[發(fā)明專利]一種基于聲紋特征的變壓器故障診斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010407781.1
• 申請(qǐng)日: 2020-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN111537919B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莫毓昌;蔡紹濱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 莫毓昌
• 主分類號(hào): G01R31/62
• 分類號(hào): G01R31/62;G01R31/72;G01B17/04;G01H17/00
• 代理公司: 泉州市眾創(chuàng)致遠(yuǎn)專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 35241
• 代理人: 汪彩鳳

本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，提供一種基于聲紋特征的變壓器故障診斷方法，包括以下步驟：S1、設(shè)定待檢測(cè)診斷的變壓器內(nèi)包括N個(gè)繞組，將3N個(gè)加速度傳感器以每個(gè)繞組布設(shè)對(duì)應(yīng)3個(gè)加速度傳感器以二維等距分布的方式附著在變壓器設(shè)備外殼；S2、采集聲紋電信號(hào)，通過S1布設(shè)的多個(gè)加速度傳感器陣列對(duì)變壓器設(shè)備外殼輸出的時(shí)域聲紋信號(hào)進(jìn)行采集，并通過模數(shù)轉(zhuǎn)換獲得時(shí)域聲紋數(shù)據(jù)，根據(jù)變壓器振動(dòng)頻率區(qū)間，采用大于變壓器振動(dòng)頻率區(qū)間頻率最大值的采樣頻率設(shè)定的周期進(jìn)行采樣；S3、對(duì)步驟S2采集的時(shí)域聲紋數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來診斷變壓器是否產(chǎn)生故障，本發(fā)明解決了現(xiàn)有變壓器故障診斷不準(zhǔn)確的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于聲紋特征的變壓器故障診斷方法。

背景技術(shù)

隨著電網(wǎng)投資規(guī)模的擴(kuò)大、新能源發(fā)電行業(yè)的快速發(fā)展、城網(wǎng)農(nóng)網(wǎng)的大力改造，致使變壓器的需求量日益劇增，再加之新替老、低能耗替代高能耗產(chǎn)品等都使得整個(gè)電力行業(yè)對(duì)變壓器的需求是只增不減。但是正因?yàn)橥顿Y力度大、需求量多，使得變壓器的生產(chǎn)工期緊，給變壓器生產(chǎn)企業(yè)帶來了巨大的困難，加之近年來的原材料價(jià)格波動(dòng)不一，致使很多變壓器生產(chǎn)廠商為了盈利只能犧牲產(chǎn)品質(zhì)量，時(shí)?？吹竭\(yùn)行不到一年的產(chǎn)品被下線處理。而對(duì)于大型電力變壓器在運(yùn)行時(shí)一旦發(fā)生事故，可能導(dǎo)致大面積停電事故，停電修復(fù)所需時(shí)間長(zhǎng)，檢修費(fèi)用高，將造成巨大的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失。在變壓器各項(xiàng)故障中，繞組、鐵芯、外圍設(shè)備、有載分接開關(guān)構(gòu)成變壓器故障因素的四大核心因素。在變壓器故障監(jiān)測(cè)中實(shí)現(xiàn)對(duì)繞組、鐵芯、外圍設(shè)備、有載分接開關(guān)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷，對(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器隱患和延長(zhǎng)變壓器壽命是十分必要。目前基于聲紋特征的變壓器設(shè)備故障診斷方法的相關(guān)專利和研究存在的問題是：故障類型比較單一，沒有充分考慮不同的故障類型。如現(xiàn)有技術(shù)申請(qǐng)?zhí)枮?01711262969.6的中國(guó)專利：一種小區(qū)變壓器故障預(yù)防方法，其公開了采集變壓器音頻、振動(dòng)信息，并基于音頻、振動(dòng)信息進(jìn)行變壓器故障判斷的過程。但該專利是將采集的音頻、振動(dòng)信息與數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單比對(duì)以診斷故障，其故障判斷的準(zhǔn)確率取決于數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，需要另外采集大量數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫(kù)，因此這種方式的準(zhǔn)確率存在受到數(shù)據(jù)庫(kù)建立和數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性制約的問題。申請(qǐng)?zhí)枮?01811425363.4的中國(guó)專利：一種變壓器故障的聲紋識(shí)別方法及系統(tǒng)，其公開了采集變壓器聲紋數(shù)據(jù)，并基于聲紋數(shù)據(jù)進(jìn)行變壓器故障診斷的方法。但該專利仍然是將采集的聲紋數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單比對(duì)以診斷故障，同樣存在準(zhǔn)確率受到數(shù)據(jù)庫(kù)制約的問題。申請(qǐng)?zhí)枮?01811618261.4的中國(guó)專利：基于改進(jìn)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電力變壓器在線檢測(cè)系統(tǒng)及方法，其公開了采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(即CNN網(wǎng)絡(luò))進(jìn)行變壓器故障診斷的過程，但其主要是基于變壓器自身結(jié)構(gòu)的機(jī)械振動(dòng)數(shù)據(jù)和CNN網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)故障診斷的，需要在變壓器現(xiàn)場(chǎng)布置大量用于檢測(cè)變壓器箱體機(jī)械振動(dòng)的傳感器，并且單一的CNN網(wǎng)絡(luò)也存在準(zhǔn)確性不高的問題。申請(qǐng)?zhí)枮?01810805455.9的中國(guó)專利：一種基于振動(dòng)噪聲及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變壓器故障診斷方法，其公開了基于變壓器的噪聲聲壓信號(hào)，并采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)變壓器故障進(jìn)行診斷的方法。但該專利是通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到聲壓最大頻段，并找出聲壓最大頻段對(duì)應(yīng)的區(qū)域，以噪聲源最大的區(qū)域作為故障區(qū)域。這種診斷方法實(shí)際上忽略了噪聲較小的故障區(qū)域，因此與變壓器實(shí)際故障情況不符，也存在準(zhǔn)確性不高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

因此，針對(duì)上述的問題，本發(fā)明提出一種基于聲紋特征的變壓器故障診斷方法，根據(jù)變壓器不同故障類型對(duì)應(yīng)不同聲紋對(duì)變壓器采集的聲紋信號(hào)進(jìn)行分類進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的多種故障進(jìn)行有效診斷、故障診斷準(zhǔn)確性高。

為解決此技術(shù)問題，本發(fā)明采取以下方案：一種基于聲紋特征的變壓器故障診斷方法，包括以下步驟：

S1、設(shè)定待檢測(cè)診斷的變壓器內(nèi)包括N個(gè)繞組，將3N個(gè)加速度傳感器以每個(gè)繞組布設(shè)對(duì)應(yīng)3個(gè)加速度傳感器以二維等距分布的方式附著在變壓器設(shè)備外殼，即變壓器內(nèi)每個(gè)繞組分別布設(shè)3個(gè)等距分布的加速度傳感器對(duì)應(yīng)檢測(cè)該繞組；