CN113820086A - 一种基于缺陷声纹特征的变压器故障检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变压器故障诊断技术领域，且公开了一种基于缺陷声纹特征的变压器故障检测设备，包括工作台、下固定板、变压器、上固定板、高压线杆，工作台上、变压器一侧还滑动连接有第一隔音箱，第一隔音箱内设置有矩形阵列感应组件，矩形阵列感应组件包括安装于第一隔音箱的内部且与第一隔音箱固定连接的若干第二安装块，若干第二安装块呈三行四列均匀排布，第二安装块内通过缓冲弹簧固定有感应器，感应器正对变压器方向。本发明利用隔音箱和矩形阵列感应组件检测变压器的声纹特征，减少外界噪声对设备检测效果的影响，通过感应器接触变压器，形成矩形阵列，分析矩形阵列检测到的声纹特征，确定缺陷所在的位置，更加准确且高效。

Description

一种基于缺陷声纹特征的变压器故障检测设备

技术领域

本发明涉及变压器故障诊断技术领域，具体涉及一种基于缺陷声纹特征的变压器故障检测设备。

背景技术

电力变压器运行环境复杂、造价昂贵并且对电力系统的稳定运行起到决定性作用，一旦因故障而损坏，波及范围极广，可能造成人员伤亡及重大经济损失，因此，变压器运行状态的评估及故障诊断技术一直是国内外研究的热点，根据相关部门的统计，我国发生事故的变压器中，70%以上为机械故障，其中又以在电磁力或机械力作用下绕组结构发生如绕组松动、翘曲、鼓包和错位等不可恢复的改变为主，还包括了铁芯松动、存在异物机械振动及异常声响等情况，因此开展电力变压器的机械状态检测对于保障电网安全可靠运行、提高设备维护水平具有非常重要的意义。

声学信号及其形成图像分析法以其与被测变压器无电气连接、测试过程不影响变压器运行以及声学信号中包含更加丰富的变压器机械状态等优点受到了广泛的关注，利用振动信号对绕组机械状态进行诊断的方法也得到了现场的应用，但仍存在定位困难得缺点，变压器处于室外的环境，在检测时会受到各种噪声的影响，且简单的进行检测效果不够准确。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于缺陷声纹特征的变压器故障检测设备，利用隔音箱和矩形阵列感应组件检测变压器的声纹特征，减少外界噪声对设备检测效果的影响，通过感应器接触变压器，形成矩形阵列，分析矩形阵列检测到的声纹特征，确定缺陷所在的位置，更加准确且高效。

技术方案：本发明提供了一种基于缺陷声纹特征的变压器故障检测设备，包括工作台、下固定板、变压器、上固定板、高压线杆，所述变压器固定于工作台上，所述工作台上、变压器一侧还滑动连接有第一隔音箱，所述第一隔音箱内设置有矩形阵列感应组件，所述矩形阵列感应组件包括安装于所述第一隔音箱的内部且与所述第一隔音箱固定连接的若干第二安装块，若干所述第二安装块呈三行四列均匀排布，所述第二安装块内通过缓冲弹簧固定有感应器，所述感应器正对所述变压器方向。在使用该设备进行检测时，将第一隔音箱向变压器方向滑动，矩形阵列感应组件正对变压器，当感应器挤压变压器时，缓冲弹簧起到缓冲作用，将第一隔音箱滑动到相应位置，使得感应器挤压变压器，开启变压器进行声纹特征检测。

进一步地，所述第一隔音箱内还设置有圆环阵列感应组件，所述矩形阵列感应组件和所述圆环阵列感应组件均设置于所述第一隔音箱内的转动板上，所述转动板竖直旋转设置在第一隔音箱内且所述转动板上设有旋转驱动机构，所述圆环阵列感应组件包括若干第一安装块，若干所述第一安装块呈圆形均匀排布，所述第一安装块内通过缓冲弹簧固定有感应器，所述第二安装块、所述第一安装块分别通过隔音板固定于所述转动板的一侧面。在第一隔音箱内设置的圆环阵列感应组件可以即使用矩形阵列感应组件，也是用圆环阵列感应组件进行声纹特征检测，采用两种阵列对变压器内出现故障的设备进行检测，检测结果更加准确。将圆环阵列感应组件、矩形阵列感应组件设置在一个转动板上，只需要转动转动板即可实现两种阵列检测，结构简单，切换方便，实现一台设备，两种检测方式，且组成阵列的感应器互相距离更加精确。

进一步地，所述第一隔音箱内还设置有限位机构，所述限位机构包括设置于第一隔音箱内转动板两侧的安装套筒、固定弹簧、移动板、电磁铁以及永磁铁，所述安装套筒内部固定连接有固定弹簧，所述固定弹簧远离安装套筒的一侧固定连接有移动板，所述移动板远离安装套筒的一侧与转动板相接触，所述固定弹簧的内部固定连接有电磁铁，所述移动板远离转动板的一侧固定连接有永磁铁，所述电磁铁与永磁铁处于同一轴线位置，且所述电磁铁与永磁铁位于固定弹簧的内部。通过电磁铁的关闭，控制移动板所在的位置，使转动板需要转动时，电磁铁将移动板吸到安装套筒内，不会影响转动板的转动，转动板转动结束后，移动板顶出，对转动板的位置进行固定。

进一步地，所述移动板远离永磁铁的一侧固定连接有定位块，所述转动板靠近移动板的一侧、与所述定位块正对位置开设有形状与定位块匹配的避位槽，且所述避位槽的侧面开设有倒角。对于转动板的固定，通过定位块与避位槽卡合，防止设备使用时转动板转动，通过转动板圆形避位槽的倒角，从而使得定位块33能够更快准确的进入到转动板的圆形避位槽内，起到定位的作用。

进一步地，所述旋转驱动机构包括转杆、转动电机，所述转杆竖直贯穿固定于所述转动板上，所述转动电机输出端与所述转杆连接。利用转动电机带动转杆转动，实现转动板的转动。

进一步地，所述工作台上、变压器另一侧还滑动连接有第二隔音箱，所述第二隔音箱的两侧固定连接有螺纹固定板，所述第一隔音箱的两侧固定连接有螺纹固定块，所述螺纹固定板与螺纹固定块的内部均开设有螺纹槽且两者位置正对，所述移动块与螺纹固定块的螺纹槽内活动连接有螺纹杆，所述螺纹杆远离螺纹固定块的一侧固定连接有转轮。在变压器另一侧设置第二隔音箱，使得变压器被第二隔音箱与第一隔音箱所封闭，减少噪声进入到内部，减少对感应器检测结果的影响。且可通过转动转轮，调整螺纹杆在螺纹固定块与螺纹固定板内的位置，自由选择是否连接第二隔音箱与第一隔音箱，根据实际需要进行调整使用。

进一步地，所述工作台上顶端开设滑槽，所述滑槽内滑动连接有异形块，所述第一隔音箱固定于所述异形块上，且所述异形块上设置有滑动驱动机构，所述滑动驱动机构包括双轴螺杆、螺杆固定块以及移动电机，所述变压器通过螺杆固定块固定于所述工作台上，所述双轴螺杆贯穿所述异形块且与所述异形块螺纹连接，所述双轴螺杆一端与螺杆固定块活动连接，另一端与所述移动电机输出端连接。利用双轴螺杆可以保证稳定，通过移动电机带动异形块移动，异形块带动第一隔音箱向变压器方向移动，直到感应器与变压器接触挤压。

进一步地，所述第二安装块内还固定有限位柱，所述限位柱远离第二安装块的一侧固定连接有开关，所述开关与限位柱位于缓冲弹簧的内部，所述开关通过导线与所述移动电机连接。

有益效果：

1、本发明通过第一隔音箱和矩形阵列感应组件检测变压器的声纹特征，通过感应器接触变压器，形成矩形阵列，有利于对变压器内故障的设备进行定位，并减少外界噪声对设备检测效果的影响，可分析矩形阵列检测到的声纹特征，确定缺陷所在的位置，更加准确且高效。

2、本发明将圆环阵列感应组件、矩形阵列感应组件设置在一个转动板上，只需要转动转动板即可实现两种阵列检测，且转换过程操作简单，省时省力，实现一台设备，两种检测方式，检测结果更加准确。

3、本发明通过电磁铁的关闭，控制移动板所在的位置，使转动板需要转动时，电磁铁将移动板吸到安装套筒内，不会影响转动板的转动，转动板转动结束后，移动板顶出，对转动板的位置进行固定。利用安装套筒内的限位机构对转动板进行限位固定，当其需要转动时也不影响其转动。

4、本发明对于转动板的固定，通过定位块与避位槽卡合，防止设备使用时转动板转动，通过转动板圆形避位槽的倒角，从而使得定位块33能够更快准确的进入到转动板的圆形避位槽内，起到定位的作用。而且本发明还利用转动电机带动转杆转动，实现转动板的转动

5、本发明在变压器另一侧设置第二隔音箱，使得变压器被第二隔音箱与第一隔音箱所封闭，减少噪声进入到内部，减少对感应器检测结果的影响，且可通过转动转轮，调整螺纹杆在螺纹固定块与螺纹固定板内的位置，自由选择是否连接第二隔音箱与第一隔音箱，根据实际需要进行调整使用。

6、本发明通过移动电机驱动第一隔音箱向变压器方向移动，并且双轴螺杆可以保证在滑移过程中的稳定。

7、本发明在第二安装块内设置限位柱和开关，当感应器与第二安装块进行挤压过程中，缓冲弹簧起到缓冲作用，当缓冲至一定程度，感应器接触挤压开关，开关被触发后，移动电机停止工作，第一隔音箱停止向变压器方向移动，便于控制移动电机的工作，精准控制变压器与感应器之间的压力，等待三分钟后进行测量，防止缓冲弹簧被压缩时产生的声音影响收集的效果，开关与感应器应留有三厘米的距离，提供安全距离所用。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的移动结构爆炸示意图。

图3为本发明的转动结构示意图。

图4为本发明的传感器结构示意图。

图5为本发明的固定结构爆炸示意图。

图6为本发明的隔音固定结构示意图。

其中，1、工作台；2、下固定板；3、变压器；4、上固定板；5、第二隔音箱；6、第一隔音箱；7、高压线杆；8、螺杆固定块；9、双轴螺杆；10、异形块；11、电机固定板；12、移动电机；13、电机外壳；14、螺纹固定块；15、第一隔音板；16、转动板；17、第二隔音板；18、感应器；19、第一安装块；20、转动电机；21、转杆；22、电机保护壳；23、缓冲弹簧；24、开关；25、限位柱；26、第二安装块；27、安装套筒；28、固定弹簧；29、电磁铁；30、垫片；31、永磁铁；32、移动板；33、定位块；34、移动块；35、螺纹固定板；36、螺纹杆；37、转轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1-6所示的，本发明公开了一种基于缺陷声纹特征的变压器故障检测设备，包括工作台1、下固定板2、变压器3、上固定板4、高压线杆7，变压器3通过下固定板2设置于工作台1上，上固定板4设置于变压器3上表面，一对高压线杆7从上至下依次穿过上固定板4、下固定板2的左右两侧，参见附图1。

实施方式1：

还包括如下结构：

异形块10：工作台1顶端的中部开设有滑槽，安装于工作台1的滑槽内，并与工作台1活动连接；

第一隔音箱6：固定于异形块10的顶端，并与异形块10固定连接；

螺杆固定块8：安装于工作台1顶端的中心，并与工作台1固定连接，变压器3固定于螺杆固定块8上；

双轴螺杆9：贯穿异形块10的内部，并与异形块10螺纹连接，双轴螺杆9的一侧与螺杆固定块8活动连接；

电机固定板11：安装于工作台1的侧面，并与工作台1固定连接；

移动电机12，安装于电机固定板11远离双轴螺杆9的一侧，并与电机固定板11固定连接，移动电机12输出端与双轴螺杆9连接。

矩形阵列感应组件：若干第二安装块26、缓冲弹簧23以及感应器18；

若干第二安装块26：安装于第一隔音箱6的内部，若干第二安装块26为三行四列均匀排布；

缓冲弹簧23：安装于第二安装块26的内部，并与第二安装块26固定连接；

感应器18：安装于缓冲弹簧23远离第二安装块26的一侧，并与缓冲弹簧23固定连接，且感应器18位于第二安装块26的内部。

在第二安装块26的内部固定连接有限位柱25，限位柱25远离第二安装块26的一侧固定连接有开关24，开关24与限位柱25位于缓冲弹簧23的内部，开关24通过导线与移动电机12连接。通过开关24被感应器18接触所触发，从而控制移动电机12关闭，使感应器18贴紧变压器3的同时不会过多移动，保护感应器18或开关24在使用时的安全性。

在第一隔音箱6面向变压器3一侧，设置一对半圆形缺口，在第一隔音箱6向变压器3靠近时，一对半圆形缺口可以使第一隔音箱6避开变压器3两侧的高压线杆7。

电机固定板11远离双轴螺杆9的一侧固定连接有电机外壳13，移动电机12位于电机外壳13的内部，第一隔音箱6的顶端固定连接有电机保护壳22。

实施方式2：

实施方式2与实施方式1的上述部分结构相同，实施方式2中还包括如下结构：

第一隔音箱6顶端远离高压线杆7的一侧固定连接有转动电机20，转动电机20的底端固定活动连接有转杆21，转杆21竖直固定于转动板16，转动板16竖直旋转设置在第一隔音箱6内，转动板16的一侧固定连接有第一隔音板15，转动板16的另一侧固定连接有第二隔音板17，第二隔音板17上设置有圆环阵列感应组件，第一隔音板15上设置有矩形阵列感应组件。矩形阵列感应组件的结构与实施方式1相同。转动电机20带动转杆21转动，转杆21带动转动板16在第一隔音箱6旋转。可以将转动板16的不同面转动至面向变压器3。

圆环阵列感应组件包括固定连接于第二隔音板17的第一安装块19，第一安装块19远离转动板16的内侧通过缓冲弹簧23与感应器18固定连接，通过转杆21带动转动板16转动，从而使得另一侧第一安装块19内的感应器18对变压器3进行检测，采用两种阵列对变压器3内出现故障的设备进行检测，检测结果更加准确。

在第一安装块19、第二安装块26的内部固定连接有限位柱25，限位柱25远离第一安装块19、第二安装块26的一侧固定连接有开关24，开关24与限位柱25位于缓冲弹簧23的内部，通过开关24被感应器18接触所触发，从而控制移动电机12关闭，使感应器18贴紧变压器3的同时不会过多移动，保护感应器18或开关24在使用时的安全性。

电机固定板11远离双轴螺杆9的一侧固定连接有电机外壳13，移动电机12位于电机外壳13的内部，第一隔音箱6的顶端固定连接有电机保护壳22，转动电机20位于电机保护壳22的内部，由于本设备在室外进行使用，通过电机外壳13与电机保护壳22对转动电机20与移动电机12起到保护的作用，防止由于室外的一些物品损坏移动电机12与转动电机20，保证设备使用时的安全性。

第一隔音箱6远离高压线杆7内部的两侧固定连接有安装套筒27，安装套筒27的内部固定连接有固定弹簧28，固定弹簧28远离安装套筒27的一侧固定连接有移动板32，移动板32远离安装套筒27的一侧与转动板16相接触，固定弹簧28的内部固定连接有电磁铁29，移动板32远离转动板16的一侧固定连接有永磁铁31，电磁铁29与永磁铁31处于同一轴线位置，且电磁铁29与永磁铁31位于固定弹簧28的内部，通过电磁铁29的关闭，控制移动板32所在的位置，使转动板16需要转动时，电磁铁29将移动板32吸到安装套筒27内，不会影响转动板16的转动，转动板16转动结束后，移动板32顶出，对转动板16的位置进行固定。

永磁铁31远离移动板32的一侧固定连接有垫片30，移动板32远离永磁铁31的一侧固定连接有定位块33，转动板16靠近移动板32的一侧开设有避位槽，转动板16避位槽的侧面开设有倒角，定位块33余避位槽位置正对且形状匹配。通过转动板16避位槽的倒角，从而使得定位块33能够更快准确的进入到转动板16的避位槽内，起到定位的作用，垫片30可以防止电磁铁29与垫片30错误接触时的冲击力，减少损坏的可能性。

实施方式3：

实施方式3与上述实施方式2的结构相同，还包括如下结构：

工作台1上滑槽另一侧，位于变压器3另一侧、远离异形块10的一侧还活动连接有移动块34，移动块34的顶端固定连接有第二隔音箱5，在第二隔音箱5面向变压器3一侧，设置另一对半圆形缺口，在第二隔音箱5向变压器3靠近时，一对半圆形缺口可以使第二隔音箱5避开变压器3两侧的高压线杆7。第二隔音箱5的两侧固定连接有螺纹固定板35，第一隔音箱6的两侧固定连接有螺纹固定块14，螺纹固定板35与螺纹固定块14的内部均开设有螺纹槽，移动块34与螺纹固定块14的螺纹槽内活动连接有螺纹杆36，螺纹杆36远离螺纹固定块14的一侧固定连接有转轮37，通过第二隔音箱5与第一隔音箱6进行连接，使得变压器被第二隔音箱5与第一隔音箱6所封闭，减少噪声进入到内部，减少对感应器18检测结果的影响，且可通过转动转轮37，调整螺纹杆36在螺纹固定块14与螺纹固定板35内的位置，自由选择是否连接第二隔音箱5与第一隔音箱6。

针对上述实施方式3的工作原理：

S1、将移动块34放入到工作台1的滑槽内，移动第二隔音箱5使第二隔音箱5包裹住变压器3的一半，启动移动电机12，带动双轴螺杆9转动，双轴螺杆9转动带动异形块10移动，异形块10带动第一隔音箱6移动，第一隔音箱6逐渐移动，感应器18与变压器3接触时，感应器18移动使缓冲弹簧23被压缩，感应器18继续移动，感应器18与开关24接触后，使得移动电机12停止转动，此时第一隔音箱6与第二隔音箱5接触，将变压器3与外界进行隔离。

S2、将螺纹杆36放入到螺纹固定板35的螺纹孔内，转动转轮37，转轮37转动带动螺纹杆36转动，螺纹杆36在螺纹固定板35移动到螺纹固定块14的螺纹孔内，继续移动3使得第二隔音箱5与第一隔音箱6连接，等三分钟，设备处于稳定状态后，通过矩形阵列感应组件的感应器18形成的矩形阵列，检测变压器3产生的声纹，确定缺陷所在位置。

S3、使用圆环阵列感应组件测声纹时，松开第二隔音箱5与第一隔音箱6，控制移动电机12反转，移动电机12反转带动双轴螺杆9反转，从而使得第一隔音箱6反向移动，电磁铁29通电，电磁铁29通过永磁铁31带动移动板32移动，固定弹簧28被压缩，启动转动电机20，转动电机20通过转杆21带动转动板16转动，转动板16转动带动第一安装块19转动，从而使得第一安装块19与变压器3处于相对位置，关闭转动电机20，关闭电磁铁29，固定弹簧28释放弹力，带动移动板32反向移动，移动板32侧面的定位块33进入到转动板16的避位槽内，将转动板16固定，再次启动移动电机12，使得第一安装块19内的感应器18与变压器3接触，形成圆形矩阵，测量变压器3内声纹，比较两次结果，检测的结果更加准确。

上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于缺陷声纹特征的变压器故障检测设备，包括工作台（1）、下固定板（2）、变压器（3）、上固定板（4）、高压线杆（7），所述变压器（3）设置于工作台（1）上，其特征在于，变压器（3）一侧的所述工作台（1）上还滑动连接有第一隔音箱（6），所述第一隔音箱（6）内设置有矩形阵列感应组件，所述矩形阵列感应组件包括与所述第一隔音箱（6）内部固定连接的若干第二安装块（26），若干所述第二安装块（26）呈三行四列均匀排布，所述第二安装块（26）内通过缓冲弹簧（23）固定有感应器（18），所述感应器（18）正对所述变压器（3）方向。

2.根据权利要求1所述的基于缺陷声纹特征的变压器故障检测设备，其特征在于，所述第一隔音箱（6）内还设置有圆环阵列感应组件，所述矩形阵列感应组件和所述圆环阵列感应组件均设置于所述第一隔音箱（6）内的转动板（16）上，所述转动板（16）竖直旋转设置在第一隔音箱（6）内且所述转动板（16）上设有旋转驱动机构，所述圆环阵列感应组件包括若干第一安装块（19），若干所述第一安装块（19）呈圆形均匀排布，所述第一安装块（19）内通过缓冲弹簧（23）固定有感应器（18），所述第二安装块（26）、所述第一安装块（19）分别通过隔音板固定于所述转动板（16）的一侧面。

3.根据权利要求2所述的基于缺陷声纹特征的变压器故障检测设备，其特征在于，所述第一隔音箱（6）内还设置有限位机构，所述限位机构包括设置于第一隔音箱（6）内转动板（16）两侧的安装套筒（27）、固定弹簧（28）、移动板（32）、电磁铁（29）以及永磁铁（31），所述安装套筒（27）内部固定连接有固定弹簧（28），所述固定弹簧（28）远离安装套筒（27）的一侧固定连接有移动板（32），所述移动板（32）远离安装套筒（27）的一侧与转动板（16）相接触，所述固定弹簧（28）的内部固定连接有电磁铁（29），所述移动板（32）远离转动板（16）的一侧固定连接有永磁铁（31），所述电磁铁（29）与永磁铁（31）处于同一轴线位置，且所述电磁铁（29）与永磁铁（31）位于固定弹簧（28）的内部。

4.根据权利要求3所述的基于缺陷声纹特征的变压器故障检测设备，其特征在于，所述移动板（32）远离永磁铁（31）的一侧固定连接有定位块（33），所述转动板（16）靠近移动板（32）的一侧、与所述定位块（33）正对位置开设有形状与定位块（33）匹配的避位槽，且所述避位槽的侧面开设有倒角。

5.根据权利要求2所述的基于缺陷声纹特征的变压器故障检测设备，其特征在于，所述旋转驱动机构包括转杆（21）、转动电机（20），所述转杆（21）竖直贯穿固定于所述转动板（16）上，所述转动电机（20）输出端与所述转杆（21）连接。

6.根据权利要求1所述的基于缺陷声纹特征的变压器故障检测设备，其特征在于，所述工作台（1）上、变压器（3）另一侧还滑动连接有第二隔音箱（5），所述第二隔音箱（5）的两侧固定连接有螺纹固定板（35），所述第一隔音箱（6）的两侧固定连接有螺纹固定块（14），所述螺纹固定板（35）与螺纹固定块（14）的内部均开设有螺纹槽且两者位置正对，所述移动块（34）与螺纹固定块（14）的螺纹槽内活动连接有螺纹杆（36），所述螺纹杆（36）远离螺纹固定块（14）的一侧固定连接有转轮（37）。

7.根据权利要求1至6任一所述的基于缺陷声纹特征的变压器故障检测设备，其特征在于，所述工作台（1）上顶端开设滑槽，所述滑槽内滑动连接有异形块（10），所述第一隔音箱（6）固定于所述异形块（10）上，且所述异形块（10）上设置有滑动驱动机构，所述滑动驱动机构包括双轴螺杆（9）、螺杆固定块（8）以及移动电机（12），所述变压器（3）通过螺杆固定块（8）固定于所述工作台（1）上，所述双轴螺杆（9）贯穿所述异形块（10）且与所述异形块（10）螺纹连接，所述双轴螺杆（9）一端与螺杆固定块（8）活动连接，另一端与所述移动电机（12）输出端连接。

8.根据权利要求7所述的基于缺陷声纹特征的变压器故障检测设备，其特征在于，所述第二安装块（26）内还固定有限位柱（25），所述限位柱（25）远离第二安装块（26）的一侧固定连接有开关（24），所述开关（24）与限位柱（25）位于缓冲弹簧（23）的内部，所述开关（24）通过导线与所述移动电机（12）连接。

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