Page 73 - 《应用声学》2022年第3期
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第 41 卷 第 3 期           季怡萍等: 基于压缩感知估计的 GIS 击穿放电定位方法研究                                       395








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                         (a) MUSICካข                    (b) CS-DOAካข                  (c) CSP-DOAካข
                                                    图 9  可视化定位结果
                                                Fig. 9 Visual positioning results

                 图9 为击穿位置的可视化结果,CS-DOA 算法、                     方位坐标误差与俯仰坐标误差分别达到了 0.42 m
             MUSIC 算法的定位精度要低于本文算法,并且                           与 0.43 m。多次试验结果均显示 CSP-DOA 算法的
             MUSIC 算法识别结果中还出现了虚像干扰,CS 算                        定位精度高于CS-DOA及MUSIC算法。
             法的虚像拟制能力要更好,说明了 CSP-DOA 算法
             在复杂环境下将会有更好的定位效果。                                 4 结论
                 为了对算法性能进一步对比分析,试验中以传
                                                                   本文将基于传声器阵列的空间谱估计技术应
             声器阵列中心为坐标原点建立了空间直角坐标系,
                                                               用于 GIS 耐压试验中的击穿位置识别,针对经典谱
             如图 10 所示,移动阵列测点,在不同位置得到精确
                                                               估计算法对噪声敏感,难以在低信噪比环境中有效
             的放电位置坐标 (x, y, z),其中 x 为方位坐标,y 为
                                                               地进行 DOA 估计的问题,结合极化内插技术提出
             俯仰坐标位置,z 为测点离击穿位置的距离。表1 为
                                                               了一种基于 CS 技术的空间谱估计方法 CSP-DOA
             5 次试验的定位结果,CSP-DOA 算法的方位坐标
                                                               算法。该方法基于 GIS 故障点的稀疏特性,建立了
             误差最大为 0.13 m,俯仰坐标误差最大为 0.09 m;
                                                               传声器阵列信号的稀疏表示,实现了复杂环境中的
             CS-DOA 算法最大方位坐标误差与俯仰坐标误差
                                                               DOA 角估计。仿真分析与试验结果均表明,CSP-
             分别为 0.29 m 与 0.23 m;而 MUSIC 算法的最大
                                                               DOA 算法可以实现 GIS 击穿位置的确定,并且与
                           y                                   CS-DOA算法、经典的DOA估计方法MUSIC相比,
                                                               CSP-DOA 方法可以在复杂环境中实现更高的估计
                                                               精度。

                        O
                                               z                              参 考 文        献
                             x                                   [1] 刘振亚. 特高压交直流电网 [M]. 北京: 中国电力出版社,
                       ͜ܦ٨᫼ѵ᭧       ᜂ฾᭧                            2013.
                                                                 [2] 孔庆文, 邵晓东, 王东阳. 基于特高压 GIS 设备的状态评估
                        图 10  传声器阵列测试示意图
                                                                   及检修策略的研究 [J]. 自动化与仪器仪表, 2018, 230(12):
              Fig. 10 Schematic diagram of microphone array test
                                                                   47–49.
                                                                   Kong Qingwen, Shao Xiaodong, Wang Dongyang. Re-
                           表 1   定位结果对比
                                                                   search on condition evaluation and maintenance strategy
               Table 1 Comparison of positioning results
                                                                   of UHV GIS equipment[J]. Automation and Instrumenta-
                                                                   tion, 2018, 230(12): 47–49.
             试验 真实位 击穿电                定位结果/m
                                                                 [3] 黄和燕, 吴德贯, 夏辉, 等. GIL 设备超声波局放信号异常的
             次数   置/m   压/kV   MUSIC    CS-DOA    CSP-DOA
                                                                   诊断与分析 [J]. 高压电器, 2017, 53(12): 241–246.
              1  (1,1.7,3)  79  (0.72,1.36,3) (1.28,1.83,3) (1.02,1.76,3)  Huang Heyan, Wu Deguan, Xia Hui, et al. Diagnosis and
              2  (2,1.7,3)  87  (1.58,1.32,3) (1.79,1.93,3) (1.87,1.79,3)  analysis of abnormal ultrasonic partial discharge signal of
              3  (3,2,3)  83  (2.66,1.57,3) (2.81,2.08,3) (2.91,2.09,3)  GIL equipment[J]. High Voltage Apparatus, 2017, 53(12):
              4  (1,2,5)  85  (0.76,1.68,5) (0.90,2.13,5) (0.91,2.08,5)  241–246.
                                                                 [4] 孙泽明, 庞培川, 张芊, 等. 基于可听声波的 GIS 击穿点定位
              5  (2,2,5)  83  (1.62,1.55,5) (2.29,2.18,5) (2.11,2.08,5)
                                                                   方法 [J]. 西安交通大学学报, 2018, 52(10): 88–94, 109.
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