电晕放电电磁辐射场远距离探测方法与关键技术

电晕放电产生的非周期性随机电磁辐射场的远距离探测技术是该研究领域的一个难点，一些关键技术还未突破。目前已有探测方法主要集中在对电力设备中的局部放电进行近距离或内置探测等方面，不能进行远距离探测。本项目在研究空中飞行目标和特高压输电线路的电晕放电辐射场时频特性、传播规律的基础上，提出电晕放电辐射场远距离测试理论、测试方法和强背景电磁干扰环境下微弱信号的特征提取和识别方法，并建立测试系统。本项目研究成果不仅对于评价电晕放电电磁干扰水平，确保电子设备和电力系统的正常、安全、稳定运行和实现电晕放电源的精确定位具有重要意义，而且可为实现对空中飞行体和陆上交通工具的远距离监测和定位提供理论依据和技术支持，在民用和国防领域均具有较好的应用前景。

本项目在研究空中飞行体、高压输电线静电起电和电晕放电机理的基础上，提出了空中飞行体的充放电模型，建立了空中飞行体和高压输电线的电晕放电电磁辐射场仿真计算模型，提出了电晕放电电磁辐射信号远距离测试新方法、新原理，研制了螺旋天线接收阵列和射频模拟接收前端，构建了电晕放电远距离辐射场测试系统。并对飞行体、高压输电线的电晕放电时频特征、放电频次进行了理论分析、计算和空中及地面目标的实地测试。获得了高压输电线、空中飞行体的电晕放电辐射场和汽车、摩托车等随机电磁福射场的时域频域特征。建立了不同放电形式的信号特征数据库。.研究了电晕放电信号的波形参数特征、基于STFT的奇异值特征和WVD的奇异值特征等三种特征提取方法，并结合BP神经网络实现了噪声环境下对两类不同放电信号的模式识别。研究结果表明，基于时频分析的特征提取方法更适合对电晕放电等随机信号进行模式识别，利用该方法提取的特征量具有良好的分类能力和稳定性。.提出了一种基于随机共振技术的微弱放电信号检测算法，通过将实测信号中噪声的部分能量转化为放电信号的能量，达到信号增强的目的，仿真分析和实验测试结果验证了该算法的可行性和适用性；针对低信噪比条件下非周期微弱信号的积累检测问题，提出了基于互相关信息的积累检测方法，通过将非周期微弱信号的检测问题转化为周期性时延参数的估计问题，实现了非周期微弱电晕放电信号的长时间积累检测，可有效提高现有测试系统对微弱电晕放电信号的远距离探测能力。在此基础上，通过引入混沌序列预测方法，提出了基于互相关信息和混沌序列预测的联合检测方法，可显著降低微弱放电信号积累检测中的积累次数，进一步提高了测试系统的噪声干扰抑制能力和信号检测效率。.建立了500kV同塔双回输电线的仿真模型，计算得到了高压输电线周围的电磁环境分布情况及其频率特性，研究了高压输电线电磁环境对通信电台的干扰效应和影响。试验结果显示，高压输电线的工频电磁场对短波通信电台不会造成干扰影响，但高压输电线电晕放电对短波电台接收机会产生一定的干扰效应，影响其语音通话质量。.总之，项目研究成果为空中飞行体和高压输电系统局部电晕放电及陆上汽车等电点火交通工具监测定位、新型装备电晕刷设计提供了理论和技术支持，为电晕放电电磁辐射对电子系统影响及安全性的评价提供了科学依据