電氣設備局部放電超聲陣列定位

內容簡介

《電氣設備局部放電超聲陣列定位》電氣設備局部再檔遙晚放電超聲陣列定位是高壓電器設備故障檢測的重要手段。採用超聲陣列感測器接收局部放電所產生的超聲信號，對接收到的信號採用陣列處理技術可以實現對局部放電超聲信號的去噪、聚焦、局部放電源個數估計、信號波達方向估計以及局部放電源的定位等。該方法的檢測成功率和定位精度較高，具有很好的發展前全催景。

本書共分為6章，主要內容包括單局部放電源的測向與定位、多局部放電源的測向與定位、超聲陣列信號的去噪、實驗研究、感測器陣列的最佳化設計等。本書全面介紹局部放電超聲陣列定位經典理論的同時，引入了zui新的科研成果（如FastDOA測向方法、基追蹤去噪等），同時介紹了陣列感測器的研製及陣列的稀疏最佳化設計等內容。

作者簡介

謝慶，現擔任華北電力大學電力工程系電工教研室副主任、黨支部書記、碩士研究生導師，新能源與電力系統國家重點實驗室、輸變電設備及防禦河北省重點實驗室、電工實驗河北省示範中心青雅鑽院年骨幹成員。

圖書目錄

前言

第1章概述 1

1.1 電氣設備局部放電定位檢測的重要意義 1

1.2 電氣設備局部放電定位的主要方法 2

1.2.1 電氣定位法 2

1.2.2 光定位法 3

1.2.3 X射線激勵定位法 3

1.2.4 紅外檢測法 3

1.2.5 無線電干擾電壓法 4

1.2.6 化學檢測法 4

1.2.7 超高頻定位法 4

1.2.8 超音波定位法 5

1.3 陣列信號處理技術 7

1.3.1 陣列信號處理技術的興起與發展 7

1.3.2 陣列信號的數學模型 8

1.3.3 陣列感測器簡介 10

1.3.4 陣列信號處理算法 14

第 2 章單局放源的超聲陣列測向與定位方法 16

2.1 窄帶陣列信號測向原理及基本算法 16

2.1.1 測向原理 16

2.1.2延遲—相加法 17

2.1.3 Capon最小方差法 18

2.1.4 MUSIC算法 19

2.1.5求根MUSIC算法 20

2.1.6 ESPRIT算法 21

2.1.7 基於稀疏分解的DOA估計算法 22

2.1.8 FastDOA算法 24

2.1.9改進FastDOA算法 25

2.2 基於圓環陣的窄帶局放超聲陣列信號測向 26

2.2.1 相位模式激勵算法的原理 26

2.2.2 基於改進FastDOA的圓環促頸頌局放超聲信號測向仿真研究 27

2.3 寬頻局放超聲陣列信號聚焦 30

2.3.1 聚焦套滲煉的必要性分析 30

2.3.2 聚焦處理的原理及算法 30

2.3.3 RSS算法套用於寬頻局放超聲陣列信號測向研究 38

2.3.4 CF算法套用於寬頻局放超聲陣列信號測向研究 40

2.4 單局放源的超聲陣列定位方法 42

2.4.1 基於雙平台測向線交叉原理的局放超聲幾何定位算法 42

2.4.2 基於雙平台異面直線公垂線中點原理的局放超聲幾何定位算法 45

2.4.3 基於多平台全局搜尋原理的局放超聲幾何定位算法 46

2.4.4 基於測向線最小切球球心原理的局放超聲幾何定位算法 48

2.4.5 仿真研究 49

第 3 章多局放源的超聲陣列測向定位方法 51

3.1 局放源的個數辨識方法 51

3.1.1 必要性分析 51

3.1.2 信號源個數辨識方法 51

3.1.3 仿真研究 57

3.2 多局放源定位方法 59

3.2.1 定位原理 59

3.2.2 仿真研究 60

第 4 章局部放電超聲陣列信號去噪方法 62

4.1 局部放電信號去噪的研究現狀 62

4.1.1 單通道局部放電超聲信號的去噪方法研究現狀 62

4.1.2 局部放電超聲陣列信號的去噪方法研究現狀 63

4.2 局部放電超音波信號的去噪性能評價 64

4.2.1 基於源信號波形相似性的評價方法 64

4.2.2 基於陣列流型相位差畸變的評價方法 65

4.2.3 基於陣列觀測信號信噪比的評價方法 66

4.3 基於獨立分量分析的局部放電超聲陣列信號去噪方法 67

4.3.1 獨立分量分析的基本理論殃拜斷白 67

4.3.2 基於快速獨立分量分析的去噪仿真研究 69

4.3.3 基於參考獨立分量分析的去噪仿真研究 76

4.4 基於稀疏分解理論的局部放電超聲陣列信號去噪方法 82

4.4.1 稀疏分解理論基本知識 82

4.4.2 過完備原子庫 84

4.4.3 基於基追蹤算法的去噪仿真研究 85

4.4.4 基於匹配追蹤算法的去噪仿真研究 90

4.5 分析比較 95

第 5 章基於圓環戒判籃形超聲陣列的局放定位實驗系統及實驗研究 97

5.1 圓環形超聲陣列感測器陣元的設計、研製與性能測試 97

5.1.1 圓環形局部放電超聲陣列感測器陣元的設計與研製 97

5.1.2 局部放電超聲陣列感測器陣元的性能測試 102

5.2 超聲陣列感測器裝配體的設計與研製 105

5.2.1 超聲陣列感測器裝配體的原理及優點 106

5.2.2 圓環形超聲陣列感測器裝配體的設計與研製 106

5.3 圓環形超聲陣列感測器 108

5.4 實驗系統簡介 108

5.4.1 硬體系統 108

5.4.2 軟體系統 111

5.5 實驗研究 114

5.5.1 單局部放電源超聲陣列定位實驗 114

5.5.2 多局部放電源超聲陣列定位實驗 124

5.5.3 誤差分析 131

第 6 章局部放電超聲陣列感測器的最佳化設計 132

6.1簡介132

6.1.1 局部放電超聲陣列感測器最佳化設計的目的及意義 132

6.1.2 局部放電超聲陣列感測器稀疏設計的可行性分析 133

6.2 局部放電超聲陣列感測器聲學性能定量評價方法 134

6.2.1 多類型陣列感測器指向性函式的推導 134

6.2.2 三維指向性圖的定性分析 137

6.2.3 局部放電超聲陣列感測器聲學性能的定量評價 139

6.2.4 仿真研究 143

6.2.5 實驗驗證 146

6.3 基於聲學性能定量評價的局部放電超聲陣列感測器稀疏設計 154

6.3.1 各種陣列感測器在不同稀疏結構下的指向性函式表達式 154

6.3.2 混沌猴群算法原理簡介 155

6.3.3 局部放電超聲陣列感測器的稀疏設計方法步驟 157

6.3.4 不同陣列結構相同陣元個數下最優稀疏結構的確定 157

6.3.5 仿真研究 159

6.3.6 實驗驗證 163

參考文獻 169

索引|

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