一种基于相位补偿的CLCC换流器异频振动感知方法及系统与流程

本发明涉及clcc换流器状态感知的，更具体地，涉及一种基于相位补偿的clcc换流器异频振动感知方法及系统。

背景技术：

1、特高压直流输电技术具有输送距离长、运行方式灵活、经济高效等诸多优点，已成为新能源外送的重要手段，其中高压直流换流阀的状态直接影响到电网安全和能源送出消纳能力。clcc（controllable line-commutated converter，可控换相换流阀）换流器是一种新型直流输电换流装置，与传统的lcc（line-commutated converter，换相换流阀）换流器相比，clcc可控换相换流器既包含半控型晶闸管也包含全控型器件，增加了辅助支路，导致换流器包含的开关器件数目增加，开关器件的触控策略相比lcc换流器更为复杂，其可靠性相比传统lcc换流器面临更大的困难，容易发生异频振动等故障情况。换流阀开通和关断时，换流器承受高频脉冲电压，在机械应力的长期循环疲劳持续作用下，易产生内部微小缺陷，进而出现机械结构松动、水管振动磨损和加速老化失效等问题。有必要对clcc换流器的异频振动进行有效感知。

2、为了及时获取clcc换流器的异频振动情况，通常采用传声阵列来进行振动源的识别和定位，或由巡检人员进行人工巡检，但上述方式分别存在如下的技术问题：传声阵列采用数百个微型麦克风阵列，能够对振动源进行定位和识别。然而clcc换流器本身开断具有固定的频率，产生的振动信号频率与基频和高次谐波密切相关，异频振动的频率往往和本身开断产生的振动频率相似，难以通过滤波等信号处理手段区分。此外，clcc换流站巡视走廊狭窄，巡检人员活动范围有限，而clcc换流站中存在换流变压器、平波电抗器、滤波器组的电容器和电抗器、阀冷却风扇（冷却塔）等多个噪声源，导致clcc换流器异频振动感知噪声干扰大，现有的测量方式难以通过躲避噪声源的方式对异频振动信号进行无噪声的感知。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于传声阵列相位补偿的clcc换流器异频振动感知方法，能够解决现有clcc换流器异频振动感知方法易受干扰的技术问题。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、一种基于相位补偿的clcc换流器异频振动感知方法，包括如下步骤：

4、步骤1，构建传声阵列对clcc换流器进行初次测量，得到测量信号；

5、步骤2，基于测量信号对clcc换流器开关基频和谐波引起的噪声源进行定位，并计算噪声源与初次测量点之间的距离；

6、步骤3，根据clcc换流器开关基频和谐波频率以及声速计算90度相移对应的位移；

7、步骤4，通过基频和谐波频率计算获得的90度相移对应的位移，取得到的各位移的最小公倍数作为二次和三次测量的偏移位移，在巡视走廊上根据偏移位移得到二次测量点和三次测量点；

8、步骤5，测量二次测量点的声波信号和三次测量点的声波信号，对二次测量点的声波信号和三次测量点的声波信号进行求和得到异频振动信号。

9、优选地，所述步骤1中，利用微型麦克风在同一平面上按规律布置构成传声阵列，按规律布置构成传声阵列包括令传声阵列的分布形式为矩阵式或渐开线式。

10、优选地，所述步骤2中，对噪声源进行定位具体包括：

11、设步骤1中传声阵列中第i个麦克风接收到的信号为，其经过傅里叶变换得到的傅里叶变换后的频域信号为；

12、对傅里叶变换后的频域信号进行滤波和延迟处理，再对处理后的每个信号求和计算总功率；

13、对各个阵元的延迟补偿进行控制，引导波束对空间内进行搜索，对搜索点的波束功率进行计算，当波束功率值最大时，对应的位置为噪声源的位置。

14、优选地，所求的噪声源位置满足：

15、，

16、式中，为传声阵列接收到的信号总功率，满足：

17、，

18、式中，表示对得到的所有傅里叶变换后的频域信号进行求和：

19、，

20、式中，为第i个滤波器函数，为延迟，n为传声阵列中的麦克风总数。

21、优选地，所述步骤3中，90度相移对应的位移的计算式如下：

22、，

23、其中，为声速，取值为340m/s，为clcc换流器开关基频或谐波频率，计算后分别得到基频和谐波频率的90度相移对应的位移。

24、优选地，进行90度相移对应的位移计算时，谐波频率取6次谐波谐波频率和12次谐波频率。

25、优选地，所述步骤4中，根据偏移位移s和初次测量点a选取二次测量点b和三次测量点c具体包括：

26、二次测量点b和三次测量点c与初次测量点a在相对于噪声源o的同一侧，且满足ob=d0-s，oc=d0+s，二次测量点b和三次测量点c分别位于初次测量点a的两侧。

27、优选地，ob长度应当满足大于o点与巡视走廊之间的最短距离；

28、若出现ob长度等于o点与巡视走廊之间的最短距离时，则返回步骤1，移动位置重新选取第一次测量点a点。

29、优选地，所述步骤4中，设二次测量点的声波信号和三次测量点的声波信号分别为d1、d2，则异频振动信号d=d1+d2。

30、本发明还提供了一种基于相位补偿的clcc换流器异频振动感知系统，包括：传声阵列模块、噪声源定位模块、位移计算模块、测量点定位模块、信号计算模块；

31、传声阵列模块包括由微型麦克风在同一平面上按规律布置构成的传声阵列，用于对clcc换流器进行初次测量；

32、噪声源定位模块采用波束成形方法对clcc换流器开关基频和谐波引起的噪声源进行定位；

33、位移计算模块用于计算噪声源与初次测量点之间的距离，并根据clcc换流器开关基频和谐波频率以及声速计算90度相移对应的位移；

34、测量点定位模块根据计算模块得到的位移结果，在巡视走廊上定位得到二次测量点和三次测量点；

35、信号计算模块通过测量二次测量点和三次测量点的声波信号，将测量的声波信号进行求和得到异频振动信号。

36、本发明还提供了一种终端，包括处理器及存储介质；

37、所述存储介质用于存储指令；

38、所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行所述基于相位补偿的clcc换流器异频振动感知方法的步骤。

39、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述基于相位补偿的clcc换流器异频振动感知方法的步骤。

40、与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：本发明提出一种基于传声阵列相位补偿的clcc换流器异频振动感知方法，在初次测量点通过波束成形方法对噪声源进行定位，以噪声源为原点，根据clcc换流器开关基频和谐波频率求取90度相位的位移最大距离，根据巡视走廊的实际走向，在测量点和噪声源距离的基础上在初次测量点前进和后退方向移动相应距离，进行二次和三次测量，使得二次和三次测量的噪声信号相位相差180度，对二次和三次测量结果求和以进行相位补偿，从而消除噪声的影响，使得异频振动信号从噪声中提取出来。