[发明专利]基于最优宽带波束形成的大型电抗器故障检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于最优宽带波束形成的大型电抗器故障检测方法，其特征在于，包括：

在电抗器外部设置麦克风阵列；

利用麦克风阵列采用近场宽带波束形成方法对工作中的电抗器进行扫描，将接收信号与最优波束加权系数相结合，计算电抗器的声音强度图像或声音能量图像；所述最优波束加权系数通过求解多目标的约束方程得到；

比较预设正常工作情况下与检测时的声音强度图像或声音能量图像，根据比较结果判断电抗器是否存在故障，并在判定发生故障时，发出预警；

其中，将接收信号与最优波束加权系数相结合，计算电抗器的声音强度图像或声音能量图像的方式包括：

在一个统计时段T内，对于第l个子段的阵列接收信号，在第i个子带的频率f_i上，在X轴和Y轴进行的每一个幅度加权，将加权矩阵转化为多目标求解的问题：

其中，|| ||_∞表示矩阵或者向量的无穷范数，r₀表示期望信号方向到参考阵元的距离，r_SL表示波束旁瓣方向到参考阵元的距离的集合，r_NL表示波束零陷方向到参考阵元的距离的集合，r₁、r₂各自为集合r_SL、r_NL中的任一元素；a(f_i,r₀),a(f_i,r₁),a(f_i,r₂)，表示第i个频带上不同指标对应的导向矢量，ξ_l，l＝1,2为附加的约束条件，通过求解上述多目标的约束方程，得到约束条件下最优波束加权系数；

令其中vec表示矩阵或者向量的拉直运算；对于第l个子段的阵列接收信号，在第i个子带的频率f_i上，计算声音强度图像的公式为：其中| |表示复数的取模，表示的共轭转置；在一个统计时段T内，在(x,y)坐标上的声音强度图像q_(x,y)为各子段各子带频率的声音强度之和，其表达式为在一个统计时段T内，阵列扫描电抗器的完整角度区域获得的电抗器声音强度图像为：

在一个统计时段T内，在(x,y)坐标上的声音能量图像为各子段各子带频率的声音强度之和，其表达式为在一个统计时段T内，阵列扫描电抗器的完整角度区域获得的电抗器声音能量图像为：

其中，下标X,Y为完整角度区域中麦克风阵列在X轴和Y轴获取所有信号的数量大小；

基于上述原理，通过步进扫描的方位角和俯仰角Δθ的方式实时获取电抗器工作时的声音强度图像或者声音能量图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于最优宽带波束形成的大型电抗器故障检测方法，其特征在于，所述在电抗器外部设置麦克风阵列，包括：

麦克风阵列平面与电抗器表面之间的距离为R，将M×N个麦克风按照X轴方向间隔d₁，Y轴方向间隔d₂进行放置，最终形成[(M-1)×d₁]×[(N-1)×d₂]大小的均匀面阵，其中坐标为(0，0)的阵元作为参考阵元。