一种基于噪声分离的电力变压器噪声评估方法技术

本发明专利技术公开一种基于噪声分离的电力变压器噪声评估方法，步骤包括：1）预先根据标准电力变压器在不同运行状态时风机部件、铁心部件以及绕组部件产生的噪声信号所对应的声纹特征信息，建立声纹特征数据库；2）实时采集待测变压器运行时发出的声波信号，得到待评估噪声信号；3）从待评估噪声信号中分离出风机部件、铁心部件以及绕组部件产生的噪声信号；4）分别提取各噪声信号的声纹特征信息，识别出待测变压器的运行状态，根据运行状态评估各部件的噪声水平。本发明专利技术能够结合声学特性对电力变压器中各部件噪声水平分别实现评估，且具有操作实现简单、评估精度及效率高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力变压器的噪声评估
，尤其涉及。
技术介绍
随着电网规模的不断增大、电压等级的不断提高，电力设备的噪声影响问题日益突出。近年来，与电力设备噪声问题有关的投诉案件数量不断上升，电力设备的噪声影响已成为电网建设过程中必须迫切解决的问题。变压器是电力设备中最为主要的噪声源之一，通过对变压器噪声的评估、变压器各部件噪声水平及超标原因的评价，可以对应提出变压器噪声的控制方法，因而对于电网建设发展具有重要意义。电力变压器(以下简称变压器)的噪声为各个部件所产生的噪声的叠加，即是来源于多个不同的内部部件，但目前变压器的噪声评估方法通常即是针对一定声场范围内变压器的整体综合噪声，这类方法一方面，由于是针对整体综合噪声，其评估误差较大，不能对变压器噪声进行准确的评估；另一方面无法实现变压器各部件噪声水平的单独评估，因而不能针对各部件分析其产生机理及超标原因，从而无法针对性的提出噪声控制方法或改进设计方案。进一步的，变压器的噪声主要来源于铁心磁致伸缩产生的振动、绕组间电磁力产生的振动以及冷却装置(如风机)产生的振动等，而电力变压器的结构较为封闭，作为内部的主要噪声源的绕组、铁心外部被金属外壳及绝缘油包围，因而对各部件的噪声检测非常困难；另外，变电站内不同电力设备噪声(如电晕噪声)之间会相互反射与叠加，也在一定程度上增加了各个部件的噪声检测与控制的难度。因此，在实际应用中无法通过单独检测变压器各部件噪声来实现噪声的单独评估。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种能够结合声学特性对电力变压器中各部件噪声水平分别实现评估，且操作实现简单、评估精度及效率高的基于噪声分离的电力变压器噪声评估方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为: ，步骤包括: O声学特征数据库建立:预先根据标准电力变压器在不同运行状态时风机部件、铁心部件以及绕组部件产生的噪声信号所对应的声纹特征信息，建立上述各部件在各运行状态下的声纹特征数据库； 2)评估噪声采集:实时采集待测变压器运行时发出的声波信号，得到待评估噪声信号; 3)评估噪声分离:将所述待评估噪声信号作为待分离信号，并分离出风机部件、铁心部件以及绕组部件产生的噪声信号； 4)分离噪声评估:分别提取所述步骤3)分离出的各噪声信号的声纹特征信息，并根据所述声纹特征数据库识别出待测变压器的运行状态；由识别出的运行状态评估待测变压器的风机部件、铁心部件以及绕组部件的噪声水平。作为本专利技术的进一步改进:所述步骤I)中具体建立不同电压等级、不同结构类型的标准电力变压器的上述各部件在各运行状态下的声纹特征数据库，以用于不同电压等级、不同结构类型的电力变压器噪声评估。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤I)中声纹特征数据库建立的具体步骤为: 1.0参考噪声采集:采集标准电力变压器在不同运行状态下发出的声波信号，得到对应不同运行状态的多个参考噪声信号； 1.2)参考噪声分尚:将各个所述参考噪声信号作为待分尚信号，并分别分尚出风机部件、铁心部件以及绕组部件产生的噪声信号，获取得到对应的风机参考噪声信号、铁心参考噪声信号以及绕组参考噪声信号； 1.3)声纹特征数据库建立:分别提取所述风机参考噪声信号、铁心参考噪声信号以及绕组参考噪声信号的声纹特征信息，建立得到上述各部件在各运行状态下的声纹特征数据库。作为本专利技术的进一步改进:所述步骤2)中还包括通过小波变换方法滤除待评估噪声信号中非电力设备噪声的步骤。作为本专利技术的进一步改进:所述声纹特征信息包括频谱、小波包功率谱、小波包能量谱以及时域信号中的一种或多种。作为本专利技术的进一步改进，所述分离出风机部件、铁心部件以及绕组部件产生的噪声信号的具体步骤为:通过通带滤波器从待分离噪声中分离出变压器本体噪声信号，并得到去除变压器本体噪声信号后的剩余噪声信号；从所述变压器本体噪声信号中利用盲源分离法分离出由铁心部件产生的噪声信号、由绕组部件产生的噪声信号，从所述剩余噪声信号中利用谱减法提取出由风机部件产生的噪声信号。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤4)中识别出待测变压器的运行状态的具体步骤为: 4.1)将所述声纹特征数据库中每种运行状态下风机部件、铁心部件、绕组部件对应的声纹特征信息构成一维综合向量并作为特征参考量，构成声纹综合特征数据库； 4.2)将所述步骤3)提取的声纹特征信息构成一维向量并作为待匹配特征量，由所述待匹配特征量输出至所述声纹综合特征数据库中进行匹配，识别出待测变压器的运行状??τ O作为本专利技术的进一步改进，所述步骤4)中识别出待测变压器的运行状态的具体步骤为: 4.1)将所述声纹特征数据库中各运行状态下风机部件、铁心部件以及绕组部件的声纹特征信息分别作为特征参考量，对应构成风机部件特征数据库、铁心部件特征数据库以及绕组部件特征数据库； 4.2)将所述步骤3)提取的声纹特征信息分别作为待匹配特征量，并对应输入至所述步骤4.1)得到的各部件特征数据库中进行匹配，对应识别出待测变压器的风机部件、铁心部件以及绕组部件的运行状态； 4.3)由所述风机部件、铁心部件以及绕组部件的运行状态综合得到待测变压器的运行状态。作为本专利技术的进一步改进，所述进行匹配的具体步骤为:计算待匹配特征量与特征数据库中各个参考量之间的相关系数，取相关系数最高时参考量所对应的运行状态作为目标运行状态输出。作为本专利技术的进一步改进，所述进行匹配具体采用支持向量机、人工神经网络、高斯混合模型以及隐马尔科夫模型中的一种或多种实现。与现有技术相比，本专利技术的优点在于: 1)本专利技术在变压器带负荷运行条件下，通过从变压器的原始噪声信号中分离出由各部件产生的噪声信号，无需对各部件噪声信号进行单独检测，即可得到各部件实时产生的噪声信号，从而能够实现各部件噪声水平的单独评价；同时结合各噪声信号的声学特性识别变压器的运行状态，由识别出的运行状态即可评估得到各部件的噪声水平，进一步可针对性的分析变压器噪声产生及超标原因，以及制定针对性的噪声控制方案； 2)本专利技术进一步通过小波变换方法对采集到的变压器噪声信号进行滤波处理，能够有效滤除非电力设备噪声信号的干扰，降低变压器运行状态的识别误差； 3)本专利技术进一步通过通带滤波器从待分离噪声中分离出变压器本体噪声信号，利用盲源分离法从变压器本体噪声信号中分离出由铁心部件产生的噪声信号、由绕组部件产生的噪声信号，以及从剩余噪声信号中利用谱减法提取出由风机部件产生的噪声信号，能够有效实现变压器中风机、铁心以及绕组部件噪声的分离，分离方法简单且分离精度高； 4)本专利技术进一步将铁心、绕组及风机部件对应的声纹特征信息构成一维向量，以该向量综合表征电力变压器的不同运行状态，则由当前提取的铁心、绕组及风机部件对应的声纹特征信息即可直接识别出变压器的当前运行状态，识别效率高且能够同时表征电力变压器各部件的运行状态；本专利技术进一步还可由分离出的各部件噪声信号的噪声特性，预先识别出各部件的运行状态，再由各部件的运行状态综合得到变压器的最终运行状态，能够有效降低运行状态的识别误差，以提高运行状态的识别精度； 5)本专利技术进一步通过待匹配特征量与特征数据库的相关性分析，能够有效实现变压器运行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于噪声分离的电力变压器噪声评估方法，其特征在于，步骤包括：1）声学特征数据库建立：预先根据标准电力变压器在不同运行状态时风机部件、铁心部件以及绕组部件产生的噪声信号所对应的声纹特征信息，建立上述各部件在各运行状态下的声纹特征数据库；2）评估噪声采集：实时采集待测变压器运行时发出的声波信号，得到待评估噪声信号；3）评估噪声分离：将所述待评估噪声信号作为待分离信号，并分离出风机部件、铁心部件以及绕组部件产生的噪声信号；4）分离噪声评估：分别提取所述步骤3）分离出的各噪声信号的声纹特征信息，并根据所述声纹特征数据库识别出待测变压器的运行状态；由识别出的运行状态评估待测变压器的风机部件、铁心部件以及绕组部件的噪声水平。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓文，周年光，彭继文，胡胜，陶莉，黄韬，周建飞，吕建红，阳金纯，李铁楠，车垚，张鸿，欧阳玲，曾惠芳，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖南省电力公司，国网湖南省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11