同源局部放电超声信号的时间差估计方法技术

一种同源局部放电超声信号的时间差估计方法，其中，采集两通道同源超声信号；设定横向自适应滤波器阶数和交叉互相关器级数；将两通道同源信号输入两个横向自适应滤波器；将两个横向自适应滤波器得到的权系数输入k级交叉互相关器；对交叉互相关器的输出进行峰值提取得到同源超声信号之间的时间差。本发明专利技术具有时间分辨率高、时间差估计偏差小、抗噪性能好等优点，在电力设备(如电力变压器)状态诊断领域的局部放电定位方面具有较高的应用价值。局部放电定位方面具有较高的应用价值。局部放电定位方面具有较高的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
同源局部放电超声信号的时间差估计方法


[0001]本专利技术涉及电力设备的局部放电在线监测
，特别是一种同源局部放电超声信号的时间差估计方法。

技术介绍

[0002]局部放电是造成电力设备绝缘击穿的重要因素之一。在电力设备局部放电在线监测领域中，除了需要检测局部放电的放电次数、放电强度、视在电荷等经典特征参量，确定局部放电的放电位置也是关乎电力设备能否安全运行的重要操作之一。利用局部放电定位技术，能够有效判断局放的放电位置，且对于评估设备当前的绝缘特性、判断局放类型具有重要的意义，可为工作人员开展检修工作并做出一系列正确决策提供工程指导和参考价值。相比于其他的一些经典方法，基于局部放电超声波检测定位技术不受周围设备的电磁干扰所影响，且灵敏度较高，因此被广泛应用于电力设备(如电力变压器)的局放定位领域。
[0003]基于局部放电超声波检测定位技术，传统的算法有TDOA、DOA等，无论采用哪种算法，必经环节之一是对接收到的信号进行时间差的提取，此环节的提取准确度对局放定位计算有着很大的影响。出于便于集成安装、减少经济成本和提高设备空间利用率等方面考虑，超声波检测定位设备正趋于小型化发展，而对于超声波接收设备而言，小型化的设备会带来更大的测量误差，严重影响局放部位的精准定位，解决办法之一是使用更为精密的仪器，但与此同时又会带来成本费用高等弊端。因此，亟需提出一种新的办法解决现有的同源局放超声信号时间差提取分辨率受设备采样率所限制以及设备采样率与经济成本之间的矛盾等问题。
[0004]在
技术介绍
部分中公开的所述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成在本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0005]针对所述现有技术存在的不足或缺陷，提供了一种同源局部放电超声信号的时间差估计方法。解决了现有同源局部放电超声信号时间差提取分辨率受设备采样率制约而导致的时间差提取误差大、局部放电源定位精度低等问题。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现。
[0007]一种同源局部放电超声信号的时间差估计方法包括，
[0008]步骤1：采集两通道同源超声信号x1(n)和x2(n)，初始化第一横向自适应滤波器、第二横向自适应滤波器和交叉互相关器，设置第一横向自适应滤波器的阶数2M+1、第二横向自适应滤波器的阶数2M+1和交叉互相关器级数k，其中，M和k为正整数；
[0009]步骤2：将两通道同源超声信号x1(n)和x2(n)输入第一横向自适应滤波器与第二横向自适应滤波器得到权系数w
12
(n)和w
21
(n)；
[0010]步骤3：将第一横向自适应滤波器的权系数与第二横向自适应滤波器的权系数输入k级的交叉互相关器，得到输出函数
[0011]步骤4；对输出函数进行峰值提取，获得两通道同源超声信号x1(n)和x1(n)的时间差
[0012]所述的同源局部放电超声信号的时间差估计方法中，第一横向自适应滤波器的权系数w
12
(n)的初值为长度为2M+1的0向量，第二横向自适应滤波器的权系数w
21
(n)的初值为长度为2M+1的0向量。
[0013]所述的同源局部放电超声信号的时间差估计方法中，第一横向自适应滤波器的权系数w
12
(n)的更新算法如下：
[0014]y
12
(n)＝w
12T
(n)x1(n)＝x
1T
(n)w
12
(n)
[0015]e
12
(n)＝x2(n
‑
M)
‑
y
12
(n)
[0016]w
12
(n+1)＝w
12
(n)+2μe
12
(n)x1(n)
[0017]式中：y
12
(n)为滤波器输出函数，e
12
(n)为误差函数，μ为常数，x1(n)＝[x1(n+M)x1(n+M
‑
1)...x1(n)...x1(n
‑
M)]T
。
[0018]所述的同源局部放电超声信号的时间差估计方法中，第二横向自适应滤波器的权系数w
21
(n)更新算法如下：
[0019]y
21
(n)＝w
21T
(n)x2(n)＝x
2T
(n)w
21
(n)
[0020]e
21
(n)＝x1(n
‑
M)
‑
y
21
(n)
[0021]w
21
(n+1)＝w
21
(n)+2μe
21
(n)x2(n)
[0022]式中：y
21
(n)为滤波器输出函数，e
21
(n)为误差函数，μ为一常数，x2(n)＝[x2(n+M)x2(n+M
‑
1)...x2(n)...x2(n
‑
M)]T
。
[0023]所述的同源局部放电超声信号的时间差估计方法中，k级的交叉互相关器中第l级的交叉互相关器的表达式如下：
[0024][0025][0026]其中，
⊙
表示相关运算。
[0027]所述的同源局部放电超声信号的时间差估计方法中，k级的交叉互相关器的输出进行峰值提取的数学表达式如下：
[0028][0029]式中：为同源局部放电超声信号的时间差估计值；f
s
为设备采样率。
[0030]与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：
[0031]本公开不受设备采样率影响、能够超分辨率估计同源超声信号之间的时间差、抗噪能力较强等特点。通过自适应滤波器估计得到的时间差不受传感器采样率的限制，减少时间差估计值的偏差，从而大大提高定位精度。具有良好的抗噪能力，可以在低信噪比条件下进行时间差估计。自适应滤波器能够在迭代过程中动态调整权系数的值，可应用于跟踪时变和动态的输入环境。
[0032]所述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够使得本专利技术的技术手段更加清楚
明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本专利技术的所述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本专利技术的具体实施方式进行举例说明。
附图说明
[0033]通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本专利技术各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同源局部放电超声信号的时间差估计方法，其特征在于，其包括以下步骤，步骤1：采集两通道同源超声信号x1(n)和x2(n)，初始化第一横向自适应滤波器、第二横向自适应滤波器和交叉互相关器，设置第一横向自适应滤波器的阶数2M+1、第二横向自适应滤波器的阶数2M+1和交叉互相关器级数k，其中，M和k为正整数；步骤2：将两通道同源超声信号x1(n)和x2(n)输入第一横向自适应滤波器与第二横向自适应滤波器得到权系数w
12
(n)和w
21
(n)；步骤3：将第一横向自适应滤波器的权系数与第二横向自适应滤波器的权系数输入k级的交叉互相关器，得到输出函数步骤4；对输出函数进行峰值提取，获得两通道同源超声信号x1(n)和x1(n)的时间差2.根据权利要求1所述的同源局部放电超声信号的时间差估计方法，其特征在于，优选的，第一横向自适应滤波器的权系数w
12
(n)的初值为长度为2M+1的0向量，第二横向自适应滤波器的权系数w
21
(n)的初值为长度为2M+1的0向量。3.根据权利要求2所述的同源局部放电超声信号的时间差估计方法，其特征在于，第一横向自适应滤波器的权系数w
12
(n)的更新算法如下：y
12
(n)＝w
12T
(n)x1(n)＝x
1T
(n)w
12
(n)e
12
(n)＝x2(n
‑
M)
‑
y
12
(n)w
12
(n+1)＝w
12
(n)+2μe
12
(n)x1(n)式中：y
12
(n)为滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：董明，关宇，常昊鑫，任明，刘胤康，李晓枫，常益，杨章，柳玉洁，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：