传声器阵列优化方法、设备、电子终端及存储介质与流程

本发明涉及电力设备异响检测和定位，具体地说是一种用于监测gis异响的传声器阵列优化方法、设备、电子终端及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、气体绝缘金属封闭设备(gis)以其具有高电压、大电流、结构紧凑、布置方式灵活、稳定运行、使用寿命长、技术指标优越且不受外界影响等优点，已经广泛地应用在国内外电力系统中。气体绝缘金属封闭设备(gis)在出现故障时往往会有异响产生，如果故障不能及时被发现和解决，可能回酿成严重的安全事故。

2、对于由于机械缺陷所引起的设备异响进行检测和定位，显然最为有效的方法是直接测量声学信号，但是由于变电站现场环境噪声十分复杂，异响也会被设备的背景噪声所淹没，很难通过人耳或单独的声学传感器进行异响的捕捉及定位。对于电力设备异响进行检测和定位，牵扯到声源识别的方法，需要用到传声器阵列(声学阵列)来对声源定位，传声器阵列的相关参数，注入传声器阵列的尺寸大小、阵元的间距布置等相关参数对声源定位的结果会有很大的影响，因此，有必要对gis所用的传声器阵列进行优化设计，提高传声器阵列的监测效果。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于监测gis异响的传声器阵列优化方法、设备、电子终端及计算机可读存储介质，对声学传声器阵列进行优化设计，以提高传声器阵列的监测效果。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明采用如下的技术方案：一种用于监测gis异响的传声器阵列优化方法，其包括如下步骤：

3、1)对传声器阵列模型进行简化处理；

4、2)对传声器阵列进行优化处理，得出优化的传声器阵列模型；

5、3)将预先收集的gis典型的异响声学信号参数、gis的声学监测距离、方位参数输入至经优化的传声器阵列模型中，对传声器阵列模型的性能进行仿真分析，并对阵列响应图谱中的主瓣和旁瓣参数进行评价；

6、4)若步骤3)评价结果不达标，则重复步骤1)至步骤3)；若步骤3)评价结果达标，则输出传声器阵列模型参数并结束。

7、优选地，所述步骤1)包括：

8、1.1)初始化传声器阵列圆环半径范围：限定传声器阵列相邻两圆环最小半径间隔为ρmin，设定圆环数量为m1，得出传声器阵列模型的半径范围；

9、1.2)初始化传声器阵列阵元间隔范围：限定传声器阵列各圆环的相邻阵元间隔最小间距dmin，对各圆环生成新的阵元个体过程中，设定阵元在圆环上的数量为m2，得出传声器阵列模型的阵元间隔范围。

10、优选地，所述步骤2)包括：

11、2.1)初始化种群：对各传声器阵列圆环半径或/和各圆环上的阵元间隔的参数进行初始化并产生相应的目标矢量和变异矢量；

12、2.2)交叉：对各传声器阵列圆环半径或/和各圆环上的阵元间隔的目标矢量和变异矢量进行二项交叉获得试验矢量；

13、2.3)边界条件处理。

14、优选地，所述步骤3)中对阵列响应图谱中的主瓣和旁瓣参数进行评价包括：对主瓣的宽度和幅值的评价、对旁瓣的宽度和幅值的评价。

15、优选地，所述步骤3)中的gis典型的异响声学信号参数包括声源频率、信噪比。

16、优选地，所述gis典型的异响声学信号参数还包括屏蔽罩松动、触头松动、螺栓松动、内部异物及变压器噪声异响模式的声学信号参数。

17、优选地，在所述步骤4)中，若前后两次重复步骤1)至步骤3)所得的评价结果差值在设定范围内，则输出传声器阵列模型参数并结束。

18、与本发明的一种用于监测gis异响的传声器阵列优化方法相应地，本发明还提供一种传声器阵列优化设备，其用于实现上述的用于监测gis异响的传声器阵列优化方法。

19、与本发明的一种用于监测gis异响的传声器阵列优化方法相应地，本发明还提供一种电子终端，包括存储单元和处理单元，所述存储单元用于存储预先收集的gis典型的异响声学信号参数，所述处理单元用于执行上述技术方案所述的步骤1)至步骤4)，所述存储单元还用于存储处理单元输出的传声器阵列模型参数。

20、与本发明的一种用于监测gis异响的传声器阵列优化方法相应地，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述技术方案所述的用于监测gis异响的传声器阵列优化方法。

21、如上所述，本发明的一种用于监测gis异响的传声器阵列优化方法，具有以下有益效果：使用预先收集的gis典型的异响声学信号参数、gis的声学监测距离、方位参数输入至经优化的传声器阵列模型中，对传声器阵列模型的性能进行仿真分析，并对阵列响应图谱中的主瓣和旁瓣参数进行评价；根据评价结果判断是否迭代优化传声器阵列模型，直至达到理想的结果再输出传声器阵列模型参数。由于预先收集的gis典型的异响声学信号参数、gis的声学监测距离、方位参数都是根据gis实际运行数据得出，具有很强的实际针对性，这样就能够使得最终优化出的传声器阵列模型适宜于gis电站设备的异响监测，具有很强的针对性，能够提高监测效果。

22、本发明的一种用于监测gis异响的传声器阵列优化设备、电子终端、计算机可读存储介质用于执行本发明的一种用于监测gis异响的传声器阵列优化方法，当然也具有上述有益效果，此处不再赘述。

技术特征：

1.传声器阵列优化方法，其特征是，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的传声器阵列优化方法，其特征是，所述步骤1)包括：

3.如权利要求1所述的传声器阵列优化方法，其特征是，所述步骤2)包括：

4.如权利要求1所述的传声器阵列优化方法，其特征是，所述步骤3)中对阵列响应图谱中的主瓣和旁瓣参数进行评价包括：对主瓣的宽度和幅值的评价及对旁瓣的宽度和幅值的评价。

5.如权利要求1所述的传声器阵列优化方法，其特征是，所述步骤3)中的gis典型的异响声学信号参数包括声源频率和信噪比。

6.如权利要求1所述的传声器阵列优化方法，其特征是，所述gis典型异响的声学信号参数包括屏蔽罩松动、触头松动、螺栓松动、内部异物及变压器噪声异响模式的声学信号参数。

7.如权利要求1所述的传声器阵列优化方法，其特征是，在所述步骤4)中，若前后两次重复步骤1)至步骤3)所得的评价结果差值在设定范围内，则输出传声器阵列模型参数并结束。

8.传声器阵列优化设备，其特征是，其用于实现权利要求1-7任一项所述的传声器阵列优化方法。

9.一种电子终端，包括存储单元和处理单元，其特征是，所述存储单元用于存储预先收集的gis典型的异响声学信号参数，所述处理单元用于执行权利要求1所述的步骤1)至步骤4)，所述存储单元还用于存储处理单元输出的传声器阵列模型参数。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述的传声器阵列优化方法。

技术总结
本发明公开了一种传声器阵列优化方法、设备、电子终端及存储介质。本发明的传声器阵列优化方法采用如下的技术方案：将预先收集的GIS典型的异响声学信号参数、GIS的声学监测距离及方位参数输入至经优化的传声器阵列模型中，对传声器阵列模型的性能进行仿真分析，并对阵列响应图谱中的主瓣和旁瓣参数进行评价；根据评价结果判断是否迭代优化传声器阵列模型，直至达到理想的结果再输出传声器阵列模型参数。由于预先收集的GIS典型的异响声学信号参数、GIS的声学监测距离及方位参数都是根据GIS实际运行数据得出，具有很强的实际针对性，能够使得最终优化出的传声器阵列模型适宜于GIS电站设备的异响监测，具有很强的针对性，能够提高监测效果。

技术研发人员：赵琳,金涌涛,王劭鹤,杨勇,郑文哲,邵先军,董雪松,陈孝信,王枭,何坚,李文博,赵璐旻,李泽宇,梁苏宁,张恬波
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15