一种利用声音检测判断变压器铁芯松动的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种利用声音检测判断变压器铁芯松动的方法及系统，本发明专利技术包括检测被检测变压器的检测声音信号；从检测声音信号中分离出铁芯的检测声音信号；获取铁芯的检测声音信号频谱；计算铁芯的检测声音信号频谱、正常的铁芯的声音信号频谱之间的相似度；根据铁芯的检测声音信号频谱、正常的铁芯的声音信号频谱之间的相似度来判断被检测变压器是否发生铁芯松动。本发明专利技术能够在变压器不停运条件下有效检测变压器绕组变形状态的方法，具有不接触带电设备、可实现带电检测、测试方便高效的优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种利用声音检测判断变压器铁芯松动的方法及系统


[0001]本专利技术涉及变压器运行状态检测领域，具体涉及一种利用声音检测判断变压器铁芯松动的方法及系统。

技术介绍

[0002]变压器数量庞大、电压等级与结构类型繁多。随着运行时间的增长，其事故概率也相应升高。变压器故障容易引起大面积停电事故，给电力系统和国民经济带来难以估量的损失。铁心是变压器器身中最主要部件之一，铁心松动故障占变压器总事故的比例很大，因此需要一种能够准确判断变压器铁心松动的方法。目前，现场主要依靠变压器空载损耗测试诊断铁心是否存在松动故障，利用空载损耗的横向对比判断铁心松动的程度。该方法需要改变变压器运行状态，而且连接电压、电流互感器等复杂测试设备，测试周期长且测试过程存在安全风险。随着电网规模的增大，这类依靠以人力为主的传统检测方法，已无法满足迅猛增长的变压器安全运行需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种利用声音检测判断变压器铁芯松动的方法及系统，本专利技术能够在变压器不停运条件下有效检测变压器绕组变形状态的方法，具有不接触带电设备、可实现带电检测、测试方便高效的优点。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种利用声音检测判断变压器铁芯松动的方法，包括：
[0006]1)检测被检测变压器的检测声音信号；
[0007]2)从检测声音信号中分离出铁芯的检测声音信号；
[0008]3)获取铁芯的检测声音信号频谱；
[0009]4)计算铁芯的检测声音信号频谱、正常的铁芯的声音信号频谱之间的相似度；
[0010]5)根据铁芯的检测声音信号频谱、正常的铁芯的声音信号频谱之间的相似度来判断被检测变压器是否发生铁芯松动。
[0011]可选地，步骤2)中从检测声音信号中分离出铁芯的检测声音信号具体是指利用基于互信息的非线性盲源分离方法MISEP将检测声音信号分离出绕组的检测声音信号和铁芯的检测声音信号。
[0012]可选地，步骤3)中获取铁芯的检测声音信号频谱是指采用快速傅里叶变化方法获取铁芯的检测声音信号的单边幅度频谱。
[0013]可选地，步骤4)中计算铁芯的检测声音信号频谱、正常的铁芯的声音信号频谱之间的相似度的函数如下：
[0014][0015]上式中，r为相似度，n为铁芯的检测声音信号频谱X以及正常的铁芯的声音信号频
谱Y包含的数据点数量，X
i
为铁芯的检测声音信号频谱X的第i个数据点的值，X
i
为正常的铁芯的声音信号频谱Y的第i个数据点的值，为铁芯的检测声音信号频谱X的平均值，为正常的铁芯的声音信号频谱Y的平均值，σ
X
为铁芯的检测声音信号频谱X的标准差，σ
Y
为正常的铁芯的声音信号频谱Y的标准差。
[0016]可选地，步骤5)中根据铁芯的检测声音信号频谱、正常的铁芯的声音信号频谱之间的相似度来判断被检测变压器是否发生铁芯松动是指：若铁芯的检测声音信号频谱、正常的铁芯的声音信号频谱之间的相似度小于设定阈值，则判定被检测变压器发生铁芯松动。
[0017]可选地，所述设定阈值为0.95。
[0018]可选地，步骤4)之前还包括获取正常的铁芯的声音信号频谱的步骤：
[0019]S1)检测正常的变压器的检测声音信号；
[0020]S2)从检测声音信号中分离出铁芯的检测声音信号；
[0021]S3)获取铁芯的检测声音信号频谱，从而得到正常的铁芯的声音信号频谱。
[0022]此外，本专利技术还提供一种利用声音检测判断变压器铁芯松动的系统，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行所述利用声音检测判断变压器铁芯松动的方法的步骤。
[0023]此外，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，该计算机程序用于被计算机设备执行以实施所述利用声音检测判断变压器铁芯松动的方法的步骤。
[0024]和现有技术相比，本专利技术利用声音检测判断变压器铁心松动的方法具有下述优点：
[0025]1、本专利技术能够在变压器不停运条件下检测出变压器的铁心松动状态，可实现带电检测；
[0026]2、本专利技术与带电设备不存在电接触，安全性较高；
[0027]3、本专利技术检测过程较短，检测效率更高。
[0028]本专利技术利用声音检测判断变压器铁心松动的系统为本专利技术利用声音检测判断变压器铁心松动的方法对应的系统，其同样也具有本专利技术利用声音检测判断变压器铁心松动的方法的前述优点，在此不再赘述。
附图说明
[0029]图1是本专利技术实施例一方法的实现流程示意图。
[0030]图2是本专利技术实施例一中正常运行变压器2路时域声音信号波形。
[0031]图3是本专利技术实施例一中分离出的正常运行变压器绕组与铁心声音信号波形。
[0032]图4是本专利技术实施例一中铁心松动条件下变压器2路时域声音信号波形。
[0033]图5是本专利技术实施例一中分离出的铁心松动条件下变压器绕组与铁心声音信号波形。
[0034]图6是本专利技术实施例一中正常运行变压器铁心声音信号单边幅度频谱。
[0035]图7是本专利技术实施例一中铁心松动条件下变压器铁心声音信号单边幅度频谱。
具体实施方式
[0036]实施例一：
[0037]如图1所示，本实施例利用声音检测判断变压器铁芯松动的方法包括：
[0038]1)检测被检测变压器的检测声音信号；
[0039]2)从检测声音信号中分离出铁芯的检测声音信号；
[0040]3)获取铁芯的检测声音信号频谱；
[0041]4)计算铁芯的检测声音信号频谱、正常的铁芯的声音信号频谱之间的相似度；
[0042]5)根据铁芯的检测声音信号频谱、正常的铁芯的声音信号频谱之间的相似度来判断被检测变压器是否发生铁芯松动。
[0043]本实施例中，步骤4)之前还包括获取正常的铁芯的声音信号频谱的步骤：
[0044]S1)检测正常的变压器的检测声音信号；
[0045]S2)从检测声音信号中分离出铁芯的检测声音信号；
[0046]S3)获取铁芯的检测声音信号频谱，从而得到正常的铁芯的声音信号频谱。
[0047]本实施例中，步骤S1)采用数据同步采集卡检测2路或2路以上的变压器声音信号，数据采集卡为丹麦B&K公司3053型多通道数据采集卡，采样率为4096Hz，采用该采集卡对变压器进行2路声音信号采集，采样时间为0.1s。正常运行变压器时域声音信号波形如图2所示。由于采集到的声音是变压器绕组与铁心声音的叠加，因此，由图2中难以对变压器绕组与铁心声音信号进行有效区分。
[0048]变压器声音信号主要由绕组声音与铁心声音叠加组成，主要集中在50Hz整数倍频率上。铁心声音主要来源于磁致伸缩以及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用声音检测判断变压器铁芯松动的方法，其特征在于，包括：1)检测被检测变压器的检测声音信号；2)从检测声音信号中分离出铁芯的检测声音信号；3)获取铁芯的检测声音信号频谱；4)计算铁芯的检测声音信号频谱、正常的铁芯的声音信号频谱之间的相似度；5)根据铁芯的检测声音信号频谱、正常的铁芯的声音信号频谱之间的相似度来判断被检测变压器是否发生铁芯松动。2.根据权利要求1所述的利用声音检测判断变压器铁芯松动的方法，其特征在于，步骤2)中从检测声音信号中分离出铁芯的检测声音信号具体是指利用基于互信息的非线性盲源分离方法MISEP将检测声音信号分离出绕组的检测声音信号和铁芯的检测声音信号。3.根据权利要求2所述的利用声音检测判断变压器铁芯松动的方法，其特征在于，步骤3)中获取铁芯的检测声音信号频谱是指采用快速傅里叶变化方法获取铁芯的检测声音信号的单边幅度频谱。4.根据权利要求3所述的利用声音检测判断变压器铁芯松动的方法，其特征在于，步骤4)中计算铁芯的检测声音信号频谱、正常的铁芯的声音信号频谱之间的相似度的函数如下：上式中，r为相似度，n为铁芯的检测声音信号频谱X以及正常的铁芯的声音信号频谱Y包含的数据点数量，X
i
为铁芯的检测声音信号频谱X的第i个数据点的值，X
i
为正常的铁芯的声音信号频谱Y的第i个数据点的值，为铁芯的检测声音信号频谱X的平均值，为正常的铁芯的声音信号频谱Y的平均值，σ
X
为铁芯的检测声音信号频谱X的标准差，σ
Y
为正常的铁芯的声音信号频谱Y的标准差。5.根据权利要求1所述的利用声音检测判断变...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹浩，李国勇，陈炜，周卫华，周舟，胡胜，彭平，彭继文，卢铃，黄韬，车垚，赵瑞敦，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司电力科学研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：