1.一种接触网绝缘子沿面放电的监测定位方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、将麦克风采样模块安装在接触网腕臂绝缘子底部肩架的连接管上,且使麦克风采样模块平面平行于腕臂支柱构成的平面;
步骤2、以麦克风采样模块为中心构建三维坐标系,所述三维坐标系中,麦克风采样模块中心垂直于腕臂支柱构成的平面的方向为y轴,与y轴垂直的水平方向和竖直方向分别为x轴和z轴;
步骤3、获取铁路绝缘子沿面放电超声信号的频率范围,根据获取的频率范围设定麦克风采样模块的采集频率范围;
步骤4、通过麦克风采样模块检测绝缘子沿面放电产生的超声波信号,采用随机阵列延时求和波束成形算法进行声源空间能量求和,判定能量和最大时的角度为入射角,再基于麦克风采样模块固定安装距离计算局部放电点位置坐标;
所述步骤4具体包括以下步骤:
步骤4.1:通过麦克风采样模块检测绝缘子沿面放电产生的超声波信号,计算信号到达每个麦克风的时间延迟,并对每个麦克风检测到的信号进行傅立叶变换,得到信号的频域表示;
步骤4.2:将各麦克风的信号表示为向量形式,判定能量和最大时的角度为入射角,建立信号模型,并对采集的数据进行线性时不变滤波和求和,得到波束输出;
所述步骤4.2具体包括以下步骤:
步骤4.21:将各麦克风的信号表示为向量形式,如下式所示:其中,Xs(ω)由各个麦克风接收到的信号Sm(ω)组成的列向量;
步骤4.22:判定能量和最大时的角度为入射角θ,建立信号模型,如下式所示:步骤4.23:对采集的数据进行线性时不变滤波和求和,得到波束输出,如下式所示:T *
其中,YS(θ)表示波束输出,XS (ω)表示麦克风阵列接收到的信号向量Xs(ω)的转置,ε(θ)表示相位向量ε(θ)的复共轭,M表示麦克风数量;
步骤4.3:设定门限值,滤除噪音干扰,根据波束输出确定放电位置;
步骤5、基于步骤4的放电点位置坐标并结合设定的阈值判据生成故障告警,将故障告警数据实时传输至铁路电力调度中心。
2.根据权利要求1所述的一种接触网绝缘子沿面放电的监测定位方法,其特征在于,所述麦克风采样模块包括随机均匀分布的128个麦克风。
3.根据权利要求1所述的一种接触网绝缘子沿面放电的监测定位方法,其特征在于,所述步骤4.1具体包括以下步骤:步骤4.11:通过麦克风采样模块检测绝缘子沿面放电产生的超声波信号;
步骤4.12:计算信号到达每个麦克风的时间延迟,如下式所示:其中,τm(θ)表示信号到达第m个麦克风的时间延迟,θ代表声源的入射角,pm=[pxm,pym,Tpzm]为第m个麦克风的空间坐标,c为声速,v(θ)表示声源方向的单位向量的转置;
步骤4.13:获取第m个麦克风观测到的信号,如下式所示:sm(t)=s[t‑τm(θ)]
其中,sm(t)表示第m个麦克风在时间t时刻检测到的信号;
步骤4.14:对每个麦克风检测到的信号进行傅立叶变换,得到信号的频域表示,如下式所示:其中,Sm(ω)表示第m个麦克风检测到的信号在频域中的表示,S(ω)表示麦克风检测到‑jωτ的信号在频域中的表示, 表示对时间t从负无穷到正无穷的积分,e 表示复指数函数,其中j是虚数单位,ω是角频率。
4.根据权利要求1所述的一种接触网绝缘子沿面放电的监测定位方法,其特征在于,所述步骤4.3具体包括:设定门限值YM,当YS(θ0)≥YM时,确定放电位置:其中,s表示放电位置距离阵列坐标中心的距离,α0和β0表示声源方向的角度参数。
5.一种接触网绝缘子沿面放电的监测定位系统,其特征在于,用以实现权利要求1‑4任一项所述的一种接触网绝缘子沿面放电的监测定位方法,包括:采样模块、核心板、电源模块和外设模块,所述采样模块包括麦克风采样模块和图像采集模块,所述麦克风采样模块包括多个麦克风,多个所述麦克风随机分布于同一基板上,每个所述麦克风和所述图像采集模块分别与所述核心板连接,所述外设模块、电源模块分别与所述核心板连接。
6.根据权利要求5所述的一种接触网绝缘子沿面放电的监测定位系统,其特征在于,所述采样模块还包括FPGA,128个所述麦克风分别与所述FPGA连接,所述FPGA与所述核心板连接,所述图像采集模块包括摄像头,所述摄像头通过MIPI与所述核心板连接。
7.根据权利要求6所述的一种接触网绝缘子沿面放电的监测定位系统,其特征在于:所述外设模块包括TF卡、RJ45以及USB,所述TF卡、RJ45和所述USB分别与所述核心板连接。
8.根据权利要求6所述的一种接触网绝缘子沿面放电的监测定位系统,其特征在于:所述电源模块包括输入电源和4个降压电路,4个降压电路分别为5V降压电路、4V降压电路、
3.3V降压电路以及1.8V降压电路,4个所述降压电路的输入端分别与所述输入电源连接;
所述核心板通过MIPI传输接口连接有显示模块。