一种变压器故障诊断装置及诊断方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种变压器故障诊断装置，包括：控制器；无线通信模块，所述无线通信模块与控制器电连接；U型连接杆，所述U型连接杆两端的连线与U型连接杆两臂垂直；第一压电换能器，所述第一压电换能器固定连接在U型连接杆一端，第一压电换能器的正面面朝U型连接杆另一端，第一压电换能器的正面与U型连接杆两端的连线垂直，第一压电换能器与控制器电连接；螺孔，所述螺孔设置在U型连接杆与第一压电换能器相对的一端，螺孔中轴线与U型连接杆两端的连线平行；螺杆，所述螺杆与螺孔相匹配，螺杆螺纹连接在螺孔内。以解决现有技术对变压器故障监控浪费人力和诊断不及时的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种变压器故障诊断装置及诊断方法
本专利技术涉及变压器检修领域，尤其涉及一种变压器故障诊断装置及诊断方法。
技术介绍
变压器是电力行业最常使用的设备之一，关系着电力系统的安全，因此运维人员需要时刻检测变压器的工作状态。铁芯和绕组是变压器的主要部件，磁致伸缩与漏磁将导致铁芯叠片振动，当绕组发生形变或铁芯出现松动时，变压器会产生异常振动，若不及时发现会导致故障恶化，最终使变压器完全损毁，引起变压器关联区域停电，导致重大经济损失。现有技术对这种变压器故障的监控采用人工巡检的方式，但这种方式存在的问题是：1)浪费人力，因为变压器分布广泛，如果每台变压器都需要运维人员到现场观察，将造成极大的人力浪费；2)诊断不及时，由于需要人工巡检，而人工巡检不可能每台变压器派人实时观察，而是通过定期巡检的方式实现，因此通过巡检方式得到的诊断结果不及时，导致未提前发现问题使得变压器损毁。
技术实现思路
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的目的是提供一种变压器故障诊断装置及诊断方法。本专利技术的技术方案是：一种变压器故障诊断装置，包括：控制器；无线通信模块，所述无线通信模块与控制器电连接；U型连接杆，所述U型连接杆两端的连线与U型连接杆两臂垂直；第一压电换能器，所述第一压电换能器固定连接在U型连接杆一端，第一压电换能器的正面面朝U型连接杆另一端，第一压电换能器的正面与U型连接杆两端的连线垂直，第一压电换能器与控制器电连接；螺孔，所述螺孔设置在U型连接杆与第一压电换能器相对的一端，螺孔中轴线与U型连接杆两端的连线平行；螺杆，所述螺杆与螺孔相匹配，螺杆螺纹连接在螺孔内。进一步地，还包括：压板，所述压板固定连接在螺杆靠近第一压电换能器的端部，压板与螺杆垂直；所述压板靠近第一压电换能器的表面设有橡胶层。进一步地，还包括：螺帽，所述螺帽固定连接在螺杆远离第一压电换能器的一端。进一步地，还包括：第二压电换能器，所述第二压电换能器与控制器电连接。进一步地，所述第二压电换能器通过缓冲装置连接在U型连接杆上，所述缓冲装置包括：套筒，所述套筒的内腔为多边形，套筒为金属材质，套筒下端固定连接在U型连接杆上；压簧，所述压簧固定连接在套筒的内腔底部；活动杆，所述活动杆为永磁体，活动杆与套筒的内腔相匹配，活动杆下端固定连接在压簧上端，活动杆活动连接在套筒的内腔中。一种变压器故障诊断方法，包括以下步骤：步骤一，采集变压器声纹数据，并存储在存储介质中，所述变压器声纹数据包括好的变压器声纹数据记为S1，即将坏的变压器声纹数据记为P1，采集背景噪声记为B1；步骤二，将变压器声纹数据S1、P1和B1以10到30毫秒时间间隔提取得到以帧为单位的声纹序列S2、P2和B2；步骤三，将变压器声纹序列S2和P2通过降噪算法去除环境噪音B2，只保留变压器声纹数据，得到声纹序列S3和P3；步骤四，将声纹序列S3和P3通过特征提取算法提取声纹特征得到特征向量S4和P4；步骤五，采用数量大于1的特征向量S4和P4来对深度卷积神经网络进行模型训练，得到向量模型S5和P5；步骤六，将向量模型S5和P5存储到声纹数据库；步骤七，采集待诊断的实时变压器声纹数据记为T1，采集待诊断的实时变压器背景噪声记为D1；步骤八，将T1与D1以10到30毫秒时间间隔提取得到以帧为单位的声纹序列T2和D2；步骤九，将声纹序列T2通过降噪算法去除D2，只保留变压器声纹数据，得到声纹序列T3；步骤十，通过特征提取算法将声纹序列T3提取声纹特征得到T4；步骤十一，将声纹特征T4与数据库中存储的声纹特征S5和P5进行特征比较，得到S5与T4的相似度R1，P5与T4的相似度R2；步骤十二，R1大于R2，那么判断变压器是好的，如果R1小于R2，那么判断变压器是即将坏的。进一步地，步骤三和步骤九中的降噪算法如下：c)将背景噪声声纹序列做傅里叶变换，将其从时域信号转化为频域信号，因此测得背景噪声频谱特征；d)将变压器声纹序列根据噪声的频谱特征做一个反向的补偿运算得到降噪后的变压器声纹序列。进一步地，步骤四和步骤十中的特征提取算法为：g)对声纹序列通过傅里叶变换得到对应的频谱；h)将上面的频谱通过Mel滤波器组得到Mel频谱；i)对Mel频谱取对数，然后做DCT离散余弦变换，取DCT后的第2个到第13个系数作为声纹特征向量。进一步地，步骤十一中S5与T4的相似度R1的计算方法为P5与T4的相似度R2的计算方法为：式中，(x21,x22…,x2n)为组成S5的特征向量，(x31,x32…,x3n)为组成P5的特征向量，(x11,x12…,x1n)为组成T4的特征向量。本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，1)本专利技术通过将变压器的外壳上或散热器上的薄板放在第一压电换能器和螺杆端部之间，通过旋转螺杆使螺杆在螺孔内转动，从而将第一压电换能器表面固定并紧贴变压器表面，使得第一压电换能器能够检测变压器声纹，并将变压器声纹通过无线通信模块发送给远程的运维人员，利用变压器即发生故障前声纹特征与正常变压器声纹特征的不同预测变压器故障，从而对变压器故障实现事前预测，无需运维人员到现场巡检，极大的节省了人力，同时第一压电换能器实时检测变压器声纹并发送给运维人员判断或通过机器判断，诊断更加及时；2)本专利技术通过压板使得螺杆与变压器的接触面更大，避免螺杆将变压器表面压坏；3)本专利技术通过橡胶层，使压板与变压器间的摩擦力增大，避免压板在变压器表面滑动；4)本专利技术通过螺帽，由于螺帽直径比螺杆大，因此转动螺帽更加容易；5)本专利技术通过第二压电换能器，检测环境噪音，控制器通过第二压电换能器检测的结果去除环境噪音，使得对变压器故障的判断更加准确；6)当变压器的振动通过缓冲装置连接第二压电换能装置时，本专利技术通过永磁体的活动杆连接第二压电换能装置，由于活动杆与套筒相对活动，活动套筒与活动杆之间通过压簧连接，当振动传导到套筒，活动杆与套筒间会产生相对运动，而由于套筒是金属，连接杆是永磁体，永磁体在套筒内运动会在套筒上形成环形电流，环形电流会形成阻碍连接杆运动的磁场，并且套筒与连接杆相对运动的速度越大阻碍就越大，从而对活动杆运动起到缓冲作用，使得变压器的振动被减弱，避免变压器振动传给第二压电传感器，导致第二压电传感器检测到的背景噪声失真；7)本专利技术通过检测变压器声纹特征，通过将当前检测的声纹特征与正常变压器声纹特征和故障变压器声纹特征做相似度判断，从而自动判断变压器是否即将发生故障，另外通过对背景噪声的测量，只保留变压器声纹数据，使得变压器故障检测更加精确。附图说明图1为本专利技术的立体视图；图2为本专利技术的前视图；图3为图2中A-A剖面线的剖视图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变压器故障诊断装置，其特征在于，包括：/n控制器(10)；/n无线通信模块(11)，所述无线通信模块(11)与控制器(10)电连接；/nU型连接杆(1)，所述U型连接杆(1)两端的连线与U型连接杆(1)两臂垂直；/n第一压电换能器(2)，所述第一压电换能器(2)固定连接在U型连接杆(1)一端，第一压电换能器(2)的正面面朝U型连接杆(1)另一端，第一压电换能器(2)的正面与U型连接杆(1)两端的连线垂直，第一压电换能器(2)与控制器(10)电连接；/n螺孔(3)，所述螺孔(3)设置在U型连接杆(1)与第一压电换能器(2)相对的一端，螺孔(3)中轴线与U型连接杆(1)两端的连线平行；/n螺杆(4)，所述螺杆(4)与螺孔(3)相匹配，螺杆(4)螺纹连接在螺孔(3)内。/n

【技术特征摘要】
1.一种变压器故障诊断装置，其特征在于，包括：
控制器(10)；
无线通信模块(11)，所述无线通信模块(11)与控制器(10)电连接；
U型连接杆(1)，所述U型连接杆(1)两端的连线与U型连接杆(1)两臂垂直；
第一压电换能器(2)，所述第一压电换能器(2)固定连接在U型连接杆(1)一端，第一压电换能器(2)的正面面朝U型连接杆(1)另一端，第一压电换能器(2)的正面与U型连接杆(1)两端的连线垂直，第一压电换能器(2)与控制器(10)电连接；
螺孔(3)，所述螺孔(3)设置在U型连接杆(1)与第一压电换能器(2)相对的一端，螺孔(3)中轴线与U型连接杆(1)两端的连线平行；
螺杆(4)，所述螺杆(4)与螺孔(3)相匹配，螺杆(4)螺纹连接在螺孔(3)内。


2.根据权利要求1所述的变压器故障诊断装置，其特征在于，还包括：
压板(5)，所述压板(5)固定连接在螺杆(4)靠近第一压电换能器(2)的端部，压板(5)与螺杆(4)垂直；
所述压板(5)靠近第一压电换能器(2)的表面设有橡胶层(6)。


3.根据权利要求1所述的变压器故障诊断装置，其特征在于，还包括：
螺帽(7)，所述螺帽(7)固定连接在螺杆(4)远离第一压电换能器(2)的一端。


4.根据权利要求1所述的变压器故障诊断装置，其特征在于，还包括：
第二压电换能器(9)，所述第二压电换能器(9)与控制器(10)电连接。


5.根据权利要求1所述的变压器故障诊断装置，其特征在于，所述第二压电换能器(9)通过缓冲装置连接在U型连接杆(1)上，所述缓冲装置包括：
套筒(8-1)，所述套筒(8-1)的内腔为多边形，套筒(8-1)为金属材质，套筒(8-1)下端固定连接在U型连接杆(1)上；
压簧(8-2)，所述压簧(8-2)固定连接在套筒(8-1)的内腔底部；
活动杆(8-3)，所述活动杆(8-3)为永磁体，活动杆(8-3)与套筒(8-1)的内腔相匹配，活动杆(8-3)下端固定连接在压簧(8-2)上端，活动杆(8-3)活动连接在套筒(8-1)的内腔中。


6.一种变压器故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，采集变压器声纹数据，并存储在存储介质中，所述变压器声纹数据包括好的变压器声纹数据记为S1，即将坏的变压器声纹数据记为P1，采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘羽峰，谢小鹏，杨道锦，骆书江，刘颖熙，李瑞坤，官伟，银涛，李秀芬，
申请(专利权)人：中国电建集团贵州电力设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52