[發明專利]基于智能聲紋識別技術的便攜式異常放電超聲檢測裝置

有效

• 申請號: 202111076378.6
• 申請日: 2021-09-14
• 公開（公告）號: CN113791323B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 張飛飛;陳雙輝;荊志軍;劉朝棟;韋貴奕;夏燁
• 申請（專利權）人: 南京土星視界科技有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了基于智能聲紋識別技術的便攜式異常放電超聲檢測裝置，具體涉及電力設備局部放電技術領域，包括麥克風陣列單元、FPGA控制單元、聲場數據處理單元、聲紋識別診斷單元和存儲與顯示單元，所述麥克風陣列單元輸出端與FPGA控制單元輸入端相連接，所述FPGA控制單元輸出端與聲場數據處理單元輸入端相連接，所述聲場數據處理單元和聲紋識別診斷單元的輸出端與存儲與顯示單元的輸入端相連接。本發明通過利用超聲波檢測與聲紋智能識別技術，利用高壓局部放電會產生20k?100kHz的超聲波，且該頻段超聲波可以在空氣中傳播一段距離的原理，結合攝像頭目標識別算法，可實現遠距離的輸電線路局放故障檢測、定位與診斷。

技術領域

本發明涉及電力設備局部放電技術領域，具體涉及基于智能聲紋識別技術的便攜式異常放電超聲檢測裝置。

背景技術

隨著電力技術正朝著高壓化、智能化方向發展，電壓等級的提高使得電力設備(例如變壓器、絕緣開關、輸電線纜、配電柜等)的絕緣問題顯得越來越突出。電力設備在運行過程中，受到多種因素影響會造成絕緣材料性能逐步劣化，因此在局部高電壓作用下的高壓設備中某些絕緣薄弱環節會發生局部放電現象。電力設備絕緣的局部放電是指電力設備絕緣在足夠強的電場作用下局部范圍內發生的放電。這種放電僅造成導體間的絕緣局部短接而不形成導電通道。每一次局部放電對絕緣介質都會有一些影響，輕微的局部放電對電力設備絕緣的影響較小，絕緣強度的下降較慢；而強烈的局部放電，則會使絕緣強度很快下降。這是使高壓電力設備絕緣損壞的一個重要因素。因此，設計高壓電力設備絕緣時，要考慮在長期工作電壓的作用下，不允許絕緣結構內發生較強烈的局部放電。對運行中的設備要加強監測，當局部放電超過一定程度時，應將設備退出運行，進行檢修或更換。電力設備的異常局部放電現象主要包括三種：一是內部放電，二是沿面放電，三是電暈放電，因此在電力設備運行中需要進行定期監測，有效排查局部放電現象，避免發生事故。

目前傳統局放檢測大多使用接觸式的檢測裝置，作業流程復雜且高度依賴電力設備本身檢測條件，無法適用于大量的各類電力設備的日常巡檢需求。同時傳統局放檢測主要基于信號處理技術，智能化水平相對較低，難以自動識別不同類型的放電現象，因此迫切需要研發具備智能局放故障診斷能力、非接觸式、遠距離異常放電檢測裝置來解決上述問題。

發明內容

為此，本發明提供基于智能聲紋識別技術的便攜式異常放電超聲檢測裝置，通過利用超聲波檢測與聲紋智能識別技術，利用高壓局部放電會產生20k-100kHz的超聲波，且該頻段超聲波可以在空氣中傳播一段距離的原理，結合攝像頭目標識別算法，可實現遠距離的輸電線路局放故障檢測、定位與診斷，以解決現有技術中由于接觸式的檢測裝置作業流程復雜高度依賴電力設備本身檢測條件導致的無法適用于大量的各類電力設備的日常巡檢需求以及難以自動識別不同類型的放電現象的問題。

為了實現上述目的，本發明實施例提供如下技術方案：基于智能聲紋識別技術的便攜式異常放電超聲檢測裝置，包括麥克風陣列單元、FPGA控制單元、聲場數據處理單元、聲紋識別診斷單元和存儲與顯示單元，所述麥克風陣列單元輸出端與FPGA控制單元輸入端相連接，所述FPGA控制單元輸出端與聲場數據處理單元輸入端相連接，所述聲場數據處理單元和聲紋識別診斷單元的輸出端與存儲與顯示單元的輸入端相連接；

所述麥克風陣列單元中設有64路麥克風陣列，每路采用MEMS微型超聲麥克風，按照優化的特定順序空間排布，麥克風傳感器的頻率響應范圍為1k-100kHz，并且能夠有效探測到70米距離以內的局部放電所產生的超聲波信號；多路麥克風通過高速數字采樣芯片進行高頻采樣，輸出數字超聲信號；64路麥克風陣列中MEMS微型超聲麥克風采用麥克風陣列面板進行安裝固定，麥克風陣列面板中間開孔，嵌入USB微型攝像頭，保證USB微型攝像頭視場與麥克風陣列方向重合一致；

所述FPGA控制單元接收麥克風陣列單元發出的數字超聲信號，采用FPGA芯片對多組數據同時進行處理，處理完成后按照通道順序進行第一次封裝，根據自定協議的標識對不同數據進行填充；填充完成后的數據進行第二次封裝，使其符合UDP協議進行以太網傳輸；