一种基于声音频谱的变压器故障检测方法技术

本发明专利技术涉及变压器故障检测技术领域，特别是涉及一种基于声音频谱的变压器故障检测方法，包括以下步骤：频谱分析模块分析对比多个声音检测信号之间的频幅差值，且根据对比结果对多个声音传感器的安装位置进行调节；频谱分析模块将每组声音检测降噪信号与预设正常工况声音频谱进行对比分析，根据对比结果控制预警发送模块向后台显示终端发送不同等级的预警信号；频谱分析模块将预设故障工况矩阵中多个特征声音频谱与多组声音检测降噪信号进行对比分析，根据对比结果控制预警发送模块向后台显示终端发送对应的故障工况及其概率值信号。本发明专利技术能够判别变压器发生故障的严重程度等级，且能够提示发生故障的种类及其概率值。且能够提示发生故障的种类及其概率值。且能够提示发生故障的种类及其概率值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于声音频谱的变压器故障检测方法


[0001]本专利技术涉及变压器检测
，特别是涉及一种基于声音频谱的变压器故障检测方法。

技术介绍

[0002]现电力系统中变压器不计其数，且分布较为分散，长期运行过程中难免出现共振、绝缘老化放电等故障，人员就地巡检由于频次不足以对变压器运行状态做到全覆盖，难免会出现故障发现不及时而导致的线路失电事故。现众多变压器均有重瓦斯、轻瓦斯、超温、过流保护等在线监测装置，而对绝缘老化、绝缘击穿放电一类故障基本依靠人员就地巡检来发现并确认故障。变压器绝缘老化、绝缘击穿放电故障的在线监测较少，不能够对变压器异常运行做到实时监测，造成小事故扩大化。现有技术采用声音传感器对变压器因绝缘老化或绝缘脏污造成的放电或击穿等事故做到实时监测，及时发现、及时处理。
[0003]变压器运行故障有多重情况，根据不同的故障工况发出的声音均不相同，例如(1)变压器正常运行发出均匀的“嗡嗡”声，但如果有较高且沉闷的“嗡嗡”声，可能是过负荷运行、电流大、铁芯振动力增大引起，应临视变压器负荷变化。(2)变压器内部有短时的“哇哇”声，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于声音频谱的变压器故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a：在变压器四周对称预安装多个声音传感器，且每两个对称布置的声音传感器组成一组声音传感器组；采集模块采集多个声音传感器的声音检测信号并传输至频谱分析模块，频谱分析模块分析对比多个声音检测信号之间的频幅差值，且根据对比结果对多个声音传感器的安装位置进行调节；步骤b：频谱分析模块内设定有变压器预设正常工况声音频谱，频谱分析模块将每组声音传感器组的声音检测信号进行采样、降噪处理得到一组声音检测降噪信号，且将每组声音检测降噪信号与预设正常工况声音频谱进行对比分析，根据对比结果控制预警发送模块向后台显示终端发送不同等级的预警信号；步骤c：频谱分析模块对变压器多个原始故障工况声音频谱进行特征提取生成预设故障工况声音频谱矩阵，预设故障工况声音频谱矩阵包括多个对应变压器不同故障的特征声音频谱；步骤d：频谱分析模块将预设故障工况矩阵中多个特征声音频谱与多组声音检测降噪信号进行对比分析，根据对比结果控制预警发送模块向后台显示终端发送对应的故障工况及其概率值信号；在所述步骤a中，频谱分析模块内设定有预设标准频谱差值范围，根据对比结果控制预警发送模块向现场显示终端发送调节信号，根据调节信号调节多个声音传感器的安装位置，直到多个声音检测信号之间的频幅差值在预设标准频谱差值范围内时完成多个声音传感器的调节安装；在所述步骤b中，频谱分析模块内设定有预设标准频幅差值和预设频幅差值矩阵B；频谱分析模块分析对比得到每组声音检测降噪信号与预设正常工况声音频谱的单组频幅差值，且根据多个单组频幅差值大于预设标准频谱差值的个数L，以及L个单组频幅差值总和APL与预设频幅差值矩阵B的对应关系，预警发送模块向后台显示终端发送不同等级的预警信号；在所述步骤d中，频谱分析模块内设定有预设标准概率值；频谱分析模块分析对比得到对应不同故障工况的故障概率值矩阵，且筛选概率值矩阵内大于预设标准概率值的故障工况，预警发送模块向后台显示终端发送对应的故障工况及其概率值信号。2.根据权利要求1所述一种基于声音频谱的变压器故障检测方法，其特征在于，在所述步骤a中，频谱分析模块分析对比多个声音检测信号之间的频幅差值，包括：频谱分析模块内设定有预设变压器声源信号频段，频谱分析模块在比对多个声音检测信号前进行滤波处理，过滤掉声音检测信号中小于预设变压器声源信号频段最小值的低频成分和大于预设变压器声源信号频段最大值的高频成分；频谱分析模块对多个声音检测信号进行傅里叶变换，得到每个声音检测信号的频率－振幅信息nω－An，其中nω倍频为声音检测信号中频率信息，An为nω倍频对应的振幅信息，n＝1，2，
…
，N；选定一个声音检测信号为标定信号，分析其余声音检测信号与标定信号之间的频率－振幅差值A
m
，计算公式如下：其中A
标n
为标定信号对应nω倍频的振幅，A
mn
为第m个声音检测信号对
应nω倍频的振幅，N为倍频总数，m＝1，2，
…
，M。3.根据权利要求2所述一种基于声音频谱的变压器故障检测方法，其特征在于，在所述步骤a中，根据对比结果控制预警发送模块向现场显示终端发送调节信号，包括：频谱分析模块内设定有预设标准幅值差值范围(A
01
，A
02
)，其中A
01
＜0＜A
02
，且根据A
m
与预设标准幅值差值范围的对应关系，对第m个声音传感器的安装位置进行调节；当A
01
≤A
m
≤A
02
时，预警发送模块向现场显示终端发送第m声音传感器安装完成信号；当A
m
＜A
01
时，预警发送模块向现场显示终端发送第m声音传感器向靠近变压器方向调节的信号；当A
m
＞A
02
时，预警发送模块向现场显示终端发送第m声音传感器向远离变压器方向调节的信号。4.根据权利要求1所述一种基于声音频谱的变压器故障检测方法，其特征在于，在所述步骤b中，频谱分析模块将每组声音传感器组的声音检测信号进行采样、降噪处理得到一组声音检测降噪信号，包括：每组声音传感器组包括对称布置的两个声音传感器且其的声音检测信号分别为第一检测信号和第二检测信号，频谱分析模块对第一检测信号和第二检测信号进行采样，采样周期为奈奎斯特采样周期，然后通过加法电路将第一检测信号和第二检测信号的采样信号进行相加，再经过衰减电路将相加后的检测信号衰减至1/2倍，得到一组声音检测降噪信号，计算公式如下：S
(n)
＝(S1
(n)
+S2
(n)
)/2其中S1
(n)
为第一检测信号，S2
(n)
为第二检测信号，S
(n)
为降噪处理后的一组声音检测降噪信号。5.根据权利要求4所述一种基于声音频谱的变压器故障检测方法，其特征在于，在所述步骤b中，频谱分析模块分析对比得到每组声音检测降噪信号与预设正常工况声音频谱的单组频幅差值，包括：频谱分析模块对预设正常工况声音频谱进行傅里叶变换得到变压器正常工况声音频谱的频率－振幅信息n1ω－A0n1，n1＝1，2，
…
，N1；第i组声音检测降噪信号进行傅里叶变换得到的频率－振幅信息为jω－Aij，其中，j＝1，2，
…
，J；则第i组声音检测降噪信号与预设正常工况声音频谱的单组频幅差值APi计算公式如下：其中，X为第i组声音检测降噪信号与预设正常工况声音频谱的相同频率的个数，其中，i＝1，2，
…
，I；k1为频率比值权重系数，k2为振幅差值权重系数，k1＞k2；A
ix
为第i组声音检测降噪信号对应第x个相同频率的幅值，A
0x
为预设正常工况声音频谱对应第x个相同频率的幅值；其中，x＝1，2，
…
，X。6.根据权利要求5所述一种基于声音频谱的变压器故障检测方法，其特征在于，频谱分析模块内设定有预设标准频幅差值AP
标
，频谱分析模块统计多个单组频幅差值(AP1，AP2，
…
，API)中大于AP
标
的个数L；
当L＝0时，预警发送模块向后台显示终端发送检测正...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超群，洪兵，安彬，华明昊，王实林，高翔，
申请(专利权)人：华能灌云清洁能源发电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：