一种提高变压器声音测量精度的方法技术

本发明专利技术是一种提高变压器声音测量精度的方法，包括如下步骤：1)设置采样频率与采样时间，检测变压器声信号S1；2)选取第一截止频率，设计巴特沃斯高通数字滤波器Filter1，获取消除风噪后的变压器声信号S2；3)选取第二截止频率，设计巴特沃斯低通数字滤波器Filter2，获取变压器频带声信号S3；4)选取第三截止频率，设计巴特沃斯低通滤波器Filter3与巴特沃斯高通滤波器Filter4，分别获取低频带声信号S4与高频带声信号S5；5)进行Weiner滤波增强处理，获取低频带声信号S4与高频带声信号S5的增强信号；6)对增强信号进行声压级计算，并计算变压器的总声压级。器的总声压级。器的总声压级。

【技术实现步骤摘要】
一种提高变压器声音测量精度的方法


[0001]本专利技术涉及一种提高变压器声音测量精度的方法，属于变压器声音检测技术。

技术介绍

[0002]变压器运行故障是导致电力系统大面积停电的关键原因，根据DL/T 573
‑
2010《电力变压器检修导则》，变压器过载、不平衡负载、谐波负载、严重过热、直流偏磁、局部放电、绕组铁心松动、附件松动等多种缺陷均与变压器运行声音有关；变压器运行声音的准确测量对于其运行状态评价与故障诊断具有重要意义；然而，变压器声音检测过程容易受到外界环境因素的干扰，包括行驶车辆、鸟鸣、虫鸣、蛙鸣等，造成变压器声音检测难以开展、检测效率低、测量准确性差等问题，严重影响了变压器运行状态评价与故障诊断过程。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出的是一种提高变压器声音测量精度的方法，其目的旨在解决现有技术中进行变压器声音测量过程中容易受到外界声音干扰的问题。
[0004]本专利技术的技术解决方案：一种提高变压器声音测量精度的方法，该方法包括如下步骤：
[0005]1)设置采样频率与采样时间，检测变压器声信号S1；
[0006]2)选取第一截止频率，设计巴特沃斯高通数字滤波器Filter1，获取消除风噪后的变压器声信号S2；
[0007]3)选取第二截止频率，设计巴特沃斯低通数字滤波器Filter2，获取变压器频带声信号S3；
[0008]4)选取第三截止频率，设计巴特沃斯低通滤波器Filter3与巴特沃斯高通滤波器Filter4，分别获取低频带声信号S4与高频带声信号S5；
[0009]5)进行Weiner滤波增强处理，获取低频带声信号S4与高频带声信号S5的增强信号；
[0010]6)对增强信号进行声压级计算，并计算变压器的总声压级。
[0011]优选地，所述巴特沃斯高通数字滤波器Filter1为6阶巴特沃斯高通数字滤波器Filter1，所述巴特沃斯低通数字滤波器Filter2为6阶巴特沃斯低通数字滤波器Filter2，所述巴特沃斯低通滤波器Filter3为6阶巴特沃斯低通滤波器Filter3，所述巴特沃斯高通滤波器Filter4为6阶巴特沃斯高通滤波器Filter4。
[0012]优选地，所述步骤1)中采样频率大于或等于48kHz，能够覆盖可听声频段；所述采样时间超过2s，检测获取变压器声音信号S1；所述变压器声音信号S1是指不同时刻变压器的声压，是一段横轴为时间纵轴为声压的波形。
[0013]优选地，所述步骤2)中第一截止频率优选为80Hz，采用直接法设计6阶巴特沃斯(Butterworth)高通数字滤波器Filter1，变压器声信号S1送入6阶巴特沃斯高通数字滤波器Filter1获取消除风噪后的变压器声信号S2。
[0014]优选地，所述步骤3)中第二截止频率优选为2kHz，采用直接法设计6阶巴特沃斯
(Butterworth)低通数字滤波器Filter2，利用6阶巴特沃斯(Butterworth)低通数字滤波器Filter2对消除风噪后的变压器声信号S2进行处理，获取变压器频带声信号S3。
[0015]优选地，所述步骤4)中第三截止频率优选为700Hz，采用直接法设计6阶巴特沃斯(Butterworth)低通滤波器Filter3与6阶巴特沃斯(Butterworth)高通滤波器Filter4；利用6阶巴特沃斯低通滤波器Filter3对变压器频带声信号S3进行处理，获取低频带声信号S4；利用6阶巴特沃斯高通滤波器Filter4对变压器频带声信号S3进行处理，获取高频带声信号S5。
[0016]优选地，所述步骤5)中进行Weiner滤波增强处理，获取低频带声信号S4与高频带声信号S5的增强信号，具体为：对低频带声信号S4进行Weiner滤波增强处理，获取低频带声信号S4的增强信号；对高频带声信号S5进行Weiner滤波增强处理，获取高频带声信号S5的增强信号。
[0017]优选地，所述步骤5)中对低频带声信号S4与高频带声信号S5进行Weiner滤波增强处理时，需要进行分帧处理，帧长为4096，帧移为2048。
[0018]优选地，所述步骤6)中对增强信号进行声压级计算，具体包括：
[0019]1)对低频带声信号S4的增强信号进行声压级计算，获得第一声压级L
eq1
；
[0020]2)对高频带声信号S5的增强信号进行声压级计算，获得第二声压级L
eq2
。
[0021]优选地，所述步骤6)中变压器的总声压级计算方法如公式(2)所示：
[0022][0023]式中，L
eq
是变压器的总声压级，L
eq1
为第一声压级，L
eq2
为第二声压级。
[0024]优选地，所述6阶巴特沃斯高通数字滤波器Filter1、6阶巴特沃斯低通数字滤波器Filter2、6阶巴特沃斯低通滤波器Filter3、6阶巴特沃斯高通滤波器Filter4的函数表述均如公式(1)所示：
[0025][0026]式中：m
‑1…
m
‑
m
a
均为滤波器阶数；m、m
‑1…
m
‑
m
b
也均为滤波器阶数；m
a
＝6为反馈滤波器阶数；m
b
＝6为前馈滤波器阶数；b
i
(i＝0,1,
……
，m
b
)为前馈滤波器系数；a
i
(i＝0,1,
……
，m
a
)为反馈滤波器系数；所述6阶巴特沃斯高通数字滤波器Filter1、6阶巴特沃斯低通数字滤波器Filter2、6阶巴特沃斯低通滤波器Filter3、6阶巴特沃斯高通滤波器Filter4的各自函数表述中的前馈滤波器系数b
i
、反馈滤波器系数a
i
根据实际需要设置。
[0027]本专利技术的优点：
[0028]1)本专利技术设置采样频率与采样时间，检测变压器声信号，通过设计滤波器消除变压器声音信号中的风噪以及变压器声音信号频率以外的高频噪声，获取主要频带声信号，针对主要频带声信号又分为低频带声信号与高频带声信号，通过Weiner滤波增强处理可进一步消除变压器声音主要频带范围内的外界干扰声音，通过非相干叠加原理计算出变压器的总声压级；
[0029]2)本专利技术能够有效抑制变压器声音频带范围内外的多种可能出现的外界干扰声音，具有使用便捷、测量精度高的优点。
附图说明
[0030]附图1为本专利技术实施例方法的基本流程示意图。
[0031]附图2为本专利技术实施例截止频率为80Hz的高通数字滤波器幅频响应图。
[0032]附图3为本专利技术实施例截止频率为2kHz的低通数字滤波器幅频响应图。
[0033]附图4为本专利技术实施例截止频率为700H本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高变压器声音测量精度的方法，其特征是包括如下步骤：1)设置采样频率与采样时间，检测变压器声信号S1；2)选取第一截止频率，设计巴特沃斯高通数字滤波器Filter1，获取消除风噪后的变压器声信号S2；3)选取第二截止频率，设计巴特沃斯低通数字滤波器Filter2，获取变压器频带声信号S3；4)选取第三截止频率，设计巴特沃斯低通滤波器Filter3与巴特沃斯高通滤波器Filter4，分别获取低频带声信号S4与高频带声信号S5；5)进行Weiner滤波增强处理，获取低频带声信号S4与高频带声信号S5的增强信号；6)对增强信号进行声压级计算，并计算变压器的总声压级。2.根据权利要求1所述的一种提高变压器声音测量精度的方法，其特征是所述巴特沃斯高通数字滤波器Filter1为6阶巴特沃斯高通数字滤波器Filter1，所述巴特沃斯低通数字滤波器Filter2为6阶巴特沃斯低通数字滤波器Filter2，所述巴特沃斯低通滤波器Filter3为6阶巴特沃斯低通滤波器Filter3，所述巴特沃斯高通滤波器Filter4为6阶巴特沃斯高通滤波器Filter4。3.根据权利要求1所述的一种提高变压器声音测量精度的方法，其特征是所述步骤1)中采样频率大于或等于48kHz；所述采样时间超过2s，检测获取变压器声音信号S1；所述变压器声音信号S1是指不同时刻变压器的声压，是一段横轴为时间纵轴为声压的波形。4.根据权利要求1所述的一种提高变压器声音测量精度的方法，其特征是所述步骤2)中第一截止频率为80Hz，采用直接法设计6阶巴特沃斯高通数字滤波器Filter1，变压器声信号S1送入6阶巴特沃斯高通数字滤波器Filter1获取消除风噪后的变压器声信号S2。5.根据权利要求1所述的一种提高变压器声音测量精度的方法，其特征是所述步骤3)中第二截止频率为2kHz，采用直接法设计6阶巴特沃斯低通数字滤波器Filter2，利用6阶巴特沃斯低通数字滤波器Filter2对消除风噪后的变压器声信号S2进行处理，获取变压器频带声信号S3。6.根据权利要求1所述的一种提高变压器声音测量精度的方法，其特征是所述步骤4)中第三截止频率为700Hz，采用直接法设计6阶巴特沃斯低通滤波器Filter3与6阶巴特沃斯高通滤波器Filter4；利用6阶巴特沃斯低通滤波器Filter3对变压器频带声信号S3进行处理，获取低频带声信号S4；利用6阶巴特沃斯高通滤波器Filter4对变压器频带声信号S3进行处理，获取高频带声信号S5。7.根据权利要求1所述的一种提高变压器声音测量精度的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩少华，万新强，赖勇，庞吉年，毛王清，夏睿，刘刚，葛蕾，赵航宇，陈秋平，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司，
类型：发明
国别省市：