[發明專利]一種基于音頻特征提取的室內變電站設備故障判斷方法

有效

• 申請號: 201610059953.4
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105681095B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 房樺;崔笑笑;楊國慶;付崇光;張斌;韓磊;王安山;毛琨;陳培峰
• 申請（專利權）人: 山東魯能智能技術有限公司
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

本發明公開了種基于音頻特征提取的室內變電站設備故障判斷方法，包括以下步驟：利用雙聲道音頻信號采集設備采集變電站室內聲音；根據左右聲道信號，計算音頻信號的角度信息，構建信號時序圖和角度圖；根據信號時序圖和角度圖判斷信號的平穩特性，根據平穩特性進行設備故障診斷；本發明計算過程簡單，不需要對聲音信號進行分幀處理即能夠進行設備運行狀態的識別，而且在遠程監視的同時增添了聲音采集的功能，并使聲音信號達到了可視化程度。

技術領域

本發明涉及一種基于音頻特征提取的室內變電站設備故障判斷方法。

背景技術

作為電力系統電壓轉換以及電能分配的電力設施，變電站一般通過變壓器將各級電壓的電網聯系起來。為了保證電網的安全和穩定運作，需要實時對變電站進行巡檢以避免安全隱患的發生。巡檢的主要對象為變電站的各個設備，變電站的主要設備是一、二次設備，一般分為戶外和室內。戶外的設備是一次設備，像斷路器、刀閘、主變、架空線等，都是帶電的設備。室內的設備主要是一些保護屏，監控屏、通訊屏、電池柜以及后臺機等^[1]。

隨著網絡以及通信技術的發展，目前變電站的發展越來越趨于智能化和自動化。而且大多數變電站采用無人值守的方式來代替人工巡檢，通過集中監控或者遠程多媒體監視實現對變電站內的設備狀況進行直觀分析和判斷。雖然這種巡檢方式較人工巡檢改進了很多，但是也只是對現場一些信息的采集，并不進行分析和處理。鑒于此，智能巡檢機器人進行變電站設備檢測越來越普及，通過機器人自身攜帶的采集裝置來對現場的一些設備進行實時監控，并通過無線網絡將采集到的信息(圖像、信號)傳輸到控制臺進行分析并處理。

對于室內變電站來說，大部分都為屏體設備，可通過圖像采集的方式進行狀態分析和監控。但是對于電池柜，由于涉及到其它設備的供電，對于整個變電站室內設備的安全至關重要。如果只使用圖像采集的方式進行分析并無法判斷電池的狀態，因此選擇其它的方式進行輔助判斷很有必要。在正常工作狀態中，電池柜中并沒有異常聲音產生，但是如果有故障發生，則會產生異常聲音，例如由于放電導致的“噼噼啪啪”等異常聲音。因此可以通過聲音采集設備來輔助判斷變電站室內設備的狀態，從而實現了遠程檢測。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種基于音頻特征提取的室內變電站設備故障判斷方法，本方法通過對雙聲道音頻信號采集設備采集的音頻信息進行分析，基于信號角度特征判斷變電站室內設備狀態，不需要對聲音信號進行分幀處理即能夠進行設備運行狀態的識別，而且在遠程監視的同時增添了聲音采集的功能，并使聲音信號達到了可視化程度。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于音頻特征提取的室內變電站設備故障判斷方法，包括以下步驟：

(1)利用雙聲道音頻信號采集設備采集變電站室內聲音；

(2)根據左右聲道信號，計算音頻信號的角度信息，構建信號時序圖和角度圖；

(3)根據信號時序圖和角度圖判斷信號的平穩特性，根據平穩特性進行設備故障診斷。

所述步驟(2)中，音頻信號的角度信息大小通過對兩個聲道信號的比值進行反正切計算得到。

所述步驟(2)中，根據兩個聲道信號，畫出信號時序圖，根據音頻信號的角度信息，構建角度特征圖。

所述步驟(3)中，如果信號角度圖在短時間內并沒有穩定在某個幅值處，幅值隨機變化不穩定，震蕩幅度超過0.15弧度，而且所得到的角度幅值正負性隨機變化，判斷為該信號角度特征表現出劇烈的震蕩性，則變電站內設備有故障。

所述步驟(3)中，通過得到的震蕩角度圖，采用盲源分離方法來提取出故障信號的特征，并判斷故障的發生位置。

一種基于音頻特征提取的室內變電站設備故障判斷系統，包括采集模塊、角度特征提取模塊、故障診斷模塊和建圖模塊，其中：