CN112014774A - 基于声音处理的变压器故障巡检***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于声音处理的变压器故障巡检***及方法，该***包括智能巡检机器人和上位机，智能巡检机器人上搭载有拾音器和下位机，拾音器用于在智能巡检机器人巡检变电站的过程中，对沿途的声音信号进行采集，并将采集的声音信号传输给下位机；下位机用于去除接收的声音信号的噪声，得到变压器的声音信号，并将变压器的声音信号传输给上位机；上位机用于对接收的声音信号进行处理，并判断变压器是否存在故障，给出判断结果。本发吗利用巡检机器人代替人工巡检，可以提高巡检效率，也可以减少人工成本，通过声音检测故障也可以提高检测结果的准确性。

Description

基于声音处理的变压器故障巡检***及方法

技术领域

本发明涉及变电站故障巡检技术领域，特别涉及一种基于声音处理的变压器故障巡检***及方法。

背景技术

早期电力变压器故障检测工作都是基于传统的人为参与来完成的，采用的是离线方式，主要手段有日常巡查、预防性试验，及绝缘油试验法。这些方法曾为变电站的安全稳定运行发挥了至关重要的作用，但随着电网规模的不断扩大、设备结构的复杂及高新科技的应用，这些方法己经不能跟上时代发展的需求。因此，如何降低人工巡检的强度，实现无人巡检是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于改善现有技术中所存在的上述不足，提供一种基于声音处理的变压器故障巡检***及方法，提高巡检效率的同时，也提高故障检测结果的准确性。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

一种基于声音处理的变压器故障巡检***，包括智能巡检机器人和上位机，智能巡检机器人上搭载有拾音器和下位机，拾音器用于在智能巡检机器人巡检变电站的过程中，对沿途的声音信号进行采集，并将采集的声音信号传输给下位机；下位机用于去除接收的声音信号的噪声，得到变压器的声音信号，并将变压器的声音信号传输给上位机；上位机用于对接收的声音信号进行处理，并判断变压器是否存在故障，给出判断结果。

进一步地，所述下位机连接有无线通信模块，下位机通过无线通信模块将变压器的声音信号传输给上位机。通过无线方式传输，可以实现一边采集一边故障检测，进一步提高效率。

进一步地，还包括客户端，上位机将判断结果传输给客户端，以便在客户端展示。通过将检测结果实时传输给客户端展示，一旦有故障发生即可安排处理，提高故障处理的及时性。

进一步地，上位机为云服务器。

作为一种实施方式，上位机根据变压器的声音信号的频率和振幅判断是否存在故障。

另一方面，本发明实施例提供了一种根据上述基于声音处理的变压器故障巡检***进行巡检的方法，包括以下步骤：

定时或不定时驱使智能巡检机器人在变电站内自行走；

在智能巡检机器人行走过程中，拾音器实时采集声音信号，并传输给下位机；

下位机去除接收的声音信号的噪声，得到变压器的声音信号，并将变压器的声音信号传输给上位机；

上位机对接收的声音信号进行处理，并判断变压器是否存在故障，给出判断结果。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明使用变电站巡检机器人代替人工巡检，可以有效地提高巡检质量、降低人工劳动强度；恶劣天气下代替人工巡视，降低人工安全风险；基于变电站巡检机器人全自主检测设备状态，实现无人值守。利用机器人进行变电站设备巡检，可通过自动化的作业手段降低劳动强度，提升巡检效率，统一的检测分析流程保证巡检质量。通过智能巡检机器人搭载拾音器，能够自动地将巡检道路上的变压器声音进行拾取，之后再进行数据处理与传输，实现了智能巡检机器人对变压器的自主监控，大大减少了人力成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明基于声音处理的变压器故障巡检***的结构框图。

图2为应用本发明基于声音处理的变压器故障巡检***进行巡检的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提供的一种基于声音处理的变压器故障巡检***，包括智能巡检机器人和上位机。智能巡检机器人上搭载有拾音器和下位机，智能巡检机器人的主要目的是带着拾音器进行声音信号采集，因此智能巡检机器人可以采用现有技术中的成品，能够按照指定轨迹行走即可。巡检机器人在巡检变电站过程中，通过拾音器对沿途的声音信号进行采集，采集的信号包括变压器发出的声音，当然也可能包含一些噪音信号，因此，拾音器采集到声音信号后将其传输给下位机进行预处理，进行降噪滤波处理，将环境中的噪音剔除出去，进而获取变压器运行的声音信号。下位机预处理后将得到的变压器运行的声音信号传输给上位机进行故障判断。下位机可以是单片机，上位机可以是云服务器。

作为一种实施方式，智能巡检机器人在完成一次巡检后，下位机再集中将预处理后的声音信号通过有线方式传输给上位机。

作为另一种实施方式，也可以在智能巡检机器人上搭载无线通信模块，下位机与无线通信模块连接，下位机将预处理后的声音信号通过无线通信模块实时传递到上位机。无线通信模块可以是用于对智能巡检机器人控制所用的通信模块，也可以是单独给下位机配置的通信模块。

上位机接收信号后，将声音信号转换为变压器的运行状态，并通过与其连接的客户端实时显示。

变压器正常运行时噪声主要来源于油箱、绕组、铁芯及冷却装置风扇等发生振动，也即变压器本体的振动和冷却装置风扇的空气流动产生的。本体噪音主要包括硅钢片和叠片间因磁通穿过片间而产生的电磁力，引起的铁芯振动，负载电流流过绕组，在绕组之间、线匝之间产生的动态电磁力从而引起的绕组的振动；另外因为漏磁引起的油箱壁的振动等等。冷却装置的噪声主要是潜油泵和冷却风扇运行时产生的。因此通过监测变压器的噪声可以反映出变压器内部铁芯和绕组的绝缘状况。也就是说，先分别采集变压器处于各种故障情况下的声音信号作为黑样本，以及变压器无任何故障情况下的声音信号作为白样本，上位机接收到变压器的声音信号后，先将其与白样本进行比较，比较声音信号的频率与振幅，若频率与振幅都与白样本一致或差异在设定的范围内，则可以判断为变压器无故障。若频率与振幅都与白样本的差异超出了设定的范围，则依次与各种故障下的黑样本进行比较，若与某个或某些黑样本一致或差异在设定的范围内，则可判断变压器存在相应的故障。通过这样的方式可以判断出故障的类型，可以更好的及时进行相应处理。但是对于某些故障是很难区分的，此时也并不是能把所有的故障都能识别出，但是能够识别出变压器存在故障即可。也就是说，在更简单的处理方式中，只需要将预处理后的声音信号与白样本进行比较即可。

如图2所示，应用上述***进行巡检的方法包括如下步骤：

步骤0，驱使智能巡检机器人自主巡检变电站。巡检的频率可以是定时或不定时的。

步骤1，搭载拾音器的巡检机器人在自主巡检过程中，采集声音信号。

步骤2，下位机对采集的声音信号进行去噪音处理，保留变压器的声音。

步骤3，将预处理的声音信号通过无线通信模块上传到上位机。

步骤4，上位机对变压器声音信号进行故障识别，并给出变压器的状态。

步骤5，通过客户端对变压器的状态进行展示。

本发明使用变电站巡检机器人代替人工巡检，可以有效地提高巡检质量、降低人工劳动强度；恶劣天气下代替人工巡视，降低人工安全风险；基于变电站巡检机器人全自主检测设备状态，实现无人值守。利用机器人进行变电站设备巡检，可通过自动化的作业手段降低劳动强度，提升巡检效率，统一的检测分析流程保证巡检质量。通过智能巡检机器人搭载拾音器，能够自动地将巡检道路上的变压器声音进行拾取，之后再进行数据处理与传输，实现了智能巡检机器人对变压器的自主监控，大大减少了人力成本。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种基于声音处理的变压器故障巡检***，其特征在于，包括智能巡检机器人和上位机，智能巡检机器人上搭载有拾音器和下位机，拾音器用于在智能巡检机器人巡检变电站的过程中，对沿途的声音信号进行采集，并将采集的声音信号传输给下位机；下位机用于去除接收的声音信号的噪声，得到变压器的声音信号，并将变压器的声音信号传输给上位机；上位机用于对接收的声音信号进行处理，并判断变压器是否存在故障，给出判断结果。

2.根据权利要求1所述的基于声音处理的变压器故障巡检***，其特征在于，所述下位机连接有无线通信模块，下位机通过无线通信模块将变压器的声音信号传输给上位机。

3.根据权利要求1所述的基于声音处理的变压器故障巡检***，其特征在于，还包括客户端，上位机将判断结果传输给客户端，以便在客户端展示。

4.根据权利要求1所述的基于声音处理的变压器故障巡检***，其特征在于，上位机为云服务器。

5.根据权利要求1所述的基于声音处理的变压器故障巡检***，其特征在于，上位机根据变压器的声音信号的频率和振幅判断是否存在故障。

6.根据权利要求1所述的基于声音处理的变压器故障巡检***进行巡检的方法，其特征在于，包括以下步骤：

定时或不定时驱使智能巡检机器人在变电站内自行走；

在智能巡检机器人行走过程中，拾音器实时采集声音信号，并传输给下位机；

下位机去除接收的声音信号的噪声，得到变压器的声音信号，并将变压器的声音信号传输给上位机；

上位机对接收的声音信号进行处理，并判断变压器是否存在故障，给出判断结果。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，上位机根据变压器的声音信号的频率和振幅判断是否存在故障。

Images