，d为相邻传感器R11、R12的距离，θ为超声波信号传播方向与相邻传感器R11、R12连线方向的夹角；
所述步骤201中采用的带通滤波器信号幅频特性为：
Figure FDA0003605462520000023
其中，F(ω)为带通滤波器的表达式，ω为信号的频率，ω1～ω2为带通滤波器滤波后的信号的频率范围。
5.基于权利要求3所述的基于MUSIC的低温环境多阵列局部放电定位系统，其特征在于，所述步骤S202的具体实现方法为：
对滤波后得到的信号进行n次采样，采样频率为fs，则采样得到的信号矩阵为：
Figure FDA0003605462520000031
其中，X矩阵为超声波接收信号矩阵，xij为第j个超声波传感器在第i次采样时得到的信号，t0为传感器R11接收信号时间与信号发生时间的时间差；
对X矩阵进行处理得到：
Rxx＝E[X·XH]
其中，Rxx为所述X矩阵的协方差矩阵，XH为X矩阵的共轭转置矩阵，E表示取均值计算；
对Rxx矩阵进行特征分解得到n个特征值λk，得到n个特征值后可计算出相应特征值所对应的特征向量，特征值与特征向量的对应关系如下式：
Rxxvi＝λivi
其中，λi为Rxx矩阵第i个特征值，vi为对应第i个特征值λi的特征向量；将n个特征值按照从大到小的顺序进行排序，提取出n个特征值的最大值λmax；
对于其他n-1个特征值，将其他特征值设为空间中高斯白噪声的方差：
λi＝σ2
则利用特征值与特征向量的关系可进行如下推导：
Rxxvi＝σ2vi
将X矩阵进行分解：
X＝GF+N
其中，X为超声波接收信号矩阵，F为局部放电所产生的超声波信号矩阵，G为超声波传感器对接收信号产生的增益，N为加性高斯白噪声幅值，将X＝GF+N带入Rxx＝E[X·XH]中，利用乘法交换律得到下式：
Rxx＝GRfAH+RN
其中，Rf＝E[F·FH]，Rf为矩阵F的协方差矩阵，即信号相关矩阵，F为局部放电所产生的超声波信号矩阵，A为方向响应向量矩阵，RN为噪声相关矩阵，噪声相关矩阵与噪声功率的关系式为：
RN＝σ2I
其中，I为N阶单位矩阵，σ2为高斯白噪声的噪声功率；
对于所述n-1个特征值，其及其对应的特征向量与矩阵的关系为：
Figure FDA0003605462520000041
其中，i为特征值的序数，i＝1,2,...,n，λi为Rxx矩阵第i个特征值，vi为对应第i个特征值λi的特征向量，将Rxx＝ARfAH+RN带入可得：
σ2vi＝(ARfAH+σ2I)vi
可得出：
ARfAHvi＝0
同时由于AHA与Rf均为满秩矩阵，故可得出：
AHvi＝0
其中，i＝1,2,...,n，利用矩阵A各列向量与局部放电信号源方向之间的关系，构建谱函数如下式：
Figure FDA0003605462520000042
其中，En为n-1个噪声所对应的特征向量组成的矩阵，A为方向响应向量矩阵，利用谱峰搜索即可找到信号源与接收阵列的方向。
6.基于权利要求3所述的低温环境的基于MUSIC的多阵列局部放电定位系统，其特征在于：所述步骤S203的具体实现方法为：
所述超声波阵列组(1)中的第1台阵列的空间坐标为(x1,y1,z1)，所述超声波阵列组(1)中的第2台阵列的空间坐标为(x2,y2,z2)，所述超声波阵列组(1)中的第m台阵列的空间坐标为(xm,ym,zm)，局部放电位置为(x0,y0,z0)，通过步骤S202获得的信号源与接收阵列的方向，可联立方程为：
Figure FDA0003605462520000051
其中，θxy1为所述局部放电位置与所述第1台阵列之间的连线与空间坐标系xoy平面的夹角，θxz1为所述局部放电位置与所述第1台阵列之间的连线与空间坐标系xoz平面的夹角，θzy1为所述局部放电位置与所述第1台阵列之间的连线与空间坐标系zoy平面的夹角，θxy2为所述局部放电位置与所述第2台阵列之间的连线与空间坐标系xoy平面的夹角，θxz2为所述局部放电位置与所述第2台阵列之间的连线与空间坐标系xoz平面的夹角，θzy2为所述局部放电位置与所述第2台阵列之间的连线与空间坐标系zoy平面的夹角，θxym为所述局部放电位置与所述第m台阵列之间的连线与空间坐标系xoy平面的夹角，θxzm为所述局部放电位置与所述第m台阵列之间的连线与空间坐标系xoz平面的夹角，θzym为所述局部放电位置与所述第m台阵列之间的连线与空间坐标系zoy平面的夹角，通过求解方程即可得到局部放电位置(x0,y0,z0)的值。
7.一种低温环境的基于MUSIC的多阵列局部放电定位方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1：确定变电站中局部放电高发区域，在所述局部放电高发区域部署超声波阵列组(1)，所述超声波阵列组(1)包含m台超声波阵列，记录所述超声波阵列的空间位置，开启超声波阵列，等待局部放电现象发生；
S2：所述信号采集处理装置(2)接收所述超声波阵列组(1)探测到的超声波信号，通过MUSIC算法处理所述超声波信号，估算局部放电信号与所述超声波阵列的相对角度；
S3：所述信号采集处理装置(2)结合步骤S3中得到的所述相对角度，利用空间三维定位算法，定位局部放电位置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115453300A (zh) * 2022-11-11 2022-12-09 国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司 一种基于声传感器阵列的局部放电定位系统及方法
CN116466294A (zh) * 2022-12-30 2023-07-21 国网宁夏电力有限公司 一种二维超声波阵列信号定位检测方法、装置

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