【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及设备运行状态评估及故障诊断，并且更具体地，涉及一种换流站低频异常声源定位方法、装置及介质。
技术介绍
1、特高压换流站作为特高压直流输电工程的重要组成部分，主要实现交流电与直流电的相互转换，若其发生故障，将会引发电网的振荡，对社会经济的正常运转带来重大损失。为了保证电网的安全运行，电力设备的日常巡检就显得格外重要。此外相比于变电站，换流站内设备数量多、交联关系复杂，对换流站内电力设备的巡检要求进一步提高。目前换流站的主要巡检方式仍然是人工巡检，利用人耳对故障设备进行“人工听诊”是人工巡检的主要手段之一。然而“人工听诊”的巡检方式存在很多问题，比如换流站电力设备处于高压运行状态，容易发生漏电情况，巡检人员为了确定故障位置，过于接近设备时会产生很大的安全隐患。同时人耳识别故障位置容易受其它设备干扰，当设备密集时即使经验丰富的巡检人员也很难辨别具体是哪台设备发生故障，并且人工很难实现7×24小时的高频率巡检。因此，寻找一种更为先进、智能的声源定位方法对于提高换流站智能巡检的可靠性有重要意义。
2、高压换流站内电力设备在运行时产生的声学信号中包含着丰富的信息，从中可判断出设备的运行状态。传统的“人工听诊”方式主观性强、效率低下且可靠性不足，迫切需要智能化的“机器听诊”方式进行运行状态判断。常规噪声阵列在进行换流站内设备异常声源定位中表现出尺寸较大、价格昂贵、不便于移动寻找的问题，难以满足换流站智能巡检的要求。因此研究一种换流站低频异常声源定位方法及系统对提高换流站智能巡检可靠性并提高运维人员的巡检效率有重要意义
3、传统麦克风阵列定位算法的使用条件限制较多，并且主瓣宽度较大，旁瓣较多，分辨率较低，只适合对大体积的声源进行粗略地定位。为了提高目标声源的分辨率，迫切需要新的测量方法与算法提高定位精度改善定位水平。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种换流站低频异常声源定位方法、装置及介质。
2、根据本专利技术的一个方面，提供了一种换流站低频异常声源定位方法，包括：
3、采用麦克风阵列单元测量换流站内多个预设测点处的声场信号，其中麦克风阵列单元通过一个或多个麦克风移动进行测量；
4、将多个预设测点的声场信号转换为对应的互谱矩阵；
5、将多个预设测点的互谱矩阵进行联合补全，确定补全联合互谱矩阵；
6、根据补全联合互谱矩阵，构建声场分布云图，并根据声场分布云图的最大值位置确定换流站的异常声源位置。
7、可选地，还包括：根据声源间距选择麦克风阵列单元。
8、可选地，麦克风阵列单元采用24阵元或32阵元或48阵元，其中24阵元为阵元间隔0.1m的十字型阵列；32阵元为半径为0.75m的单圆型阵列；48阵元为内径为0.5m外径为1m的同心圆型阵列；并且
9、根据声源间距选择麦克风阵列单元，包括：
10、当声源间距大于或等于15m时，选择十字型阵列；
11、当声源间距小于15m大于或等于5m时，选择单圆型阵列；
12、当声源间距小于5m大于2m时，选择同心圆型阵列。
13、可选地，互谱矩阵的表示公式为：
14、
15、其中，a2为声源的声场信号形成的自功率谱矩阵的主对角线上的元素，diag(a2)表示以a2为元素的对角矩阵，β2为噪声的能量幅值，im为m×m的单位阵，z为预设测点的个数，a为麦克风阵列单元流型矩阵。
16、可选地，将多个预设测点的互谱矩阵进行联合补全，确定补全联合互谱矩阵，包括：
17、将多个预设测点的互谱矩阵进行联合，确定联合互谱矩阵；
18、采用加权核范数互谱矩阵补全算法对联合互谱矩阵进行补全，生成补全联合互谱矩阵。
19、可选地，采用加权核范数互谱矩阵补全算法对联合互谱矩阵进行补全，生成补全联合互谱矩阵，包括：
20、1)对加权核范数互谱矩阵补全算法进行参数初始化，其中参数初始化包括惩罚参数μ0＝1，观察矩阵r1＝r0，权值t1＝t0＝1，比例系数λ，最大迭代次数nm，对观察非凸矩阵g赋任意初值，σ1＝lf其中lf是函数f(r)的lipschiz梯度；
21、2)输入联合互谱矩阵计算观察非凸矩阵：
22、
23、3)利用软阈值收缩算子法搜索比例系数λ并更新计算权值ti＝λ/σi；
24、4)利用观察非凸矩阵更新观察矩阵：
25、
26、
27、
28、rk+2＝udλwvt；
29、5)如果观察矩阵收敛，则补全联合互谱矩阵r*＝rk+2，否则μk+1＝max(ηλk,λd)返回步骤1)；
30、6)输出补全联合互谱矩阵。
31、可选地，根据所述补全联合互谱矩阵，构建声场分布云图，包括：
32、对补全联合互谱矩阵进行逆卷积计算并对计算结果平滑处理，还原声场分布云图。
33、根据本专利技术的另一个方面，提供了一种换流站低频异常声源定位装置，包括：
34、测量模块，用于采用麦克风阵列单元测量换流站内多个预设测点处的声场信号，其中所述麦克风阵列单元通过一个或多个麦克风移动进行测量；
35、转换模块，用于将多个预设测点的声场信号转换为对应的互谱矩阵；
36、补全模块，用于将多个预设测点的互谱矩阵进行联合补全，确定补全联合互谱矩阵；
37、构建模块，用于根据补全联合互谱矩阵，构建声场分布云图，并根据声场分布云图的最大值位置确定换流站的异常声源位置。
38、根据本专利技术的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行本专利技术上述任一方面所述的方法。
39、根据本专利技术的又一个方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现本专利技术上述任一方面所述的方法。
40、从而，本申请提供一种换流站低频异常声源定位方法，首先移动麦克风阵列单元，在预设测量点采集声信号，然后结合矩阵补全算法将各测量点测得的互谱矩阵进行联合、补全，最后得到近似于超大型固定阵列测量所得的等效互谱矩阵，从而实现了小型麦克风阵列对远场异常低频声源的精确定位。本专利技术通过改变测量点的位置以及固定阵列的形状，提高了声源定位的准确度和分辨率。
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1.一种换流站低频异常声源定位方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：根据声源间距选择所述麦克风阵列单元。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述麦克风阵列单元采用24阵元或32阵元或48阵元，其中24阵元为阵元间隔0.1m的十字型阵列；32阵元为半径为0.75m的单圆型阵列；48阵元为内径为0.5m外径为1m的同心圆型阵列；并且
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述互谱矩阵的表示公式为：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将多个预设测点的所述互谱矩阵进行联合补全，确定补全联合互谱矩阵，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用加权核范数互谱矩阵补全算法对所述联合互谱矩阵进行补全，生成所述补全联合互谱矩阵，包括：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述补全联合互谱矩阵，构建声场分布云图，包括：
8.一种换流站低频异常声源定位装置，其特征在于，包括：
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
...【技术特征摘要】
1.一种换流站低频异常声源定位方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：根据声源间距选择所述麦克风阵列单元。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述麦克风阵列单元采用24阵元或32阵元或48阵元，其中24阵元为阵元间隔0.1m的十字型阵列；32阵元为半径为0.75m的单圆型阵列；48阵元为内径为0.5m外径为1m的同心圆型阵列；并且
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述互谱矩阵的表示公式为：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将多个预设测点的所述互谱矩阵...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘元庆，方晓强，张啸天，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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