CN217358737U - 变压器空间噪声检测电路 - Google Patents

变压器空间噪声检测电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了变压器空间噪声检测电路，属于变压器电气故障检测技术领域，包括：高性能传声器，用于接收和检测声音信号；降噪滤波电路，用于对声音信号进行环境噪声滤波得到变压器空间噪声；信号增强电路，用于对变压器空间噪声进行信号增强；故障诊断预警电路，对空间噪声进行诊断，得到故障类型并进行预警；高性能传声器的输出端连接降噪滤波电路，降噪滤波电路的输出端连接信号增强电路，信号增强电路的输出端连接故障诊断预警电路。本实用新型的高性能传声器测量频带宽、灵敏度高、足够的动态范围、良好而稳定的长期声学性能，通过两个共模线圈的串行级联，增加线路的高频共模/差模阻抗，降低高频噪声，从而可降低环境噪声的高频噪声。

Description

变压器空间噪声检测电路
技术领域
本实用新型涉及变压器电气故障检测技术领域，尤其涉及一种变压器空间噪声检测电路。
背景技术
随着电网规模的不断增大、电压等级的不断提高，电力设备的噪声影响问题日益突出，电力设备的噪声影响已成为电网建设过程中必须面临的迫切问题。变压器是电力设备中最为主要的噪声源之一，其噪声检测是对变压器噪声特性分析与控制的前提。另外，电力变压器噪声与其运行状态密切相关，不同的噪声特征对应不同故障类型，因此，噪声检测对于电力变压器状态评价与故障诊断同样具有重要意义。
目前，为了检测变压器噪声，需要工作人员携带大量设备前往变电站现场，如声级计、校准器、延长杆、电缆、三脚架等，携带较为不便并且现场需要对设备进行安装。对于较为偏远的变电站，工作人员往返变电站所花时间较久，容易造成人力、物力资源浪费。遇到待测变电站较多的情况，完成所有变压器噪声检测所需测试周期较长。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，公开了变压器空间噪声检测电路。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
变压器空间噪声检测电路，包括：
高性能传声器，用于接收和检测声音信号；
降噪滤波电路，用于对声音信号进行环境噪声滤波得到变压器空间噪声；
信号增强电路，用于对变压器空间噪声进行信号增强；
故障诊断预警电路，对空间噪声进行诊断，得到故障类型并进行预警；
所述高性能传声器的输出端连接降噪滤波电路，所述降噪滤波电路的输出端连接信号增强电路，所述信号增强电路的输出端连接故障诊断预警电路；
作为本实用新型的进一步技术方案为，所述高性能传声器采用驻极体电容式测量传声器，所述驻极体电容式测量传声器包括外壳，所述外壳为凹槽结构，其中凹槽底部设置通孔，所述凹槽内部设置有开口的腔体，所述腔体的内侧设置膜片，所述腔体的底部设置与腔体嵌入连接的背极，所述腔体的开口处设置线路板，所述线路板与腔体四周固定并设置于外壳的内部。
作为本实用新型的进一步技术方案为，所述腔体和膜片之间，腔体与背极之间设置垫片。
作为本实用新型的进一步技术方案为，所述凹槽的外部设置防尘罩。
作为本实用新型的进一步技术方案为，所述降噪滤波电路包括第一共模线圈，第二共模线圈，差模线圈；所述第一共模线圈的输出端连接第二共模线圈，所述第二共模线圈的输出端连接差模线圈。
作为本实用新型的进一步技术方案为，所述降噪滤波电路的输出端与地线之间接一个电解电容。
作为本实用新型的进一步技术方案为，所述信号增强电路包括加窗模块、FFT模块、功率谱修正模块、相位恢复模块、IFFT模块和加窗重叠相加模块；所述降噪滤波电路的输出端连接加窗模块，所述加窗模块的输出端连接FFT模块，所述FFT模块的输出端连接功率谱修正模块，所述功率谱修正模块的输出端连接相位恢复模块，所述相位恢复模块的输出端连接IFFT模块，所述IFFT模块的输出端连接加窗重叠相加模块。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型高性能传声器测量频带宽、灵敏度高、足够的动态范围、良好而稳定的长期声学性能。考虑户外现场应用需要，可以加装防风球、鸟刺、防雨措施，满足长期监测需要。本实用新型降噪滤波电路由于增加了一个共模线圈，通过两个共模线圈的串行级联，增加线路的高频共模/差模阻抗，降低高频噪声，从而可降低环境噪声的高频噪声。
附图说明
图1是本实用新型提出的变压器空间噪声检测电路示意图；
图2是本实用新型提出的驻极体电容式测量传声器结构示意图；
图3是本实用新型提出的降噪滤波电路示意图；
图4是本实用新型提出的信号增强电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。
如图1～4所示，其示出了本实用新型的具体实施例；
变压器空间噪声检测电路，包括：
高性能传声器100，用于接收和检测声音信号；
降噪滤波电路200，用于对声音信号进行环境噪声滤波得到变压器空间噪声；
信号增强电路300，用于对变压器空间噪声进行信号增强；
故障诊断预警电路400，对空间噪声进行诊断，得到故障类型并进行预警；
所述高性能传声器100的输出端连接降噪滤波电路200，所述降噪滤波电路200的输出端连接信号增强电路300，所述信号增强电路300的输出端连接故障诊断预警电路400。
本实用新型实施例中，高性能传声器接收和检测声音信号，经降噪滤波电路对环境噪声进行滤波后，得到变压器空间噪声，空间噪声经信号增强电路进行信号增强，之后进行故障诊断预警电路。
本实用新型高性能传声器测量频带宽、灵敏度高、足够的动态范围、良好而稳定的长期声学性能。考虑户外现场应用需要，可以加装防风球、鸟刺、防雨措施，满足长期监测需要。本实用新型降噪滤波电路由于增加了一个共模线圈，通过两个共模线圈的串行级联，增加线路的高频共模/差模阻抗，降低高频噪声，从而可降低环境噪声的高频噪声。
参见图2，高性能传声器100采用驻极体电容式测量传声器，所述驻极体电容式测量传声器包括外壳101，所述外壳101为凹槽结构，其中凹槽底部设置通孔111，所述凹槽内部设置有开口的腔体102，所述腔体102的内侧设置膜片103，所述腔体102的底部设置与腔体102嵌入连接的背极104，所述腔体102的开口处设置线路板105，所述线路板105与腔体102四周固定并设置于外壳101的内部。
本实用新型实施例中，腔体102和膜片103之间，腔体102与背极104之间设置垫片106，凹槽的外部设置用于防尘杂物的防尘罩107。
高性能传声器采用驻极体电容式测量传声器，常用尺寸为1/2或1/4英寸，频率响应范围为20Hz～20kHz，灵敏度约为50mV/Pa。驻极体电容式测量传声器优点在于测量频带宽、灵敏度高、足够的动态范围、良好而稳定的长期声学性能。考虑户外现场应用需要，可以加装防风球、鸟刺、防雨措施，满足长期监测需要。
变压器声信号容易受到周围环境噪声的影响，按照性质可以分为突发噪声和准稳态噪声。突发噪声具有时间不确定、间歇性发生的特点，如人声、车声。准稳态噪声在段时间内具有一定的持续性和平稳性，在时域和频域上都表现得相对稳定，如风声。
本实用新型降噪滤波电路采用滤波器降噪方法，根据环境噪声特点，可设计低通、带通、高通、梳状滤波器，利用环境噪声与变压器声信号的频谱分布差异进行降噪。
本实用新型以低通滤波为例，设计滤除高频噪声。
如图3所示，降噪滤波电路，包括第一共模线圈U1，第二共模线圈U2，差模线圈L1。第一共模线圈U1的IN1端口接地，IN2端口接降噪滤波电路的输入端；第二共模线圈U2的IN1端口接第一共模线圈U1的OUTl端口，IN2端口接第一共模线圈U1的OUT2端口，第二共模线圈U2的OUTl端口接地，OUT2端口接差模线圈L1的一端，差模线圈L1的另一端接降噪滤波电路的输出端。降噪滤波电路的输出端与地线之间接一个电解电容C1。
采用这种结构的降噪滤波电路，由于增加了一个共模线圈，通过两个共模线圈的串行级联，增加线路的高频共模/差模阻抗，降低高频噪声，从而可降低环境噪声的高频噪声。
经降噪滤波电路对环境噪声进行滤波后，得到变压器空间噪声，空间噪声经信号增强电路进行信号增强，之后进行故障诊断预警电路。
如图4所示，信号增强电路采用谱减法进行信号增强处理，先进行加窗处理和FFT变换，然后进行功率谱修正和相位恢复，最后进行IFFT变换和加窗重叠相加。信号增强电路包括加窗模块、FFT模块、功率谱修正模块、相位恢复模块、IFFT模块和加窗重叠相加模块；降噪滤波电路的输出端连接加窗模块，加窗模块的输出端连接FFT模块，FFT模块的输出端连接功率谱修正模块，功率谱修正模块的输出端连接相位恢复模块，相位恢复模块的输出端连接IFFT模块，所述IFFT模块的输出端连接加窗重叠相加模块。
谱减法进行信号增强处理，先进行加窗处理和FFT变换，然后进行功率谱修正和相位恢复，最后进行IFFT变换和加窗重叠相加；结合功率谱减法中频谱的平方计算与幅度谱减法中频谱的一次方计算，将其改进为由系数灵活控制的|·|2以及(·)1/2，经过如此功率谱修正处理得出修正后的功率谱。
故障诊断预警电路，对空间噪声进行诊断，得到故障类型并进行预警。具体地，故障诊断预警电路，开展频谱分析并提取其奇偶次谐波比、频谱复杂度、高频能量比等多种特征参量，结合声压级等参量实现变压器直流偏磁、谐波负载、附件松动、冷却装置磨损、放电等运行缺陷的有效判别与预警。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.变压器空间噪声检测电路，其特征在于，包括：
高性能传声器，用于接收和检测声音信号；
降噪滤波电路，用于对声音信号进行环境噪声滤波得到变压器空间噪声；
信号增强电路，用于对变压器空间噪声进行信号增强；
所述高性能传声器的输出端连接降噪滤波电路，所述降噪滤波电路的输出端连接信号增强电路，所述信号增强电路的输出端连接故障诊断预警电路；
所述高性能传声器采用驻极体电容式测量传声器，所述驻极体电容式测量传声器包括外壳，所述外壳为凹槽结构，其中凹槽底部设置通孔，所述凹槽内部设置有开口的腔体，所述腔体的内侧设置膜片，所述腔体的底部设置与腔体嵌入连接的背极，所述腔体的开口处设置线路板，所述线路板与腔体四周固定并设置于外壳的内部。
2.根据权利要求1所述的变压器空间噪声检测电路，其特征在于，所述腔体和膜片之间，腔体与背极之间设置垫片。
3.根据权利要求1所述的变压器空间噪声检测电路，其特征在于，所述凹槽的外部设置防尘罩。
4.根据权利要求1所述的变压器空间噪声检测电路，其特征在于，所述降噪滤波电路包括第一共模线圈，第二共模线圈，差模线圈；所述第一共模线圈的输出端连接第二共模线圈，所述第二共模线圈的输出端连接差模线圈。
5.根据权利要求4所述的变压器空间噪声检测电路，其特征在于，所述降噪滤波电路的输出端与地线之间接一个电解电容。
6.根据权利要求1所述的变压器空间噪声检测电路，其特征在于，所述信号增强电路包括加窗模块、FFT模块、功率谱修正模块、相位恢复模块、IFFT模块和加窗重叠相加模块；所述降噪滤波电路的输出端连接加窗模块，所述加窗模块的输出端连接FFT模块，所述FFT模块的输出端连接功率谱修正模块，所述功率谱修正模块的输出端连接相位恢复模块，所述相位恢复模块的输出端连接IFFT模块，所述IFFT模块的输出端连接加窗重叠相加模块。
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