[發(fā)明專利]一種適用于任意平面陣列的測(cè)向精度分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711107929.4
• 申請(qǐng)日: 2017-11-10
• 公開（公告）號(hào): CN107870290B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉青;鄧軍波;朱明曉;王彥博;張冠軍;郭安祥;劉孝為
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);國(guó)家電網(wǎng)公司;國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01R31/12
• 分類號(hào): G01R31/12;G01S3/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發(fā)明公開了一種適用于任意平面陣列的測(cè)向精度分析方法，包括：對(duì)任意平面陣列建立坐標(biāo)系，令陣列的幾何中心位于坐標(biāo)原點(diǎn)處；用克拉美羅下界評(píng)估陣列的測(cè)向精度，需首先根據(jù)各天線的坐標(biāo)計(jì)算三個(gè)重要參數(shù)：幅值、直流偏移和初相；列出克拉美羅下界關(guān)于真實(shí)方位角、真實(shí)俯仰角的函數(shù)表達(dá)式，據(jù)此繪制克拉美羅下界關(guān)于真實(shí)方位角和真實(shí)俯仰角的關(guān)系曲線，若在某個(gè)真實(shí)方位角、真實(shí)俯仰角的范圍內(nèi)克拉美羅下界相對(duì)較小，則該處測(cè)向精度相對(duì)較高。本發(fā)明提出了一種適用于任意平面陣列的測(cè)向精度分析方法，對(duì)變電站內(nèi)任意應(yīng)用條件均適用，對(duì)優(yōu)化布置天線陣列具有指導(dǎo)作用。通過該方法優(yōu)化的天線陣列，具有較高的測(cè)向性能，以及較小的陣列尺寸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于局部放電檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于任意平面陣列的測(cè)向精度分析方法。

背景技術(shù)

敞開式變電站內(nèi)電力設(shè)備眾多，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。局部放電是設(shè)備絕緣劣化的征兆，若未被早期發(fā)現(xiàn)，將逐漸發(fā)展為設(shè)備的擊穿放電，給變電站帶來(lái)不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。現(xiàn)如今常用的局部放電檢測(cè)技術(shù)是把傳感器固定安裝在變壓器、氣體絕緣組合電器設(shè)備等單一設(shè)備上，卻對(duì)斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備缺乏關(guān)注。為此，英國(guó)學(xué)者提出建立一個(gè)可移動(dòng)式的巡檢平臺(tái)，利用特高頻天線陣列對(duì)全站電力設(shè)備進(jìn)行全方位的局部放電檢測(cè)。然而，為保證系統(tǒng)定位精度，天線陣列的陣元間距超過了1.1m，不便于巡檢。

為縮小陣列尺寸，提高巡檢效率，超分辨率測(cè)向算法被應(yīng)用于變電站局部放電特高頻測(cè)向系統(tǒng)中。以旋轉(zhuǎn)不變子空間算法(Estimation of Signal Parameters viaRotational Invariance Techniques，ESPRIT)算法為代表的超分辨率測(cè)向算法，其角度分辨能力突破了傳統(tǒng)的“瑞利限”的制約，使系統(tǒng)在較小的陣列尺寸下也能擁有較高的分辨力與測(cè)向精度。然而，國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果表明，天線陣列的布置方法對(duì)ESPRIT算法的測(cè)向精度有重大影響。目前對(duì)天線陣列布置方法的研究，往往是選擇幾種不同形狀的陣列，再通過仿真和實(shí)驗(yàn)比較它們的測(cè)向精度，從而選擇性能最好的陣列布置方式。事實(shí)上，該方法具有局限性，具有最佳性能的陣列往往未在選擇之列。

因此，亟需一種適用于任意平面陣列的測(cè)向精度分析方法，以求適用于任意應(yīng)用場(chǎng)景，指導(dǎo)陣列優(yōu)化布置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于任意平面陣列的測(cè)向精度分析方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種適用于任意平面陣列的測(cè)向精度分析方法，包括如下步驟：

1)對(duì)任意平面陣列建立坐標(biāo)系，令該平面陣列的幾何中心位于坐標(biāo)原點(diǎn)處；

2)用克拉美羅下界評(píng)估該平面陣列的測(cè)向精度，需首先根據(jù)各天線的坐標(biāo)計(jì)算三個(gè)重要參數(shù)：幅值、直流偏移和初相；

3)列出克拉美羅下界關(guān)于真實(shí)方位角、真實(shí)俯仰角的函數(shù)表達(dá)式，據(jù)此繪制克拉美羅下界關(guān)于真實(shí)方位角和真實(shí)俯仰角的關(guān)系曲線，若在某個(gè)真實(shí)方位角、真實(shí)俯仰角的范圍內(nèi)克拉美羅下界相對(duì)較小，則該處測(cè)向精度相對(duì)較高。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟1)中所述任意平面陣列是在平面上任意布置的包含N個(gè)陣元的平面陣列，陣元為特高頻天線。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟1)中，該平面陣列的幾何中心的陣元坐標(biāo)(x₀，y₀)的計(jì)算公式如下

式中，x_i和y_i分別是第i個(gè)陣元的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，i＝1…N，N為陣元數(shù)目。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟2)中，克拉美羅下界即測(cè)向系統(tǒng)所能達(dá)到的最小測(cè)向誤差，其能夠?qū)y(cè)向精度量化，且克拉美羅下界數(shù)值越小，測(cè)向精度越高。