留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

广义互相关电晕放电辐射信号时延估计方法

胡小锋 刘卫东 王雷 魏明 张悦

胡小锋, 刘卫东, 王雷, 等. 广义互相关电晕放电辐射信号时延估计方法[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 013201. doi: 10.11884/HPLPB201830.170270
引用本文: 胡小锋, 刘卫东, 王雷, 等. 广义互相关电晕放电辐射信号时延估计方法[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 013201. doi: 10.11884/HPLPB201830.170270
Hu Xiaofeng, Liu Weidong, Wang Lei, et al. Time-delay estimation of corona discharge radiation signal based on generalized cross correlation[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 013201. doi: 10.11884/HPLPB201830.170270
Citation: Hu Xiaofeng, Liu Weidong, Wang Lei, et al. Time-delay estimation of corona discharge radiation signal based on generalized cross correlation[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 013201. doi: 10.11884/HPLPB201830.170270

广义互相关电晕放电辐射信号时延估计方法

doi: 10.11884/HPLPB201830.170270
基金项目: 

国家自然科学基金面上项目 51777213

详细信息
    作者简介:

    胡小锋(1977—), 男, 博士, 副教授, 主要从事静电与电磁测试技术研究;snowfox2270@163.com

  • 中图分类号: TN911.23

Time-delay estimation of corona discharge radiation signal based on generalized cross correlation

  • 摘要: 电晕放电等辐射源定位多采用基于时延估计的时差定位方法实现的,在现场条件下,各种背景噪声和干扰对时延估计精度造成影响。在分析国内外研究动态的基础上,针对基本互相关时延估计存在的分辨率低、稳健性不高等局限性,研究基于广义互相关的时延估计算法,并且通过采用不同的权值函数进行仿真比较和实验验证,寻找适用于电晕放电辐射信号时延估计的方法。研究表明:基于Hassab-Boucher (HB)加权的广义互相关时延估计方法对实际测试环境中存在的周期性干扰具有较好的抑制效果,时延估计误差达4.5%,精度较高,在实际的工程应用中用于对电晕放电信号进行时延估计和远距离定位是可行的。
  • 图  1  广义互相关时延估计流程

    Figure  1.  Time-delay estimation process based on generalized cross correlation

    图  2  两路仿真实测信号

    Figure  2.  Two simulation signals

    图  3  基本互相关法(CC)时延估计结果(τ=199 ns)

    Figure  3.  Time-delay of CC estimation(τ=199 ns)

    图  4  GCC-Roth法时延估计结果(τ=201 ns)

    Figure  4.  Time-delay of GCC-Roth estimation(τ=201 ns)

    图  5  GCC-Scot法时延估计结果(τ=200.4 ns)

    Figure  5.  Time-delay of GCC-Scot estimation(τ=200.4 ns)

    图  6  GCC-Phat法时延估计结果(τ=200.6 ns)

    Figure  6.  Time-delay of GCC-Phat estimation(τ=200.6 ns)

    图  7  GCC-HB法时延估计结果(τ=200 ns)

    Figure  7.  Time-delay of GCC-HB estimation(τ=200 ns)

    图  8  实验设置

    Figure  8.  Experimental setup

    图  9  两路实测电晕放电辐射信号

    Figure  9.  Two measurement signals

    图  10  基本互相关法(CC)时延估计结果(τ=25.6 ns)

    Figure  10.  Time-delay of CC estimation(τ=25.6 ns)

    图  11  GCC-HB法时延估计结果(τ=31.8 ns)

    Figure  11.  Time-delay of GCC-HB estimation(τ=31.8 ns)

  • [1] Hou Huijuan, Sheng Gehao, Jiang Xiuchen. Localization algorithm for the PD source in substation based on L-shaped antenna array signal processing[J]. IEEE Trans Power Delivery, 2015, 30(1): 472-479. doi: 10.1109/TPWRD.2014.2344014
    [2] Irfan A A, Melike E K, Hussein T M. Delay-aware medium access schemes for WSN-based partial discharge measurement[J]. IEEE Trans Instrum Meas, 2014, 63(12): 3045-3057. doi: 10.1109/TIM.2014.2323142
    [3] 胡小锋, 刘卫东, 张悦, 等. 空间放电辐射脉冲的探测与定位[J]. 强激光与粒子束, 2015, 26: 103226. doi: 10.11884/HPLPB201527.103226

    Hu Xiaofeng, Liu Weidong, Zhang Yue, et al. Detection and location of space discharge transient electromagnetic pulse source. High Power Laser and Particle Beams, 2015, 26: 103226 doi: 10.11884/HPLPB201527.103226
    [4] 刘卫东, 胡小锋. 基于电磁辐射检测的空间放电源定位误差分析[J]. 微波学报, 2015, 31(4): 60-65. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WBXB201504013.htm

    Liu Weidong, Hu Xiaofeng. Error analysis for partial discharge source location in space based on electromagnetic wave detection. Journal of Microwaves, 2015, 31(4): 60-65 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WBXB201504013.htm
    [5] 侯慧娟, 盛戈皞, 苗培青, 等. 变电站局部放电特高频信号时延的双谱估计算法[J]. 中国电机工程学报, 2013, 33(19): 208-214. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGDC201319027.htm

    Hou Huijuan, Sheng Gehao, Miao Peiqing, et al. Time-delay estimation algorithm of partial discharge UHF signals in substation based on bi-spectrum. Proceedings of the CSEE, 2013, 33(19): 208-214 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGDC201319027.htm
    [6] 侯慧娟, 盛戈皞, 白万建, 等. 基于电磁波阵列信号处理和波达方向分析的变电站局部放电定位[J]. 高电压技术, 2013, 39(11): 2692-2698. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201311017.htm

    Hou Huijuan, Sheng Gehao, Bai Wanjian, et al. Partial discharge location in substation based on electromagnetic array signal processing and direction of arrival. High Voltage Engineering, 2013, 39(11): 2692-2698 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201311017.htm
    [7] 侯慧娟, 盛戈皞, 孙旭日, 等. 变电站多局部放电源分离的选择双谱算法[J]. 电网技术, 2014, 38(5): 1379-1384. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DWJS201405041.htm

    Hou Huijuan, Sheng Gehao, Sun Xuri, et al. A selected bi-spectrum based separation algorithm for multi-PD sources in substation. Power System Technology, 2014, 38(5): 1379-1384 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DWJS201405041.htm
    [8] Yang L, Bennoch C J. Time delay estimation for UHF signals in PD location of transformer[C]//IEEE Annual Report Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena. 2004: 414-417.
    [9] Markalous S, Feser S, Feser K. Detection and location of partial discharges in power transformers using acoustic and electromagnetic signals[J]. IEEE Trans Dielectrics and Electrical Insulation, 2008, 15(6): 1576-1583. doi: 10.1109/TDEI.2008.4712660
    [10] 汤林, 胡岳, 王红斌, 等. 基于插值相关法的局部放电特高频脉冲信号时延估计[J]. 高电压技术, 2015, 41(10): 3320-3325. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201510020.htm

    Tang Lin, Hu Yue, Wang Hongbin, et al. Time-delay estimation of partial discharge UHF pulse signals based on interpolation cross-relation algorithm. High Voltage Engineering, 2015, 41(10): 3320-3325 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDYJ201510020.htm
    [11] 杨景刚, 黎大健, 赵晓辉, 等. 局部放电定位中UHF信号到达时延估计法的研究[J]. 变压器, 2008, 45(6): 34-37. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BYQZ200806013.htm

    Yang Jinggang, Li Dajian, Zhao Xiaohui, et al. Research on time delay estimation method of UHF signal arrival in location of partial discharge. Transformer, 2008, 45(6): 34-37 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BYQZ200806013.htm
    [12] 金中薇, 姜明顺, 隋青美, 等. 基于广义互相关时延估计算法的声发射定位技术[J]. 传感技术学报, 2013, 26(11): 1513-1518. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CGJS201311009.htm

    Jin Zhongwei, Jiang Mingshun, Sui Qingmei, et al. Acoustic emission localization technique based on generalized cross-correlation time difference estimation algorithm. Chinese Journal of Sensors and Actuators, 2013, 26(11): 1513-1518 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CGJS201311009.htm
    [13] 张悦, 刘尚合, 刘卫东. 基于广义互相关与混沌序列预测集成算法的微瞬态电磁辐射信号检测[J]. 电子与信息学报, 2015, 37(11): 2769-2775. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZYX201511033.htm

    Zhang Yue, Liu Shanghe, Liu Weidong. Detection of weak transient electromagnetic signals based on generalized cross correlation and chaotic time series prediction integrate algorithm. Journal of Electronics & Information Technology, 2015, 37(11): 2769-2775 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZYX201511033.htm
    [14] 周康辉, 董万胜, 刘恒毅, 等. 利用二次相关改进的广义互相关时延估计算法[J]. 数据采集与处理, 2013, 28(6): 801-806. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SJCJ201306017.htm

    Zhou Kanghui, Dong Wansheng, Liu Hengyi, et al. Improved generalized cross correlation method for time delay estimation by using second correlation. Journal of Data Acquisition & Processing, 2013, 28(6): 801-806 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SJCJ201306017.htm
  • 加载中
图(11)
计量
  • 文章访问数:  1181
  • HTML全文浏览量:  336
  • PDF下载量:  250
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2017-06-29
  • 修回日期:  2017-10-09
  • 刊出日期:  2018-01-15

目录

    /

    返回文章
    返回