一种变压器局部故障放电声音信号的模拟方法技术

本发明专利技术涉及变压器局部故障检测领域，具体为一种变压器局部故障放电声音信号的模拟方法。解决了通过人耳听声判断变压器内部故障准确性差和安全性差的问题。通过将实际运行的变电站现场采集的变压器运行时的实际噪声信号与利用模拟实验平台得到的变压器放电模拟声音信号混叠，采集混叠后的变压器声音信号，建立不同放电模型的变压器混叠声音信号特征库。本发明专利技术利用声音混叠建立声音信号特征库，通过声音信号特征库准确、高效地判断变压器是否发生故障及故障的类型，保证检测的安全性、准确性及精确性。性及精确性。性及精确性。

【技术实现步骤摘要】
一种变压器局部故障放电声音信号的模拟方法


[0001]本专利技术涉及变压器局部故障检测领域，具体为一种变压器局部故障放电声音信号的模拟方法。

技术介绍

[0002]油浸式电力变压器是电力系统的主要电气设备，其运行可靠性对电力系统的安全运行有重要的影响，在生产、安装及运行等过程中可能会破坏其绝缘结构，导致变压器内部产生局部放电现象甚至击穿。一旦发生故障将导致相关区域大面积、长时间的停电，将会造成严重的经济损失，甚至危害国家安全及个人生命财产。引起变压器内部故障的原因有很多，其中由于绝缘缺陷引起的变压器内部放电故障比较常见。
[0003]针对变压器局部放电故障，目前的诊断方法主要有光学检测法、化学检测法、电学检测法及声学检测法。光学检测法对未知检测点的检测难度较大，且灵敏度容易受到环境的影响。化学检测法中最常用的是油色谱法，即通过检测变压器绝缘油中的气体成分及各种气体的含量，来判断是否存在放电故障，但这种检测方法很难故障发生的初期进行诊断，因为初期放电产生的气体含量较低，所以诊断存在长时间延迟。电学检测法中主要用到脉冲电流法和特高频法，通过检测回路中的检测阻抗等来捕捉局部放电引起的脉冲电流并进行放大，结合其他数据处理方法来得到局部放电有关信息。特高频法则是利用局部放电产生的电磁波进行检测。声学检测法中分为超声检测和可听声检测，超声检测主要检测放电声音的高频段，可以在放电故障初期就将其检测出来，并且受现场噪声干扰小，还可以对局部放电源进行定位；可听声检测主要检测放电声音的可听声段(20Hz-20kHz)，它能检测放电故障发生局部放电但并未击穿这一阶段。可听声频率低，在变压器油中的衰减小，且信号幅值大，因此，研究可听声信号对于检测变压器内部的故障信号有重要的意义。
[0004]目前，对于变压器内部局部放电产生的可听声信号，有经验的检修人员主要凭借人耳贴紧变压器油箱，通过不同的声音特性来判断变压器内部是否发生了局部放电。这种通过人耳听声的主观方式，很难保证检测的安全性、准确性及精确性。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种变压器局部故障放电声音信号的模拟方法,有效的解决了通过人儿听声判断变压器内部故障准确性差和安全性差的问题，本专利技术利用声音混叠建立声音信号特征库，通过声音信号特征库准确、高效地判断变压器是否发生故障及故障的类型，保证检测的安全性、准确性及精确性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案具体如下：
[0007]一种变压器局部故障放电声音信号的模拟方法，通过将实际运行的变电站现场采集变压器运行时的实际噪声信号与利用模拟实验平台得到的变压器放电模拟声音信号混叠，采集混叠后的变压器声音信号，建立不同放电模型的变压器混叠声音信号特征库。
[0008]包括以下步骤：
[0009]S1、记录实际运行的变电站现场采集变压器运行时的实际噪声信号；
[0010]S2、记录实际噪声信号位于采集位置噪声的声压级；
[0011]S3、在实验室中利用模拟实验平台施加不同电压等级的电压，分别得到不同类型、不同强度的变压器放电模拟声音信号；
[0012]S4、将实际噪声信号和模拟声音信号混叠；
[0013]S5、采集混叠后的变压器声音信号，建立不同放电模型的变压器混叠声音信号特征库。
[0014]实际噪声信号和模拟声音信号混叠方式为：
[0015]S1、在声音传感器两侧分别放置实际噪声信号声源和模拟声音信号声源；
[0016]S2、调整实际噪声信号声源的声压级，使其传播到声音传感器采集处的声压级和现场采集时该实际噪声信号的声压级保持一致；
[0017]S3、通过声音传感器采集混合后的声音信号。
[0018]所述声音传感器采集混合后的声音信号后，更换现场采集获得的不同位置的变压器实际噪声信号来作为实际噪声信号声源，或者更换不同电极放电结构来得到模拟声音信号声源，重复S1～S3，从而获得大量变压器混叠声音信号特征库。
[0019]所述实际噪声信号和模拟声音信号混叠在密闭和隔音的声音混叠室混叠。
[0020]本专利技术的有益效果为：本专利技术利用现代化的数据处理和分析手段对其故障的检测比利用人耳辩音的方法更准确、更高效、更具说服力。将主观经验转化为一种有迹可循的特定识别模式，从而构建能保证变压器正常运行的全过程实时检测系统。
[0021]首先，在实际运行的变电站现场采集变压器正常运行时的噪声信号，然后通过在实验室搭建的模拟实验平台得到不同电极的变压器放电故障声音信号。但由于采集现场运行的变压器放电故障声音信号的概率较小，且运行现场的变压器放电声音信号十分珍贵和稀少，很难在变电站现场采集到变压器发生局部放电时实际的放电声音信号。因此，针对这种“稀缺”的信号，提出了一种声音“混叠”的方法，用混叠后的声音来模拟故障变压器运行现场的声音信号，采集混叠后的声音进行分析处理后得到不同放电模型的变压器混叠声音信号特征库。
附图说明
[0022]图1是声源具体位置示意图；
[0023]图2是变压器定位坐标图；
[0024]图3是变压器对应坐标下的时域图形和频域图形；
[0025]图4是实验室10kV放电时域图形和频域图形；
[0026]图5是实验室20kV放电时域图形和频域图形；
[0027]图6为A信号和10kV信号混叠后时域图形和频域图形；
[0028]图7为A信号和20kV信号混叠后时域图形和频域图形.
具体实施方式
[0029]下面结合附图并通过具体的实施例进一步的说明本专利技术的技术方案：
[0030]本专利技术主要是为了解决通过经验主观判断变压器运行现场的放电故障时的主观
臆断性，提出了利用声音“混叠”的方法建立的数据库进行准确、高效地判断是否发生故障及故障的类型。
[0031]具体步骤如下：
[0032](1)在实际运行的变电站现场采集变压器运行时的实际噪声信号，用信号 A代替，包括外界环境噪声及变压器本体噪声。同时记录该采集位置实际噪声信号的声压级，为了保证在试验室中利用音频播放器进行同一声压级声音的播放。
[0033](2)在实验室中利用模拟实验平台(包括针-板电极、棒-板电极和球-板电极等不同电极)，施加不同电压等级的电压，分别得到不同类型、不同强度的变压器放电模拟声音信号。将由试验得到的不同类型的变压器放电模拟声音信号用信号B代替。
[0034](3)对信号A和信号B进行混叠，将混叠后的声音信号用信号C代替，进行分析处理后得到不同放电模型的变压器混叠声音信号特征库。
[0035]为了避免外界噪声的二次干扰，建造一个相对密闭和隔音的声音混叠室，以上步骤都在声音混叠室中进行。
[0036]信号C的具体混叠步骤为：
[0037]如图1所示，在实验室设置三个点，在a点利用音频播放器播放在变电站运行现场采集到的变压器运行时的实际噪声信号A，b点是变压器放电模拟声音信号B，c点录音采集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变压器局部故障放电声音信号的模拟方法，其特征在于：通过将实际运行的变电站现场采集变压器运行时的实际噪声信号与利用模拟实验平台得到的变压器放电模拟声音信号混叠，采集混叠后的变压器声音信号，建立不同放电模型的变压器混叠声音信号特征库。2.根据权利要求1所述的一种变压器局部故障放电声音信号的模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、记录实际运行的变电站现场采集变压器运行时的实际噪声信号；S2、记录实际噪声信号位于采集位置噪声的声压级；S3、在实验室中利用模拟实验平台施加不同电压等级的电压，分别得到不同类型、不同强度的变压器放电模拟声音信号；S4、将实际噪声信号和模拟声音信号混叠；S5、采集混叠后的变压器声音信号，建立不同放电模型的变压器混叠声音信号特征库。3.根据权利要求1所述的一种变压器局部故障放电声音信号的模拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：包艳艳，刘康，张广东，郭陆，江峰，王海龙，马建桥，冯婷娜，杨广泽，曹盘盘，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：