[發明專利]基于近場寬帶波束形成的大型電抗器故障檢測方法及系統

有效

• 申請號: 202010327774.0
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111413649B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 葉中付;楊會超;王鵬宇
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01R31/72
• 分類號: G01R31/72;G01H17/00
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;韓珂

1.一種基于近場寬帶波束形成的大型電抗器故障檢測方法，其特征在于，包括：

在電抗器外部設置麥克風陣列；

利用麥克風陣列采用近場寬帶波束形成方法對工作中的電抗器進行掃描，將接收信號與預先設計的加權系數相結合，計算電抗器的聲音強度圖像或聲音能量圖像；

比較預設正常工作情況下與檢測時的聲音強度圖像或聲音能量圖像，根據比較結果判斷電抗器是否存在故障，并在判定發生故障時，發出預警；

其中，將接收信號與預先設計的加權系數相結合，計算電抗器的聲音強度圖像或聲音能量圖像的方式包括：

在一個統計時段T內，對于第l個子段的陣列接收信號，在第i個子帶的頻率f_i上，在X軸和Y軸進行的每一個幅度加權，通過不同類型的窗函數進行幅度加權，加權矩陣為：其中為第i個子頻率中X軸方向上窗函數的加權值，為第i個子頻率中Y軸方向上窗函數的加權值，與中的每一項表示一個幅度的窗函數的加權值；同時，令其中vec表示矩陣或者向量的拉直運算；

對于第l個子段的陣列接收信號，在第i個子帶的頻率f_i上，計算聲音強度圖像的公式為：其中| |表示復數的取模，表示的共軛轉置，X_l(f_i)表示陣列接收信號的第l個子段經I點離散傅里葉變換得到的第i個子帶窄帶陣列信號；在一個統計時段T內，在(x,y)坐標上的聲音強度圖像q_(x,y)為各子段各子帶頻率的聲音強度之和，其表達式為在一個統計時段T內，陣列掃描電抗器的完整角度區域獲得的電抗器聲音強度圖像為：

在一個統計時段T內，在(x,y)坐標上的聲音能量圖像為各子段各子帶頻率的聲音強度之和，其表達式為在一個統計時段T內，陣列掃描電抗器的完整角度區域獲得的電抗器聲音能量圖像為：

其中，下標X,Y為完整角度區域中麥克風陣列在X軸和Y軸獲取所有信號的數量大小；

基于上述原理，通過步進掃描的方位角和俯仰角Δθ的方式實時獲取電抗器工作時的聲音強度圖像或者聲音能量圖像。

2.根據權利要求1所述的一種基于近場寬帶波束形成的大型電抗器故障檢測方法，其特征在于，所述在電抗器外部設置麥克風陣列，包括：

麥克風陣列平面與電抗器表面之間的距離為R，將M×N個麥克風按照X軸方向間隔d₁，Y軸方向間隔d₂進行放置，最終形成[(M-1)×d₁]×[(N-1)×d₂]大小的均勻面陣，其中坐標為(0，0)的陣元作為參考陣元。