CN115291142A - 一种变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法 - Google Patents

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高闯
张震
周培强
赵新德
刘厚康
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Abstract

本发明提供了一种变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法，其包括如下步骤：采集变压器运行过程中的声学指纹；采集变压器运行过程中的多个历史电流值以及多个历史电流值对应的第一历史噪声值；对多个历史电流值以及多个历史电流值对应的第一历史噪声值进行拟合，获取电流噪声函数曲线；采集变压器运行过程中的实时运行电流以及对应的第一实时噪声值；根据实时运行电流以及电流噪声函数曲线计算第一预测噪声值；根据第一预测噪声值以及第一实时噪声值对声学指纹进行噪音消除处理；根据噪音消除处理后的声学指纹对变压器的实时状态进行不停电检测以及故障状态进行预警。本发明可以对变压器的实时状态进行不停电检测以及故障状态进行预警。

Description

一种变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法
技术领域
本发明涉及电设备检测技术领域，具体而言，涉及一种变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法。
背景技术
变压器运行过程中，在内部电流、磁场等多种因素的共同作用下产生机械性变形，经自身结构传导，表现为振动信号，这一信号经周围空气介质传播，产生了变压器的运行的声音信号。这些信号能够在很大程度上反映变压器的运行状况。现场巡检操作中，有经验的技术人员往往可以通过工业听诊器贴紧变压器箱体，仔细听取变压器内部的声音来判断变压器运行状况，发现故障类型甚至对故障进行粗略定位。这种广泛运用的诊断方式严重依靠技术人员的主观判断和个人经验，而且具有很大的不确定性。
为解决上述问题，申请号为202210002728.2的中国发明专利公开了一种基于声波干涉的变压器诊断方法及装置，所述方法包括：采集变压器的声学信号；对所述声学信号依次进行信号增强和信号滤波，得到滤波声学信号；将滤波声学信号输入至故障模型中输出与所述滤波声学信号相对应的故障状态和标注；基于所述故障状态和所述标注实现对所述变压器的故障诊断。该方法获取声信号不需要接触设备，获取信号方便，采集信号时不产生电磁信号，不会干扰设备的正常运行，简单便捷；另外，装置简单，传感器安装比较灵活。
上述基于声波干涉的变压器诊断方法只有在变压器出现故障时，才能通过声学信号对变压器进行故障诊断，无法对变压器故障状态进行预警，有待改进。
发明内容
基于此，为了解决现有基于声波干涉的变压器诊断方法无法对变压器故障状态进行预警的问题，本发明提供了一种变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法，其具体技术方案如下：
一种变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法，其包括如下步骤：
采集变压器运行过程中的声学指纹；
采集变压器运行过程中的多个历史电流值以及多个历史电流值对应的第一历史噪声值；
对多个历史电流值以及多个历史电流值对应的第一历史噪声值进行拟合，获取电流噪声函数曲线；
采集变压器运行过程中的实时运行电流以及对应的第一实时噪声值；
根据实时运行电流以及电流噪声函数曲线计算第一预测噪声值；
根据第一预测噪声值以及第一实时噪声值对声学指纹进行噪音消除处理；
根据噪音消除处理后的声学指纹对变压器的实时状态进行不停电检测以及故障状态进行预警。
所述变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法通过采集变压器运行过程中的多个历史电流值以及多个历史电流值对应的第一历史噪声值并对多个历史电流值以及多个历史电流值对应的第一历史噪声值进行拟合，获取电流噪声函数曲线，根据第一预测噪声值以及第一实时噪声值对声学指纹进行噪音消除处理，可以更加准确地获取变压器运行过程中的声学指纹，提高了通过声学指纹对变压器运行状态进行监测的准确度。
在根据第一预测噪声值以及第一实时噪声值对声学指纹进行噪音消除处理后，利用噪音消除处理后的声学指纹对变压器的实时状态进行不停电检测以及故障状态进行预警，所述变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法不仅可以对变压器的实时状态进行不停电检测，还可以对变压器的故障状态进行预警，提前将预警信息发送至技术人员，方便技术人员对变压器进行及时的维护检修，保证变压器的正常运行。
进一步地，多个历史电流值包括空载电流值，所述方法还包括如下步骤：
获取与空载电流值对应的第一历史噪声值N'；
根据公式N＝N'+λlgI'-λlgImax计算于实时运行电流I'相对应的第二预测噪声值；
其中，Imax表示变压器的额定电流，λ表示噪声调节系数。
进一步地，根据第一预测噪声值以及第一实时噪声值对声学指纹进行噪音消除处理具体为：根据第一预测噪声值、第二预测噪声值以及第一实时噪声值对声学指纹进行噪音消除处理。
进一步地，所述方法还包括如下步骤：根据第二预测噪声值对电流噪声函数曲线进行校正。
进一步地，所述根据第二预测噪声值对电流噪声函数曲线进行校正的具体方法包括如下步骤：
计算相同实时运行电流下电流噪声函数曲线对应的第一预测噪声值与第二预测噪声值之间的第一噪声差值；
判断第一噪声差值是否大于第一预设阈值，若是，则计算与实时运行电流相等的多个历史电流值对应的第一历史噪声值的噪声均值，若否，则对多个历史电流值、第二预测噪声值以及多个历史电流值对应的第一历史噪声值进行重新拟合，以获取新的电流噪声函数曲线，完成电流噪声函数曲线的校正；
判断噪声均值与第二预测噪声值之间的第二噪声差值是否大于第二预设阈值，若是，则剔除所述第二预测噪声值。
进一步地，所述方法还包括如下步骤：
当第二噪声差值小于等于第二预设阈值，则对多个历史电流值、第二预测噪声值以及多个历史电流值对应的第一历史噪声值进行重新拟合，以获取新的电流噪声函数曲线，完成电流噪声函数曲线的校正。
进一步地，所述方法还包括如下步骤：
获取变压器的故障类别以及与故障类别对应的故障声波；
根据故障声波获取故障样本集。
进一步地，所述噪声调节系数λ等于10。
进一步地，一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时实现所述的变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1是本发明一实施例中一种变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法的整体流程示意图。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
如图1所示，本发明一实施例中的一种变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法，其包括如下步骤：
S1，采集变压器运行过程中的声学指纹。这里的声学指纹，指的是变压器在运行过程中，因电流、磁场等多种因素工作作用下的振动信号经过空气介质传播，形成的声音信号。
S2，采集变压器运行过程中的多个历史电流值以及多个历史电流值对应的第一历史噪声值。
历史电流值通过电流传感器进行采集，而第一历史噪声值，则可以通过噪声传感器进行采集。
历史电流值以及第一历史噪声值一一对应，并且存储在服务器或者控制器中。
S3，对多个历史电流值以及多个历史电流值对应的第一历史噪声值进行拟合，获取电流噪声函数曲线。在这里，由于数据的拟合方法属于常规技术手段，故而在此不再赘述。
S4，采集变压器运行过程中的实时运行电流以及对应的第一实时噪声值。
S5，根据实时运行电流以及电流噪声函数曲线计算第一预测噪声值。
S6，根据第一预测噪声值以及第一实时噪声值对声学指纹进行噪音消除处理。在这里，可以通过将第一预测噪声值以及第一实时噪声值对声学指纹进行叠加，以实现噪音消除处理。
当然，也可以根据第一预测噪声值以及第一实时噪声值的幅值，设置相应的滤波器，再通过设置的滤波器对声学指纹进行滤波，以实现噪音消除处理。
S7，根据噪音消除处理后的声学指纹对变压器的实时状态进行不停电检测以及故障状态进行预警。
具体而言，可以先获取变压器的故障类别以及与故障类别对应的故障声波，再根据故障声波获取故障样本集。获取故障样本集后，根据噪音消除处理后的声学指纹与故障样本集的匹配度，对变压器的实时状态进行不停电检测。同时，根据噪音消除处理后的声学指纹与故障样本集之间的相似度，根据所述相似度对变压器故障状态进行预警。
即是说，当所述相似度大于预设相似度阈值时，判断变压器可能或者即将出现故障，及时进行预警并反馈预警信息至技术人员或者管理者。
所述变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法通过采集变压器运行过程中的多个历史电流值以及多个历史电流值对应的第一历史噪声值并对多个历史电流值以及多个历史电流值对应的第一历史噪声值进行拟合，获取电流噪声函数曲线，根据第一预测噪声值以及第一实时噪声值对声学指纹进行噪音消除处理，可以更加准确地获取变压器运行过程中的声学指纹，提高了通过声学指纹对变压器运行状态进行监测的准确度。
在根据第一预测噪声值以及第一实时噪声值对声学指纹进行噪音消除处理后，利用噪音消除处理后的声学指纹对变压器的实时状态进行不停电检测以及故障状态进行预警，所述变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法不仅可以对变压器的实时状态进行不停电检测，还可以对变压器的故障状态进行预警，提前将预警信息发送至技术人员，方便技术人员对变压器进行及时的维护检修，保证变压器的正常运行。
在其中一个实施例中，多个历史电流值包括空载电流值，所述方法还包括如下步骤：
获取与空载电流值对应的第一历史噪声值N'；
根据公式N＝N'+λlgI'-λlgImax计算于实时运行电流I'相对应的第二预测噪声值；
其中，Imax表示变压器的额定电流，λ表示噪声调节系数。优选地，所述噪声调节系数λ等于10。
在这里，可以通过噪声传感器获取变压器空载电流值对应的第一历史噪声值N'。当然，也可以通过电流噪声函数曲线获取变压器空载电流值对应的第一历史噪声值N'。
作为一种优选的技术方案，获取与空载电流值对应的第一历史噪声值N'的具体方法为：先通过电流噪声函数曲线获取变压器空载电流值对应的预测空载电流噪声值，以及通过噪声传感器实时获取多个变压器空载电流值对应的实时空载电流噪声值，然后计算预测空载电流噪声值以及多个变压器空载电流值对应的实时空载电流噪声值的空载电流噪声均值，并以空载电流噪声均值作为第一历史噪声值N'。
通过上述方案，结合预测空载电流噪声值以及多个变压器空载电流值对应的实时空载电流噪声值，可以更加准确地计算第一历史噪声值N'。
在计算第一历史噪声值后，根据公式N＝N'+λlgI'-λlgImax，也可以更加方便且准确地计算于实时运行电流I'相对应的第二预测噪声值。
在其中一个实施例中，根据第一预测噪声值以及第一实时噪声值对声学指纹进行噪音消除处理具体为：根据第一预测噪声值、第二预测噪声值以及第一实时噪声值对声学指纹进行噪音消除处理。
具体而言，可以根据第一预测噪声值、第二预测噪声值以及第一实时噪声值的幅值，构建多个对应的滤波器，然后通过滤波器对声学指纹进行噪音消除处理。
根据第一预测噪声值、第二预测噪声值以及第一实时噪声值对声学指纹进行噪音消除处理，可以使声学指纹更加吻合变压器实时运行时所产生的声音信号。
在其中一个实施例中，所述方法还包括如下步骤：S8，根据第二预测噪声值对电流噪声函数曲线进行校正。
具体而言，在步骤S8中，所述根据第二预测噪声值对电流噪声函数曲线进行校正的具体方法包括如下步骤：
S80，计算相同实时运行电流下电流噪声函数曲线对应的第一预测噪声值与第二预测噪声值之间的第一噪声差值。
S81，判断第一噪声差值是否大于第一预设阈值，若是，则计算与实时运行电流相等的多个历史电流值对应的第一历史噪声值的噪声均值，若否，则对多个历史电流值、第二预测噪声值以及多个历史电流值对应的第一历史噪声值进行重新拟合，以获取新的电流噪声函数曲线，完成电流噪声函数曲线的校正。
S82，判断噪声均值与第二预测噪声值之间的第二噪声差值是否大于第二预设阈值，若是，则剔除所述第二预测噪声值。
S83，当第二噪声差值小于等于第二预设阈值，则对多个历史电流值、第二预测噪声值以及多个历史电流值对应的第一历史噪声值进行重新拟合，以获取新的电流噪声函数曲线，完成电流噪声函数曲线的校正。
通过第一预测噪声值以及第二预测噪声值，可以获取更加贴合实际情况的电流噪声函数曲线。在噪声均值与第二预测噪声值之间的第二噪声差值大于第二预设阈值时，剔除所述第二预测噪声值，并且在第一噪声差值小于等于第一预设阈值时，对多个历史电流值、第二预测噪声值以及多个历史电流值对应的第一历史噪声值进行重新拟合，可以根据第一预测噪声值以及第二预测噪声值对电流噪声函数曲线进行双重校正。
获取新的电流噪声函数曲线后，先根据新的电流噪声函数曲线以及实时运行电流重新计算第一预测噪声值，再根据第一预测噪声值以及第一实时噪声值对声学指纹进行噪音消除处理，最后根据噪音处理处理后的声学指纹对变压器的实时状态进行不停电检测以及故障状态进行预警。如此，在对电流噪声函数曲线进行双重校正后，可以更加准确地对变压器的实时状态进行不停电检测以及故障状态进行预警。
在其中一个实施例中，一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时实现所述的变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法，其特征在于，包括如下步骤：
采集变压器运行过程中的声学指纹；
采集变压器运行过程中的多个历史电流值以及多个历史电流值对应的第一历史噪声值；
对多个历史电流值以及多个历史电流值对应的第一历史噪声值进行拟合，获取电流噪声函数曲线；
采集变压器运行过程中的实时运行电流以及对应的第一实时噪声值；
根据实时运行电流以及电流噪声函数曲线计算第一预测噪声值；
根据第一预测噪声值以及第一实时噪声值对声学指纹进行噪音消除处理；
根据噪音消除处理后的声学指纹对变压器的实时状态进行不停电检测以及故障状态进行预警。
2.如权利要求1所述的一种变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法，其特征在于，多个历史电流值包括空载电流值，所述方法还包括如下步骤：
获取与空载电流值对应的第一历史噪声值N'；
根据公式N＝N'+λlgI'-λlgImax计算于实时运行电流I'相对应的第二预测噪声值；
其中，Imax表示变压器的额定电流，λ表示噪声调节系数。
3.如权利要求2所述的一种变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法，其特征在于，根据第一预测噪声值以及第一实时噪声值对声学指纹进行噪音消除处理具体为：根据第一预测噪声值、第二预测噪声值以及第一实时噪声值对声学指纹进行噪音消除处理。
4.如权利要求2所述的一种变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：根据第二预测噪声值对电流噪声函数曲线进行校正。
5.如权利要求4所述的一种变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法，其特征在于，所述根据第二预测噪声值对电流噪声函数曲线进行校正的具体方法包括如下步骤：
计算相同实时运行电流下电流噪声函数曲线对应的第一预测噪声值与第二预测噪声值之间的第一噪声差值；
判断第一噪声差值是否大于第一预设阈值，若是，则计算与实时运行电流相等的多个历史电流值对应的第一历史噪声值的噪声均值，若否，则对多个历史电流值、第二预测噪声值以及多个历史电流值对应的第一历史噪声值进行重新拟合，以获取新的电流噪声函数曲线，完成电流噪声函数曲线的校正；
判断噪声均值与第二预测噪声值之间的第二噪声差值是否大于第二预设阈值，若是，则剔除所述第二预测噪声值。
6.如权利要求5所述的一种变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：
当第二噪声差值小于等于第二预设阈值，则对多个历史电流值、第二预测噪声值以及多个历史电流值对应的第一历史噪声值进行重新拟合，以获取新的电流噪声函数曲线，完成电流噪声函数曲线的校正。
7.如权利要求6所述的一种变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：
获取变压器的故障类别以及与故障类别对应的故障声波；
根据故障声波获取故障样本集。
8.如权利要求7所述的一种变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法，其特征在于，所述噪声调节系数λ等于10。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的变压器声学指纹不停电检测及状态预警方法。
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