CN109507494A - 变压器声波检测*** - Google Patents
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Abstract
变压器声波检测***，本发明涉及变压器技术领域；它包含数据分析***和数据采集***；所述的数据分析***由计算机和模板库构成；所述的数据采集***由单片机、前向通道和声波传感器构成；所述的声波传感器与前向通道连接，前向通道与单片机连接，单片机与计算机通过R232/485连接；所述的计算机与模板库连接。采用“非接触检测”技术，传感器和整个***的安装、调试丝毫不影响变压器的正常运行，适合高电压、强电磁场恶劣电磁环境，或高温、有腐蚀环境下对变压器的运行状态监测，本发明具有结构简单，设置合理，制作成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，具体涉及变压器声波检测***。
背景技术
变压器在正常和非正常运行时，其声波信号的表现形式及其原因主要是：（1）正常运行时，由于交流电通过变压器线圈，在铁芯里产生周期性的交变磁通，就引起铁芯的振动而发生均匀的“嗡嗡”声；（2）过负荷时，由于变压器线圈电流较大，使铁芯磁通密度增加，引起铁芯硅钢片的振动力增强，从而发出比平时运行略响且略重的“嗡嗡”声；（3）大动力设备起动时，由于负荷变化较大且因高次谐波作用，变压器内瞬间发出“哇哇”声；（4）***短路时，由于变压器通过大量的非周期电流，使磁通密度过分增大，铁芯严重饱和，变压器发出很大的噪声；（5）内部接触不良或有击穿处时，变压器发出“吱吱”或“噼啪”的放电声，在变压器内部严重放电时产生气体使瓦斯保护动作；（6）由于铁磁谐振，变压器内部发出“嗡嗡”声和尖细的“哼哼”声，这声音随电压和频率的升高而变尖细，随电压和频率的降低而***。
变压器套管表面的污秽及大雾、下雨、阴天时，会造成电晕放电而发出“吱吱”声。
电压互感器在正常运行时应是均匀轻微“嗡嗡”声，异常时则有下列情况：（1）线路发生单相接地时，因未接地两相电压升高及零序电压产生，使铁芯饱和而发出较大噪声，主要是沉重而高昂的“嗡嗡”声；（2）铁磁谐振发出较高的“嗡嗡”声或“哼哼”声，这声音随电压和频率的变化而变化，工频振荡时，三相电压上升很高，使铁芯严重饱和发出很响且严重的“嗡嗡”声。
电流互感器发出声波的主要原因是二次回路开路，二次线圈产生很高的电势，同时，原线圈磁化力使铁芯磁通密度过度增大，铁芯严重饱和，可能造成过热而烧坏，因磁通密度的增加和磁通的非正弦性使硅钢片振荡力加强，从而发出较大的噪声。
油断路器在正常运行时，断路器不发出任何声响，只有在断路器跳、合闸时才发出响声。断路器内部接触不良时，有微弱的电晕放电“吱吱”声，伴随油的发热，但无信号发出。套管表面污秽或下雨、雪、大雾和阴天时，套管表面有电晕放电的“吱吱”声。
由上可见，不同的电力设备其运行时发出的声波信号是不同的。同一种电力设备在正常与非正常状态下，所发出的声波信号也有很大差异。人耳听到的声音的不同关键就在于声音的强弱和频率不同。但是基于人的感官经验对电力设备的运行状态分析，还仅仅是定性的，未能达到定量分析，工作人员也不可能长时间对某一电力设备的声波信号监听。如果能够设计出某种***，对电力设备的声波信号时实采集，并找到某种方法将特定电力设备声波的关键信息提取出来，就有可能以此为判据来判断此电力设备是否工作正常。
声波的频率范围很广，为。而人耳所能够听到的声音大约为20Hz至20kHz频段的声波。主要研究的就是电力设备发出的这一频段内声波信号。当前对声波的研究应用发展出了多个不同的应用技术，主要包括：水声技术，噪声控制技术，电声技术，语音技术，超声技术及次声波的应用等。在这些技术中，语音技术的应用目的在于让“机器”能够听懂人的语言即语音识别技术，其分析方法相对比较成熟。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的变压器声波检测***，采用 “非接触检测”技术，传感器和整个***的安装、调试丝毫不影响变压器的正常运行，适合高电压、强电磁场恶劣电磁环境，或高温、有腐蚀环境下对变压器的运行状态监测。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它包含数据分析***和数据采集***；所述的数据分析***由计算机和模板库构成；所述的数据采集***由单片机、前向通道和声波传感器构成；所述的声波传感器与前向通道连接，前向通道与单片机连接，单片机与计算机通过R232/485连接；所述的计算机与模板库连接。
进一步地，所述的单片机与LCD液晶显示接口连接。
进一步地，所述的单片机与USB接口连接。
采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的变压器声波检测***，采用“非接触检测”技术，传感器和整个***的安装、调试丝毫不影响变压器的正常运行，适合高电压、强电磁场恶劣电磁环境，或高温、有腐蚀环境下对变压器的运行状态监测，本发明具有结构简单，设置合理，制作成本低等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的模块图。
附图标记说明：
数据分析***1、计算机1-1、模板库1-2、数据采集***2、单片机2-1、前向通道2-2、声波传感器2-3、LCD液晶显示接口2-4、USB接口2-5。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
参看如图1所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包含数据分析***1和数据采集***2；所述的数据分析***1由计算机1-1和模板库1-2构成；所述的数据采集***2由单片机2-1、前向通道2-2和声波传感器2-3构成；所述的声波传感器2-3与前向通道2-2连接，前向通道2-2与单片机2-1连接，单片机2-1与计算机1-1通过R232/485连接；所述的计算机1-1与模板库1-2连接。
进一步地，所述的单片机2-1与LCD液晶显示接口2-4连接。
进一步地，所述的单片机2-1与USB接口2-5连接。
进一步地，所述的单片机为C8051F005型单片机，其指令执行速度快，能够快速实现对声波信号的采集及数据分析；便于实现对***软件完善；高集成度，使得其具备优越的抗干扰性能，十分适合在复杂的电力现场监测。
进一步地，所述的声波传感器2-3为电容式声波传感器。
进一步地，所述的数据分析***1采用合适的数字滤波方法消除干扰，并有选择地对有用声波信号进行记录，解决数据的冗余问题，监测多点的声波信号，并显示声波信号的波形、频谱等；声波特性分析算法采用多种优化算法：首先针对某一电力变压器，利用其正常运行状态的声波信号建立隐马尔可夫模型（HMM）模板，然后利用模糊识别算法分析正常运行时的噪声的特征规律，在幅值及频谱特征指标上找出其对应的状态正常的稳定阈值范围，如超出正常限值则声波发生畸变，再利用隐马尔可夫模型（HMM）技术精确判断设备是否存在异常，如发现故障或者故障隐患及时告警；在积累大量数据的基础上，对电力变压器的运行状态进行智能诊断，建立专家***，可以客观的诊断电力变压器的运行状态，判断发生的故障类型，预测电力设备的故障征兆；可利用模板库1-2中的原始记录，查阅和浏览历史波形和分析结果，统计分析一段设定的时间内声波畸变的次数以及电力变压器可能发生故障的概率，并生成电力设备运行情况统计报表。
进一步地，所述的数据采集***2以单片机2-1为核心，对变压器声波信号的采集，由多路声波传感器2-3采集到的声波信号转化为电信号，通过前向通道2-2及单片机2-1对多路声波传感器2-3输出的信号进行缩放、滤波、同步采样保持、A/D变换，时实同步采集信号；然后利用RS-232串口传送数据到计算机1-1中，在计算甲1-1中分析变压器的运行状态，同时可以利用U盘及其LCD液晶显示模块对声波信号进行现场分析。
采用上述结构后，本具体实施方式有益效果为：本具体实施方式所述的变压器声波检测***，采用 “非接触检测”技术，传感器和整个***的安装、调试丝毫不影响变压器的正常运行，适合高电压、强电磁场恶劣电磁环境，或高温、有腐蚀环境下对变压器的运行状态监测，本发明具有结构简单，设置合理，制作成本低等优点。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.变压器声波检测***，其特征在于：它包含数据分析***和数据采集***；所述的数据分析***由计算机和模板库构成；所述的数据采集***由单片机、前向通道和声波传感器构成；所述的声波传感器与前向通道连接，前向通道与单片机连接，单片机与计算机通过R232/485连接；所述的计算机与模板库连接。
2.根据权利要求1所述的变压器声波检测***，其特征在于：所述的单片机与LCD液晶显示接口连接。
3.根据权利要求1所述的变压器声波检测***，其特征在于：所述的单片机与USB接口连接。
4.根据权利要求1所述的变压器声波检测***，其特征在于：所述的数据分析***采用合适的数字滤波方法消除干扰，并有选择地对有用声波信号进行记录，解决数据的冗余问题，监测多点的声波信号，并显示声波信号的波形、频谱等；声波特性分析算法采用多种优化算法：首先针对某一电力变压器，利用其正常运行状态的声波信号建立隐马尔可夫模型模板，然后利用模糊识别算法分析正常运行时的噪声的特征规律，在幅值及频谱特征指标上找出其对应的状态正常的稳定阈值范围，如超出正常限值则声波发生畸变，再利用隐马尔可夫模型技术精确判断设备是否存在异常，如发现故障或者故障隐患及时告警；在积累大量数据的基础上，对电力变压器的运行状态进行智能诊断，建立专家***，可以客观的诊断电力变压器的运行状态，判断发生的故障类型，预测电力设备的故障征兆；可利用模板库中的原始记录，查阅和浏览历史波形和分析结果，统计分析一段设定的时间内声波畸变的次数以及电力变压器可能发生故障的概率，并生成电力设备运行情况统计报表。
5.根据权利要求1所述的变压器声波检测***，其特征在于：所述的数据采集***以单片机为核心，对变压器声波信号的采集，由多路声波传感器采集到的声波信号转化为电信号，通过前向通道及单片机对多路声波传感器输出的信号进行缩放、滤波、同步采样保持、A/D变换，时实同步采集信号；然后利用RS-232串口传送数据到计算机中，在计算甲中分析变压器的运行状态，同时可以利用U盘及其LCD液晶显示模块对声波信号进行现场分析。
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