[发明专利]一种基于声振结合的变压器噪声源定位方法、系统和装置

说明书

本发明公开的一种基于声振结合的变压器噪声源定位方法、系统和装置，根据振动信号和声波信号，分别通过时延估计噪声源定位算法、延时求和波束形成噪声源定位算法和基于遗传MUSIC噪声源定位算法，分别计算噪声源的三个方位角，本发明结合声音信号和振动信号的优点，以受外界干扰较小的振动信号作为变压器噪声源定位的基准触发信号，通过噪声阵列传感器采集声音信号，综合采用多种定位算法对噪声源进行定位，不仅能准确估计时延、确定噪声源的位置，提高定位精度，还能提高变压器噪声检测水准，更加有效的利用噪声信号评估变压器的运行状态，确保变压器的安全稳定运行。

技术领域

本发明属于噪声源定位的技术领域，具体涉及一种基于声振结合的变压器噪声源定位方法、系统和装置。

背景技术

近年来随着电力事业的发展，变压器噪声振动所带来的危害越来越多地受到人们的关注，作为一种机械波，变压器噪声是设备机械振动通过弹性媒质向外界传播的结果，噪声中蕴含变压器工作状态的重要信息。通过采集变压器的噪声信号，并对噪声信号进行时域、频域处理，可以得出变压器的工作状态，并且能够很好地反映变压器铁芯松动、绕组松散、铁芯接地等故障。现阶段我国的变压器振动噪声故障监测还处于起步阶段，且由于变压器内部结构复杂，理论计算很难准确分析噪声的产生及传播规律。

变压器常规检修过程是采用人耳来分别噪声，可靠性较低，现有的噪声研究还停留在测量声压级、频谱阶段，对采集到的声音信号进行时、频处理，这些研究远不能满足深入了解变压器振动噪声传播机理、进一步降低变压器噪声的需求。

传统的变压器噪声源定位方法为：基于波束形成定位、基于到达时间差定位和基于高分辨率谱估计定位；由于变压器内部结构及现场应用环境复杂，对于传统单一的定位方法，其定位精度很难得到保证；在真实变压器上开展噪声源定位，由于变压器内部复杂结构、振动噪声信号传播机理的复杂性以及环境噪声等因素均不利于传播时间值的准确测量，导致现有定位方法在时延估计方面存在一定的误差，容易造成噪声源定位精度变低，甚至出现定位失败的现象。因此，为了更好的实现变压器噪声源的定位，提出一种时延估计准确，定位精度高的变压器噪声源定位方法，具有非常重要的意义。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种时延估计准确、定位精度高，且基于声振结合的变压器噪声源定位方法、系统和装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于声振结合的变压器噪声源定位方法，包括：

S101、采集设置在变压器外壳上的振动传感器的振动信号；

S102、采集设置在变压器外的噪声阵列传感器的声波信号；

S103、根据振动信号和声波信号，分别通过时延估计噪声源定位算法、延时求和波束形成噪声源定位算法和基于遗传MUSIC噪声源定位算法，分别计算噪声源的三个方位角；

S104、根据计算得到的三个方位角分别赋予不同的权重并进行加权和，得到最终噪声源的方位角。

优选地，所述通过时延估计噪声源定位算法计算噪声源的方位角，具体包括：

S1051、计算噪声传感器阵列采集到的声波信号与振动传感器采集到的振动信号的时间差t_i；

S1052、建立空间直角坐标系，定义待定位的噪声源坐标为P(x,y,z)，R_i表示噪声源到噪声传感器Z_i的距离，t_ij表示噪声源到噪声传感器Z_i与噪声传感器Z_j之间的时延，R表示噪声源到坐标原点的距离，θ(0°,90°)表示噪声源到坐标原点的俯仰角，φ₁(0°,360°)表示噪声源到坐标原点的方位角，L为噪声源到噪声传感器阵列中心的距离，v为变压器内等值声速；