[发明专利]基于麦克风阵列的电抗器声信号提取方法、系统及装置

说明书

本发明公开的基于麦克风阵列的电抗器声信号提取方法、系统及装置，属于变电站噪声信号测量领域，包括以下步骤：通过麦克风阵列采集目标电抗器的第一初始声信号，第一初始声信号用于通过消除第一初始声信号的非同向噪声和同向噪声，获取电抗器声信号；通过基于掩蔽函数的波束形成算法消除非同向噪声；利用基于K‑DPC聚类算法的欠定盲源分离算法，消除同向噪声，生成电抗器声信号；本发明通过麦克风阵列以及与麦克风阵列连接的多通道声音采集器获取第一初始声信号，并通过电抗器声信号提取方法，获取电抗器声信号；具备了从复杂的变电站环境内准确分离目标电抗器噪声的特点。

技术领域

本发明涉及变电站噪声信号测量领域，具体而言，涉及基于麦克风阵列的电抗器声信号提取方法、系统及装置。

背景技术

特高压并联电抗器是特高压远距离输变电网中的核心设备之一，具有调整无功、限制过电压、快速切断电弧和稳定电网稳定等诸多功能。特高压并联电抗器运行中的状态检测对于保障设备乃至特高压输电网的安全都至关重要。基于声信号的在状态检测技术具有成本低、无接触等优点，是在运行条件开展特高压并联电抗器状态检测的可行手段，但在变电站等声环境复杂场景下存在着噪声干扰较大，非目标电抗器与目标电抗器声信号高度相似等问题，导致目标电抗器声信号难以准确提取。因此，研究以变电站内多台特高压电抗器为主体，针对单一目标电抗器的混合噪声采集和分离技术，对特高压并联电抗器的状态监测具有重要意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的提出基于麦克风阵列的电抗器声信号提取方法，具有能够从复杂的变电站环境内准确分离目标电抗器噪声的特点。

为了实现上述技术目的，本申请提供了基于麦克风阵列的电抗器声信号提取方法，包括以下步骤：

通过麦克风阵列采集目标电抗器的第一初始声信号，第一初始声信号用于通过消除第一初始声信号的非同向噪声和同向噪声，获取电抗器声信号；

通过基于掩蔽函数的波束形成算法消除非同向噪声；

利用基于K-DPC聚类算法的欠定盲源分离算法，消除同向噪声，生成电抗器声信号。

优选地，在通过采集第一初始声信号的过程中，麦克风阵列由至少9个麦克风组成，每个麦克风分别与多通道声音采集器连接；

目标电抗器相邻设置有1-2个非目标电抗器；

目标电抗器和每个非目标电抗器之间设置有防火墙；

多通道声音采集器用于采集第一初始声信号，以及非目标电抗器的第二初始声信号。

优选地，在消除非同向噪声的过程中，基于掩蔽函数的波束形成算法包括以下步骤：

测量目标电抗器与非目标电抗器到麦克风阵列中心的方向角，获取掩蔽区的方向角区间；

根据麦克风阵列的麦克风个数，获取指向系数；

根据方向角区间，获取掩蔽区中心方向角以及掩蔽区中心方向角的对侧方向角，并根据指向系数，构造掩蔽图；

通过麦克风阵列，采集第一初始声信号和第二初始声信号，采用掩盖图处理第一初始声信号和第二初始声信号，用于消除非同向噪声。

优选地，在获取掩蔽区中心方向角的对侧方向角的过程中，对侧方向角用于表示将掩蔽区中心方向角翻转180°后得到的方向角。

优选地，在采集第一初始声信号和第二初始声信号的过程中，麦克风阵列分别与目标电抗器和非目标电抗器的位置保持不变。

优选地，在消除同向噪声的过程中，基于K-DPC聚类算法的欠定盲源分离算法，包括以下步骤：

采用短时傅里叶变化将第一初始声信号由时域信号变换到时频域信号；