CN103712679A - 一种换流变压器运行状态在线音频分析监控系统 - Google Patents
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Abstract
一种换流变压器运行状态在线音频分析监控系统，属监测装置领域。其包括依次连接的声音采集单元、声音传输单元、声音分析单元、历史音库和分析结果对比分析单元；声音采集单元采集换流变实际运行声音并将其转换为电信号；声音传输单元将采集到的换流变实际运行声音电信号传送给声音分析单元；声音分析单元将采集到的换流变实际运行声音电信号进行音频分解，形成换流不同运行工况下典型的振幅曲线以及频率曲线；历史音库存储换流变不同运行工况下典型振幅曲线以及频率曲线，供比较和对比分析之用；分析结果对比分析单元用于新采集换流变音频的分析比较，对历史声音进行分析比较，可以在当所采集到的换流变运行声音异常时自动报警。
Description
技术领域
本发明属于监测装置领域，尤其涉及一种用于对换流变压器运行状态进行监测的系统。
背景技术
截至目前，国内已建成投运13条长距离超、特高压直流输电线路和2座背靠背换流站。根据相关规划，“十二五”期间将开工建设15项直流工程，总换流容量2.3亿kW，线路全长2.5万km，其中包括13项正负800kV和1项正负1100kV直流工程。
换流变压器(Converter Transformer)是指接在换流桥与交流系统之间的电力变压器，在超、特高压直流输电系统中，采用换流变压器实现换流桥与交流母线的连接，并为换流桥提供一个中性点不接地的三相换相电压，换流变压器与换流桥是构成换流单元的主体。
换流变压器（简称换流变）是超、特高压直流输电系统中至关重要的关键设备之一，是交、直流输电系统中的换流、逆变两端接口的核心设备，它的安全运行是超、特高压直流输电系统安全运行的关键和重要保证。
由于换流变造价高(常规换流变的单台造价超过500万元，特高压换流变约1亿元)，容量大，技术复杂，并且其处在交流电与直流电互相变换的核心位置上，其电气运行环境恶劣。
现在对换流变的在线监视手段，主要有油温、线温、油位、总烃分析等检测措施，其主要功能是提前发现换流变漏油以及是否存在放电现象等异常情况。
此外，在运行人员对换流变的日常巡检内容中，对换流变的“运行声音是否正常”进行识别，也是一项很重要的巡视内容。
但在现有运行人员日常巡检工作中，对换流变直流偏磁造成的声音变大、放电异响、内外部件机械性故障等异常声响缺少必要的技术监视手段，对其的日常运行巡检工作，主要是通过巡视人员来对换流变“运行声音是否异常”进行人耳的识别和判断，其判断结果因人而异，缺乏量化指标和判别标准。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种换流变压器运行状态在线音频分析监控系统，其采用音频分析的方法，对不同运行工况下换流变正常运行的声音进行量化，掌握换流变正常运行时的声音特征，通过同期横向和历史纵向对比，提高对换流变安全运行的预警能力，特别是在如今换流站少人值守的大前提下，该系统显得尤为重要。
本发明的技术方案是：提供一种换流变压器运行状态在线音频分析监控系统，其特征是：所述的换流变压器运行状态在线音频分析监控系统包括依次连接的声音采集单元、声音传输单元、声音分析单元、历史音库、分析结果对比分析单元；其中，所述的声音采集单元为声音传感器或者录音装置，用于现场采集换流变压器运行状态下的实际运行声音，并将其转换为电信号；所述的声音传输单元为电信号传送信号线或换流变压器实际运行声音电信号的存储装置，用于将声音采集单元所采集到的换流变压器实际运行声音电信号传送给声音分析单元；所述的声音分析单元为基于PC机或工控机的音频检测虚拟仪器软件，用于将采集到的换流变压器实际运行声音电信号进行音频分解，形成换流变压器不同运行工况下典型的振幅曲线以及频率曲线；所述的历史音库用于存储采集到的换流变压器不同运行工况下典型振幅曲线以及频率曲线，供比较和对比分析之用；所述的分析结果对比分析单元用于新采集换流变音频的分析比较，并且需要形成人性化的界面，可以对历史声音进行分析比较，同时还可按需设定报警界限，可以在当所采集到的换流变压器运行声音异常时自动报警。
具体的，所述的声音传感器或者录音装置设置在换流变压器室内。
所述的声音分析单元，历史音库，分析结果对比分析单元位于变电站运行控制室。
进一步的，在所述声音分析单元的信号输入端，设置有音频信号放大单元，用于对声音传输单元所采集的电信号进行放大、调理或整形。
本技术方案中所述的在线音频分析监控系统将不同运行工况下换流变正常运行的声音进行量化和存储，掌握换流变正常运行时的声音特征，获取通过声音监控来判断换流变运行是否正常及做出早期判断，通过同期横向和历史纵向音频数据特征的对比，完善换流变的监控指标，提高对换流变安全运行的预警能力。
其所述的声音特征包括声音的频率、幅值以及突发音频脉冲的变化情况。
其所述的在线音频分析监控系统通过对不同运行状况下换流变声音的分析，形 成典型的换流变音频曲线，用于在线音频的对比分析。
与现有技术比较，本发明的优点是：
1.采用音频分析的方法，对不同运行工况下换流变正常运行的声音进行量化处理，掌握换流变正常运行时的声音特征，形成不同运行工况下典型的振幅曲线以及频率曲线，通过同期横向和历史纵向的数据对比，提高对换流变安全运行的预警能力；
2.当前尚没有通过换流变运行声音这一指标来对换流变运行情况进行评价及预警的研究，本系统极好地填补了这方面的不足，为换流变在线监控提供了新的检测和监控参数；
3.该系统可以对换流变直流偏磁造成的声音变大、放电异响、内外部件机械性故障等异响加强监视。
附图说明
图1是本发明的系统模块构成示意图；
图2是本发明的在线音频分析监控系统构成示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1中，本发明的技术方案提供了一种换流变压器运行状态在线音频分析监控系统，其所述的换流变压器运行状态在线音频分析监控系统包括依次连接的声音采集单元、声音传输单元、声音分析单元、历史音库、分析结果对比分析单元。
其中，所述的声音采集单元为声音传感器或者录音装置，用于现场采集换流变压器运行状态下的实际运行声音，并将其转换为电信号；所述的声音传输单元为电信号传送信号线或换流变压器实际运行声音电信号的存储装置，用于将声音采集单元所采集到的换流变压器实际运行声音电信号传送给声音分析单元；所述的声音分析单元为基于PC机或工控机的音频检测虚拟仪器软件，用于将采集到的换流变压器实际运行声音电信号进行音频分解，形成换流变压器不同运行工况下典型的振幅曲线以及频率曲线；所述的历史音库用于存储采集到的换流变压器不同运行工况下典型振幅曲线以及频率曲线，供比较和对比分析之用；所述的分析结果对比分析单元用于新采集换流变音频的分析比较，并且需要形成人性化的界面，可以对历史声音进行分析比较，同时还可按需设定报警界限，可以在当所采集到的换流变压器运 行声音异常时自动报警。
具体的，所述的声音传感器或者录音装置设置在换流变压器室内。
所述的声音分析单元，历史音库，分析结果对比分析单元位于变电站运行控制室。
进一步的，在所述声音分析单元的信号输入端，设置有音频信号放大单元，用于对声音传输单元所采集的电信号进行放大、调理或整形。
本技术方案中所述的在线音频分析监控系统将不同运行工况下换流变正常运行的声音进行量化和存储，掌握换流变正常运行时的声音特征，获取通过声音监控来判断换流变运行是否正常及做出早期判断，通过同期横向和历史纵向音频数据特征的对比，完善换流变的监控指标，提高对换流变安全运行的预警能力。
其所述的声音特征包括声音的频率、幅值以及突发音频脉冲的变化情况。
其所述的在线音频分析监控系统通过对不同运行状况下换流变声音的分析，形成典型的换流变音频曲线，用于在线音频的对比分析。
本发明的技术方案通过搭建在线的声音系统平台，研究不同运行工况下换流变正常运行的声音量化指标，掌握换流变运行时的声音特征，获取通过声音监控来判断换流变运行是否正常及做出早期判断的研究方法，通过同期横向和历史纵向对比，完善换流变监控指标，提高对换流变安全运行的预警能力。特别是在如今换流站少人值守的大前提下，该系统显得尤为重要。
由图可知，本发明在线音频分析监控系统主要包括声音采集系统、声音传输系统，声音分析平台，历史音库，分析结果的对比分析系统。
声音采集系统需要选择合适的传感器或者录音装置，可现场进行数模转换方便传输或者在后台进行声音分析，针对不同的传感器或者录音装置，选择不同的传输媒介。
声音分析平台需要对不同运行工况下的换流变声响进行对比分析，形成不同运行工况下典型的振幅曲线以及频率曲线，用于新采集换流变音频的分析比较。并且需要形成人性化的界面，可以对历史声音进行分析比较，同时还需要设定报警界限，可以使声音异常时自动报警。
其通过对不同运行状况下换流变声音的分析，形成典型的换流变音频曲线，用于换流变运行状态下的在线音频的对比、分析。
图2中，本在线音频分析监控系统由依次连接的拾音器、滤波/放大模块、模/数信号转换模块、第一寄存器模块和基于PC机或工控机的音频检测虚拟仪器软件 构成，其音频检测虚拟仪器的输出，经过第二寄存器模块、数/模信号转换模块传送至功放模块，输出至喇叭进行报警信号的输出。
由于上述模块或音频检测虚拟仪器软件均为现有技术，故其具体连接关系、工作原理等在此不再叙述。
由于本发明对不同运行工况下换流变运行的声音进行量化处理，掌握换流变正常运行时的声音特征，形成不同运行工况下典型的振幅曲线以及频率曲线，通过换流变声音特征的同期横向和历史纵向数据对比，为换流变在线监控提供了新的检测和监控参数，提高了对换流变安全运行的预警能力。
本发明可广泛用于换流变压器的运行状态监测领域。
Claims (7)
1.一种换流变压器运行状态在线音频分析监控系统，其特征是：
所述的换流变压器运行状态在线音频分析监控系统包括依次连接的声音采集单元、声音传输单元、声音分析单元、历史音库、分析结果对比分析单元；
其中，所述的声音采集单元为声音传感器或者录音装置，用于现场采集换流变压器运行状态下的实际运行声音，并将其转换为电信号；
所述的声音传输单元为电信号传送信号线或换流变压器实际运行声音电信号的存储装置，用于将声音采集单元所采集到的换流变压器实际运行声音电信号传送给声音分析单元；
所述的声音分析单元为基于PC机或工控机的音频检测虚拟仪器软件，用于将采集到的换流变压器实际运行声音电信号进行音频分解，形成换流变压器不同运行工况下典型的振幅曲线以及频率曲线；
所述的历史音库用于存储采集到的换流变压器不同运行工况下典型振幅曲线以及频率曲线，供比较和对比分析之用；
所述的分析结果对比分析单元用于新采集换流变音频的分析比较，并且需要形成人性化的界面，可以对历史声音进行分析比较，同时还可按需设定报警界限，可以在当所采集到的换流变压器运行声音异常时自动报警。
2.按照权利要求1所述的换流变压器运行状态在线音频分析监控系统，其特征是所述的声音传感器或者录音装置设置在换流变压器室内。
3.按照权利要求1所述的换流变压器运行状态在线音频分析监控系统，其特征是所述的声音分析单元，历史音库，分析结果对比分析单元位于变电站运行控制室。
4.按照权利要求1所述的换流变压器运行状态在线音频分析监控系统，其特征是在所述声音分析单元的信号输入端，设置有音频信号放大单元，用于对声音传输单元所采集的电信号进行放大、调理或整形。
5.按照权利要求1所述的换流变压器运行状态在线音频分析监控系统，其特征是所述的在线音频分析监控系统将不同运行工况下换流变正常运行的声音进行量化和存储，掌握换流变正常运行时的声音特征，获取通过声音监控来判断换流变运行是否正常及做出早期判断，通过同期横向和历史纵向音频数据特征的对比，完善换流变的监控指标，提高对换流变安全运行的预警能力。
6.按照权利要求5所述的换流变压器运行状态在线音频分析监控系统，其特征是所述的声音特征包括声音的频率、幅值以及突发音频脉冲的变化情况。
7.按照权利要求1所述的换流变压器运行状态在线音频分析监控系统，其特征是所述的在线音频分析监控系统通过对不同运行状况下换流变声音的分析，形成典型的换流变音频曲线，用于在线音频的对比分析。
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