基于声波干涉的变压器诊断方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于声波干涉的变压器诊断方法及装置，所述方法包括：采集变压器的声学信号；对所述声学信号依次进行信号增强和信号滤波，得到滤波声学信号；将滤波声学信号输入至故障模型中输出与所述滤波声学信号相对应的故障状态和标注；基于所述故障状态和所述标注实现对所述变压器的故障诊断。该方法具获取声信号不需要接触设备，获取信号方便，采集信号时不产生电磁信号，不会干扰设备的正常运行，简单便捷；另外，装置简单，传感器安装比较灵活。灵活。灵活。

【技术实现步骤摘要】
基于声波干涉的变压器诊断方法及装置


[0001]本专利技术涉及变压器故障检测
，尤其涉及一种基于声波干涉的变压器诊断方法及装置。

技术介绍

[0002]变压器运行过程中，在内部电流、磁场等多种因素的共同作用下产生机械性变形，经自身结构传导，表现为振动信号，这一信号经周围空气介质传播，产生了变压器的运行的声音信号。这些信号能够在很大程度上反映变压器的运行状况。现场巡检操作中，有经验的技术人员往往可以通过工业听诊器贴紧变压器箱体，仔细听取变压器内部的声音来判断变压器运行状况，发现故障类型甚至对故障进行粗略定位。这种广泛运用的诊断方式严重依靠技术人员的主观判断和个人经验，而且具有很大的不确定性。
[0003]因此，亟需提供一种基于声波干涉的变压器诊断方法，以借助高灵敏度的传感器和现代数字信号处理识别技术，实现比人耳更加客观可靠的变压器声学检测和诊断。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于声波干涉的变压器诊断方法及装置。
[0005]为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案是：一方面，提供了一种基于声波干涉的变压器诊断方法，所述方法包括：采集变压器的声学信号；对所述声学信号依次进行信号增强和信号滤波，得到滤波声学信号；将滤波声学信号输入至故障模型中输出与所述滤波声学信号相对应的故障状态和标注；基于所述故障状态和所述标注实现对所述变压器的故障诊断。
[0006]作为专利技术的一种实施方式，通过硅麦克风的振动采集变压器的声学信号。
[0007]作为专利技术的一种实施方式，所述硅麦克风包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体均安装在PCB板上，且所述第一壳体的内部设有MEMS芯片，所述第二壳体内部设有能够与所述MEMS芯片的芯片腔体连通的壳体腔体，所述芯片腔体和所述壳体腔体形成后腔。
[0008]作为专利技术的一种实施方式，所述对所述声学信号依次进行信号增强和信号滤波，得到滤波声学信号，包括：接收所述声学信号；通过放大器放大所述声学信号得到放大后的声学信号；通过多频带滤波器对放大后的声学信号中两个或多个谱外邻带上的信号进行滤波，得到所述滤波声学信号。
[0009]作为专利技术的一种实施方式，所述故障模型基于多组故障类别、以及每组故障类别对应的声学信号训练得到，所述故障类别局部过热故障、局部放电故障、击穿放电故障。
[0010]另一方面，提供了一种基于声波干涉的变压器诊断装置，所述装置包括：采集模块，其用于采集变压器的声学信号；滤波模块，其用于对所述声学信号依次进行信号增强和信号滤波，得到滤波声学信号；故障模型模块，其用于将滤波声学信号输入至故障模型中输出与所述滤波声学信号相对应的故障状态和标注；诊断模块，其用于基于所述故障状态和所述标注实现对所述变压器的故障诊断。
[0011]作为专利技术的一种实施方式，所述采集模块通过硅麦克风的振动采集变压器的声学信号。
[0012]作为专利技术的一种实施方式，所述硅麦克风包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体均安装在PCB板上，且所述第一壳体的内部设有MEMS芯片，所述第二壳体内部设有能够与所述MEMS芯片的芯片腔体连通的壳体腔体，所述芯片腔体和所述壳体腔体形成后腔。
[0013]作为专利技术的一种实施方式，所述滤波模块包括：接收单元，其用于接收所述声学信号；放大单元，其用于通过放大器放大所述声学信号得到放大后的声学信号；滤波单元，其用于通过多频带滤波器对放大后的声学信号中两个或多个谱外邻带上的信号进行滤波，得到所述滤波声学信号。
[0014]作为专利技术的一种实施方式，所述故障模型基于多组故障类别、以及每组故障类别对应的声学信号训练得到，所述故障类别局部过热故障、局部放电故障、击穿放电故障。
[0015]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术提供的一种基于声波干涉的变压器诊断方法及装置，首先通过变压器的声音、振动信号采集，这里使用硅麦克风振动来定向采集变压器的声学信号；然后是声音信号的增强和滤波；接着对其声学信号进行状态识别和标注；最后实现变压器声波信息的运行状态自动识别和故障诊断。该方法获取声信号不需要接触设备，获取信号方便，采集信号时不产生电磁信号，不会干扰设备的正常运行，简单便捷；另外，装置简单，传感器安装比较灵活。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例提供的一种基于声波干涉的变压器诊断方法的结构示意图。
[0017]图2是本专利技术实施例提供的一种硅麦克风的结构示意图。
[0018]图3是本专利技术实施例提供的一种基于声波干涉的变压器诊断装置的结构示意图。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对专利技术进行清楚、完整的描述。
[0020]本专利技术实施例提供了一种基于声波干涉的变压器诊断方法，声音是一种机械波由振动向传声介质辐射能量，跟振动和形变引起的信号分析方法相同，声信号蕴含着大量的振动信息，是分析设备运行状态的一项重要指标。设备在正常运行时，机身与固件、零件之
间、零件本身的相互运动状态发生变化时，设备就会发出声音，运行状态发生变化时声音也随之变化。变压器的结构非常复杂部件种类繁多，三相油浸变压器，由三相一、二次绕组，铁芯，油箱，底座，高压及低压套管，散热器（冷却器），净油器，储油柜，气体继电器，安全气道，温度计，分接开关等相关组件和附件所构成。变压器内部绕组和铁芯承担着电磁交换的重要功能，在高电压和强电磁的环境下会发生各种不同的故障，从而运行所发出的声音也会随之变化，因此，可利用变压器故障运行所发出的声音变化来诊断变压器的故障情况。如图1所示，方法包括：步骤S101、采集变压器的声学信号。
[0021]其可通过硅麦克风的振动采集变压器的声学信号。所述硅麦克风的机构如图2所示，其包括第一壳体201和第二壳体202，所述第一壳体201和所述第二壳体202均安装在PCB板203上，且所述第一壳体201的内部设有MEMS芯片204，所述第二壳体202内部设有能够与所述MEMS芯片204的芯片腔体205连通的壳体腔体206，所述芯片腔体205和所述壳体腔体206形成后腔。
[0022]第一壳体上设有音孔207，音孔207具体可以为一个，沿声音在音孔的传递方向，MEMS芯片204位于音孔207正下方。在工作时，外部的声音由音孔207进入前腔，传递到MEMS芯片204的振膜上，使膜片振动，产生电信号通过导线，传递到集成电路208上，经过芯片处理后，音频信号从PCB板203输出。
[0023]另外，考虑到在采集现场运行工作的变压器运行声音过程中，不可避免地会受到背景噪声、外界干扰噪声干扰。单个麦克风的拾音范围有限且采集目标声音信号的质量不高，因此，可将硅麦克风形成阵列结构，通过使用麦克风阵列可以获得比传统单麦克风更好的声音增强效果。声音信号是一种宽带的非平稳信号，在传输过程会夹杂着各种干扰噪声，选用麦克风阵列可以在较宽的宽带内抑制噪声干扰来减少声音信号的失真。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于声波干涉的变压器诊断方法，其特征在于，所述方法包括：采集变压器的声学信号；对所述声学信号依次进行信号增强和信号滤波，得到滤波声学信号；将滤波声学信号输入至故障模型中输出与所述滤波声学信号相对应的故障状态和标注；基于所述故障状态和所述标注实现对所述变压器的故障诊断。2.根据权利要求1所述的一种基于声波干涉的变压器诊断方法，其特征在于，通过硅麦克风的振动采集变压器的声学信号。3.根据权利要求2所述的一种基于声波干涉的变压器诊断方法，其特征在于，所述硅麦克风包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体均安装在PCB板上，且所述第一壳体的内部设有MEMS芯片，所述第二壳体内部设有能够与所述MEMS芯片的芯片腔体连通的壳体腔体，所述芯片腔体和所述壳体腔体形成后腔。4.根据权利要求1所述的一种基于声波干涉的变压器诊断方法，其特征在于，所述对所述声学信号依次进行信号增强和信号滤波，得到滤波声学信号，包括：接收所述声学信号；通过放大器放大所述声学信号得到放大后的声学信号；通过多频带滤波器对放大后的声学信号中两个或多个谱外邻带上的信号进行滤波，得到所述滤波声学信号。5.根据权利要求1所述的一种基于声波干涉的变压器诊断方法，其特征在于，所述故障模型基于多组故障类别、以及每组故障类别对应的声学信号训练得到，所述故障类别局部过热故障、局部放电故障、击穿放电故障。6.一种基于声波干涉的变压器诊断装置，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭志家，田志勇，刘闯阵，李恒宇，杨光，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司商丘供电公司，
类型：发明
国别省市：