CN109029582A - 一种基于多种参数采集的电力变压器故障在线检测*** - Google Patents

一种基于多种参数采集的电力变压器故障在线检测*** Download PDF

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胥峥
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Abstract

本发明提供了一种基于多种参数采集的电力变压器故障在线检测***，所述变压器故障在线检测***包括变压器、信号采集模块、信号处理转换模块、信号诊断控制模块和报警模块；所述变压器故障在线检测***通过所述信号采集模块采集所述变压器的电流、电压、温度、湿度和运行声音，再经过所述信号处理转换模块进行处理并输至所述信号诊断控制模块，经过分析判断所述变压运行状态是否正常，并对运行信息进行存储显示，若存在故障则通过所述报警模块发出报警信息，所述信号诊断控制模块控制所述变压器是否继续工作。本发明提供一种基于多种参数采集的电力变压器故障在线检测***，能够实现对电力变压器运行状态更加准确、实时的检测。

Description

一种基于多种参数采集的电力变压器故障在线检测***
技术领域
本发明属于电力设备检测技术领域，特别涉及一种基于多种参数采集的电力变压器故障在线检测***。
背景技术
变压器是电力***的主要设备之一，它的运行状况将直接关系到电力***的安全经济运行。大型电力变压器的故障以绝缘故障为主，主要表现为局部放电。变压器故障检测技术，是指通过监控变压器运行状态来检测变电站电力变压器是否仍处于正常工作中，若发生故障，能够做到及时报警，方便工作人员对其进行检测维修，以防止发生重大事故，同时还可以预测变压器未来一段时间内的工作情况。传统的变压器故障检测方法都是依靠人工完成的，包括状态检修、定期检修等，这些方法均需要相关工作人员定期在现场进行操作，对工作人员的技术水平以及工作经验都有要求，但是传统检测方法不但缺乏时效性，而且具有一定的安全风险。随着工业发展、科技进步、人们生活水平的不断提高，随之而来的是用电需求大幅增长、电网规模越来越大，传统的检测手段已无法满足日益变化的需求，此时，伴随着计算机与电子技术的进步，实时的在线故障检测技术也随之发展起来。
实时检测变压器是否发生局部放电能够有效反映变压器的绝缘状况，进而及时发现变压器内部的绝缘缺陷，便于维护和检修。变压器在局部放电过程中，总是伴随着声音的产生，这些声音与局部放电的程度和类型有着一定的对应关系。正常运行时工作人员可以凭借所听到的变压器的运行声音，判断变压器是否发生了故障。如何模拟人类听觉***根据声音判断变压器运行状态进而检测是否发生故障，再结合传统的变压器故障检测方法，能够实现对变压器运行状态更加准确、实时的检测。
发明内容
本发明提供一种基于多种参数采集的电力变压器故障在线检测***，能够实现对电力变压器运行状态更加准确、实时的检测，及时发现变压器内部的绝缘缺陷，便于维护和检修。
本发明具体为一种基于多种参数采集的电力变压器故障在线检测***，所述变压器故障在线检测***包括变压器、信号采集模块、信号处理转换模块、信号诊断控制模块和报警模块，所述变压器、所述信号采集模块、所述信号处理转换模块、所述信号诊断控制模块和所述报警模块顺序连接，所述信号诊断控制模块还与所述变压器连接；所述变压器故障在线检测***通过所述信号采集模块采集所述变压器的电流、电压、温度、湿度和运行声音，再经过所述信号处理转换模块对采集的信号进行处理并以数字信号输至所述信号诊断控制模块，经过分析判断所述变压运行状态是否正常，并对运行信息进行存储显示，若存在故障则通过所述报警模块发出报警信息，所述信号诊断控制模块控制所述变压器是否继续工作，进而防止所述变压器故障运行引起其它事故发生。
所述信号采集模块包括电流互感器、电压互感器、温度传感器、湿度传感器和声音传感器，分别采集所述变压器的电流、电压、温度、湿度和运行声音信号。
所述信号处理转换模块对输入的所述电流、电压、温度、湿度和运行声音信号进行处理，并转换成相应的数字信号输出。
所述信号处理转换模块包含声音处理器，采用单片机对所述运行声音信号进行处理，处理方法如下：
步骤一、将所述运行声音信号分成多个近似平稳的短时声音帧，再进行加窗处理，所述运行声音信号进行分帧加窗处理后表示为xω(n)＝x(n)*ω(n)，所述x(n)为所述运行声音信号，所述ω(n)为窗函数，表示为
步骤二、对所述短时声音帧进行短时傅里叶变换，得到幅频特性，所述傅里叶变换函数为
步骤三、根据所述幅频特性将所述短时声音帧傅里叶变换后的频率按块划分成L个子频带；
步骤四、将所述子频带内各频点所对应的能量相加，求得每个所述子频带能量Ei和所有所述子频带的能量和Ej，并作为代表所述声音的特征参数，进而得到代表所述声音信号的一组特征相量(E1,E2…Ei,Ej)；对所述特征向量进行降维处理，最终得到代表所述声音信号的特殊数据。
所述信号诊断控制模块包括中央处理器、声音数据库、存储模块、显示模块和按键输入模块，所述所述中央处理器分别与所述声音数据库、所述存储模块、所述显示模块、所述按键输入模块和所述变压器相连接；所述按键输入模块共有六个按键，分别为确认键、取消删除键、上翻键、下翻键、左翻键、右翻键，所述上翻键和所述下翻键还能够实现参数设定时的加减功能；所述按键输入模块与所述中央处理器、所述存储模块、所述显示模块共同完成所述变压器正常运行时各运行参数保护值的设定，以便所述中央处理器对输入的信息进行对比分析；所述按键输入模块结合所述存储模块和所述显示模块还能够实现历史数据的查阅和历史故障数据的查阅。
所述中央处理器将输入的所述电流、电压、温度和湿度信号与设定的正常运行参数进行对比分析，将输入的所述运行声音信号的特殊数据与所述声音数据库内的信息对比分析，进而判断所述变压器的运行状态，并由所述存储模块进行信息存储，由所述显示模块进行数据显示，若存在故障，所述中央处理器判断为何种故障并判断所述变压器是否可以继续工作，通过所述报警模块发出报警信号，通过继电器控制所述变压器的工作状态。
所述声音数据库是在现场测试的基础上建立的所述变压器工作状态的声学特征数据库，包括所述变压器正常工作和发生不同故障时的声学特征数据。
所述报警模块采用声光报警器。
附图说明
图1为本发明一种基于多种参数采集的电力变压器故障在线检测***的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种基于多种参数采集的电力变压器故障在线检测***的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示，本发明的所述变压器故障在线检测***包括变压器、信号采集模块、信号处理转换模块、信号诊断控制模块和报警模块，所述变压器、所述信号采集模块、所述信号处理转换模块、所述信号诊断控制模块和所述报警模块顺序连接，所述信号诊断控制模块还与所述变压器连接；所述变压器故障在线检测***通过所述信号采集模块采集所述变压器的电流、电压、温度、湿度和运行声音，再经过所述信号处理转换模块对采集的信号进行处理并以数字信号输至所述信号诊断控制模块，经过分析判断所述变压运行状态是否正常，并对运行信息进行存储显示，若存在故障则通过所述报警模块发出报警信息，所述信号诊断控制模块控制所述变压器是否继续工作，进而防止所述变压器故障运行引起其它事故发生。
所述信号采集模块包括电流互感器、电压互感器、温度传感器、湿度传感器和声音传感器，分别采集所述变压器的电流、电压、温度、湿度和运行声音信号。
所述信号处理转换模块对输入的所述电流、电压、温度、湿度和运行声音信号进行处理，并转换成相应的数字信号输出。
所述信号处理转换模块包含声音处理器，采用单片机对所述运行声音信号进行处理，处理方法如下：
步骤一、将所述运行声音信号分成多个近似平稳的短时声音帧，再进行加窗处理，所述运行声音信号进行分帧加窗处理后表示为xω(n)＝x(n)*ω(n)，所述x(n)为所述运行声音信号，所述ω(n)为窗函数，表示为
步骤二、对所述短时声音帧进行短时傅里叶变换，得到幅频特性，所述傅里叶变换函数为
步骤三、根据所述幅频特性将所述短时声音帧傅里叶变换后的频率按块划分成L个子频带；
步骤四、将所述子频带内各频点所对应的能量相加，求得每个所述子频带能量Ei和所有所述子频带的能量和Ej，并作为代表所述声音的特征参数，进而得到代表所述声音信号的一组特征相量(E1,E2…Ei,Ej)；对所述特征向量进行降维处理，最终得到代表所述声音信号的特殊数据。
所述信号诊断控制模块包括中央处理器、声音数据库、存储模块、显示模块和按键输入模块，所述所述中央处理器分别与所述声音数据库、所述存储模块、所述显示模块、所述按键输入模块和所述变压器相连接；所述按键输入模块共有六个按键，分别为确认键、取消删除键、上翻键、下翻键、左翻键、右翻键，所述上翻键和所述下翻键还能够实现参数设定时的加减功能；所述按键输入模块与所述中央处理器、所述存储模块、所述显示模块共同完成所述变压器正常运行时各运行参数保护值的设定，以便所述中央处理器对输入的信息进行对比分析；所述按键输入模块结合所述存储模块和所述显示模块还能够实现历史数据的查阅和历史故障数据的查阅。
所述中央处理器将输入的所述电流、电压、温度和湿度信号与设定的正常运行参数进行对比分析，将输入的所述运行声音信号的特殊数据与所述声音数据库内的信息对比分析，进而判断所述变压器的运行状态，并由所述存储模块进行信息存储，由所述显示模块进行数据显示，若存在故障，所述中央处理器判断为何种故障并判断所述变压器是否可以继续工作，通过所述报警模块发出报警信号，通过继电器控制所述变压器的工作状态。
所述声音数据库是在现场测试的基础上建立的所述变压器工作状态的声学特征数据库，包括所述变压器正常工作和发生不同故障时的声学特征数据。
所述报警模块采用声光报警器。
最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (8)

1.一种基于多种参数采集的电力变压器故障在线检测***，其特征在于，所述变压器故障在线检测***包括变压器、信号采集模块、信号处理转换模块、信号诊断控制模块和报警模块，所述变压器、所述信号采集模块、所述信号处理转换模块、所述信号诊断控制模块和所述报警模块依次顺序连接，所述信号诊断控制模块还与所述变压器连接；所述变压器故障在线检测***通过所述信号采集模块采集所述变压器的电流、电压、温度、湿度和运行声音，再经过所述信号处理转换模块对采集的信号进行处理并以数字信号输至所述信号诊断控制模块，经过分析判断所述变压运行状态是否正常，并对运行信息进行存储显示，若存在故障则通过所述报警模块发出报警信息，所述信号诊断控制模块控制所述变压器是否继续工作，进而防止所述变压器故障运行引起其它事故发生。
2.根据权利要求1所述的一种基于多种参数采集的电力变压器故障在线检测***，其特征在于，所述信号采集模块包括电流互感器、电压互感器、温度传感器、湿度传感器和声音传感器，分别采集所述变压器的电流、电压、温度、湿度和运行声音信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于多种参数采集的电力变压器故障在线检测***，其特征在于，所述信号处理转换模块对输入的所述电流、电压、温度、湿度和运行声音信号进行处理，并转换成相应的数字信号输出。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于多种参数采集的电力变压器故障在线检测***，其特征在于，所述信号处理转换模块包含声音处理器，采用单片机对所述运行声音信号进行处理，处理方法如下：
步骤一、将所述运行声音信号分成多个近似平稳的短时声音帧，再进行加窗处理，所述运行声音信号进行分帧加窗处理后表示为xω(n)＝x(n)*ω(n)，所述x(n)为所述运行声音信号，所述ω(n)为窗函数，表示为
步骤二、对所述短时声音帧进行短时傅里叶变换，得到幅频特性，所述傅里叶变换函数为
步骤三、根据所述幅频特性将所述短时声音帧傅里叶变换后的频率按块划分成L个子频带；
步骤四、将所述子频带内各频点所对应的能量相加，求得每个所述子频带能量Ei和所有所述子频带的能量和Ej，并作为代表所述声音的特征参数，进而得到代表所述声音信号的一组特征相量(E1,E2…Ei,Ej)；对所述特征向量进行降维处理，最终得到代表所述声音信号的特殊数据。
5.根据权利要求1所述的一种基于多种参数采集的电力变压器故障在线检测***，其特征在于，所述信号诊断控制模块包括中央处理器、声音数据库、存储模块、显示模块和按键输入模块，所述所述中央处理器分别与所述声音数据库、所述存储模块、所述显示模块、所述按键输入模块和所述变压器相连接；所述按键输入模块共有六个按键，分别为确认键、取消删除键、上翻键、下翻键、左翻键和右翻键，所述上翻键和所述下翻键还能够实现参数设定时的加减功能；所述按键输入模块与所述中央处理器、所述存储模块、所述显示模块共同完成所述变压器正常运行时各运行参数保护值的设定，以便所述中央处理器对输入的信息进行对比分析；所述按键输入模块结合所述存储模块和所述显示模块还能够实现历史数据的查阅和历史故障数据的查阅。
6.根据权利要求5所述的一种基于多种参数采集的电力变压器故障在线检测***，其特征在于，所述中央处理器将输入的所述电流、电压、温度和湿度信号与设定的正常运行参数进行对比分析，将输入的所述运行声音信号的特殊数据与所述声音数据库内的信息对比分析，进而判断所述变压器的运行状态，并由所述存储模块进行信息存储，由所述显示模块进行数据显示，若存在故障，所述中央处理器判断为何种故障并判断所述变压器是否可以继续工作，通过所述报警模块发出报警信号，通过继电器控制所述变压器的工作状态。
7.根据权利要求6所述的一种基于多种参数采集的电力变压器故障在线检测***，其特征在于，所述声音数据库是在现场测试的基础上建立的所述变压器工作状态的声学特征数据库，包括所述变压器正常工作和发生不同故障时的声学特征数据。
8.根据权利要求1所述的一种基于多种参数采集的电力变压器故障在线检测***，其特征在于，所述报警模块采用声光报警器。
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