[发明专利]一种基于检测GIL故障声的麦克风阵列无线校准方法

说明书

本发明公开了一种基于检测GIL故障声的麦克风阵列无线校准方法，通过设计基于物联网技术的麦克风无线校准网络系统，由无线通讯模块、授时模块、信号输出模块、数据采集模块组成。采用多通道点声源空间声场合成算法模拟一个空间位置的点声源，根据麦克风传声器阵列中每一个麦克风传声器的空间坐标计算出麦克风传声器所处空间位置的动态声信号以及信号到达相邻麦克风传声器的时延；通过无线通讯模块发出指令启动授时模块和信号输出模块，连接在麦克风传声器上的耦合腔标准声源将多通道电压信号输入阵列系统；接着通过数据采集模块采集数据进行声源定位计算，比对模拟点声源的位置与麦克风传声器阵列声源定位的位置，实现对阵列定位准确性的校准。

技术领域

本发明涉及一种基于检测GIL故障声的麦克风阵列无线校准方法。

背景技术

众所周知，到2020年，我国的发电总装机容量将超过16亿千瓦。由于我国目前能源资源的地理分布、能源传输需求和变化趋势，输电能力强、输电损耗低的GIL特高压交流线路在我国的发展前景较好。GIL由于其传输容量大、损耗小、安全性高，不易受环境因素影响等特点，比传统的架空线路或电力电缆，更适合于大容量、长距离的电能传输。

在特高压输电过程中，GIL线路内部不可避免的会产生短时强烈的电弧放电故障。电弧放电不仅加重了电力系统短路故障的危害，电弧表面的高温还容易烧坏绝缘材料，对设备造成一定程度的损坏。研究结果表明：GIL在冲击电压试验下发生击穿时会向外辐射可听声波，该声波的时域波形具有明显的高幅值脉冲，能够明显的区别于背景噪声并且为GIL击穿点的定位提供可用信息。目前，可沿管廊长度方向排布多个声学传感器，采集信号并通过空间定位算法计算得击穿点位置，从声学方面实现对GIL击穿点的有效定位。麦克风阵列作为故障点定位的关键部件，为确保其性能指标及测量的准确度，需要对其进行校准。由于GIL管廊中布置的传感器个数较多，且管廊长度通常为数公里，分别去校准每个传感器的灵敏度和相位并不现实，目前缺少对管廊中麦克风阵列进行校准的方法。例如，申请号为CN201811054787的专利，一种用于GIL击穿定位的可听声测量装置及方法，没有对麦克风阵列进行校准，无法满足实际应用需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于检测GIL故障声的麦克风阵列无线校准方法，用于对管廊麦克风阵列进行无线校准。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于检测GIL故障声的麦克风阵列无线校准方法，包括以下步骤：

(1)设计基于物联网技术的麦克风无线校准网络系统，使所述麦克风无线校准网络系统包括无线通讯模块、授时模块、信号输出模块、数据采集模块，所述麦克风无线校准网络系统用于实现管廊内信息的实时交互与共享；

(2)基于球面波声场传播模型的点声源模拟算法模拟一空间位置的点声源；

a)计算麦克风传声器所在空间位置的动态声信号；

将长度为L的麦克风阵列放置在坐标系的中心，并将每一个麦克风传声器位置坐标定义为r_m，将声源平面划分成N*N的网格点，运用波束成形算法依次扫描每个网格点，获得坐标r_s处的声源强度；通过点声源模拟系统获得当声源网格点处有设定的频率、幅值、相位点声源时M个麦克风传声器处对应的声音信号；

单极子点声源位于声源平面上位置时，P₀为其声源信号，在没有反射的自由声场中的格林函数为：

则各麦克风传声器接收的声压信号为：

b)计算信号到达相邻麦克风传声器的时延；