JP3237232U - 変圧器の空間ノイズ検出電気回路 - Google Patents

Abstract

【課題】変圧器の故障診断のための、変圧器の空間ノイズ検出電気回路を提供する。【解決手段】空間ノイズ検出電気回路は、高性能マイクロフォン１００を有し、音声信号を受信、検出するために用いられ、ノイズ除去フィルタ回路２００を有し、音声信号に対して環境ノイズを除去して変圧器の空間ノイズを取得するために用いられ、信号増強回路３００を有し、変圧器の空間ノイズに対して信号を増強するために用いられ、故障診断事前警告回路４００を有し、空間ノズルに対して診断を行い、故障タイプを得て事前警告するために用いられ、高性能マイクロフォンの出力端に、ノイズ除去フィルタ回路が接続され、ノイズ除去フィルタ回路の出力端に、信号増強回路が接続され、信号増強回路の出力端に、故障診断事前警告回路が接続される。ノイズ除去フィルタ回路は、２つのコモンモードコイルをカスケード接続することにより、高周波ノイズを低減し、環境ノイズの高周波ノイズを除去することができる。【選択図】図１

Description

本考案は変圧器の電気的故障検出の技術分野に関し、特に変圧器の空間ノイズ検出電気回路に関する。

送電網の規模が絶えず増大し、電圧等級が絶えず向上するにつれて、電力設備のノイズによる影響は日増しに顕著となり、電力設備のノイズによる影響は、すでに送電網の建設過程に直面しなければならない切実な問題となっている。変圧器は電力設備の中で最も主要なノイズの発生源の一つとして、そのノイズ検出は、変圧器のノイズ特性に対して分析と制御を行う前提となる。また、電力用変圧器のノイズはその運転状態に深く関連しており、ノイズ特性によって、異なる故障タイプに対応するため、ノイズ検出は、電力用変圧器の状態評価及び故障診断において重要な意義を持つものと言える。

現在、変圧器のノイズを検出するために、作業員が騒音計、キャリブレータ、延長ロッド、ケーブル、三脚台のような多くの設備を変電所の現場に持ち込む必要がある。携帯性が悪くて、現場に設備を取り付ける必要がある。比較的遠い変電所では、作業員が変電所を往復するのに時間がかかり、人的資源と物質的資源の浪費を招きやすい。測定される変電所が多い場合、すべての変圧器のノイズ検出を完了するのに必要なテストサイクルが長いという課題がある。

本考案が解決すべき技術課題は、上記従来技術における不足であり、変圧器の空間ノイズ検出電気回路を開示する。

以上の目的を実現するために、本考案の使用する技術的な解決方案は以下の通りである。
変圧器の空間ノイズ検出電気回路であって、それは、
高性能マイクロフォンを有し、音声信号を受信、検出するために用いられ、
ノイズ除去フィルタ回路を有し、音声信号に対して環境ノイズを除去して変圧器の空間ノイズを取得するために用いられ、
信号増強回路を有し、変圧器の空間ノイズに対して信号を増強するために用いられ、
故障診断事前警告回路を有し、空間ノズルに対して診断を行い、故障タイプを得て事前警告するために用いられ、
前記高性能マイクロフォンの出力端に、ノイズ除去フィルタ回路が接続され、前記ノイズ除去フィルタ回路の出力端に、信号増強回路が接続され、前記信号増強回路の出力端に、故障診断事前警告回路が接続される。

さらに、前記高性能マイクロフォンは、エレクトレットコンデンサー型測定マイクロフォンを採用し、前記エレクトレットコンデンサー型測定マイクロフォンは、ケースを有し、前記ケースは溝構造となり、その中で、溝の底部に貫通穴が配置され、前記溝内に開口を有する中空部が配置され、前記中空部の内側に隔膜が配置され、前記中空部の底部に、中空部と埋め込るように接続する背電極が配置され、前記中空部の開口に、プリント基板が配置され、前記プリント基板は、中空部の四周に固定されて且つケースの外部に配置される。

さらに、前記中空部と隔膜の間と、中空部と背電極の間に、それぞれガスケットが配置される。

さらに、前記溝の外部にダストカバーが配置される。

さらに、前記ノイズ除去フィルタ回路は、第一コモンモードコイルと、第二コモンモードコイルと、差動コイルを有し、前記第一コモンモードコイルの出力端に、第二コモンモードコイルが接続され、前記第二コモンモードコイルの出力端に、差動コイルが接続される。

さらに、前記ノイズ除去フィルタ回路の出力端とアース線の間に、電解コンデンサが配置される。

さらに、前記信号増強回路は、窓関数処理モジュールと、FFTモジュールと、パワースペクトル補正モジュールと、位相回復モジュールと、IFFTモジュールと、窓関数処理重畳加算モジュールを有し、前記ノイズ除去フィルタ回路の出力端に、窓関数処理モジュールが接続され、前記窓関数処理モジュールの出力端に、FFTモジュールが接続され、前記FFTモジュールの出力端に、パワースペクトル補正モジュールが接続され、前記パワースペクトル補正モジュールの出力端に、位相回復モジュールが接続され、前記位相回復モジュールの出力端に、IFFTモジュールが接続され、前記IFFTモジュールの出力端に、窓関数処理重畳加算モジュールが接続される。

既存技術と比べて、本考案の有益な効果は以下の通りである。本考案の高性能マイクロフォンの測定周波数帯域が広く、感度がよく、十分なダイナミックレンジ、良好且つた安定な長期音響性能を有する。屋外現場の応用ニーズを考慮し、防風ボール、防鳥とげ、防雨対策を追加し、長期的な監視ニーズを満たすことができる。本考案のノイズ除去フィルタ回路に、1つのコモンモードコイルが追加され、2つのコモンモードコイルをカスケード接続することにより、回線の高周波コモンモード/差動インピーダンスを増加させ、高周波ノイズを低減し、環境ノイズの高周波ノイズを除去することができる。

本考案の変圧器の空間ノイズ検出電気回路の概略図である。 本考案のエレクトレットコンデンサー型測定マイクロフォンの概略図である。 本考案のノイズ除去フィルタ回路の概略図である。 本考案の信号増強回路の概略図である。

以下、本実施形態の図面と併せて、本実施形態の技術的態様を明確かつ完全に説明するが、説明された実施形態は、本実施形態の一部にすぎず、すべての実施形態ではないことは明らかである。考案の実施形態に基づいて、当業者が創造的な労働を行わないことを前提として得た他のすべての実施形態は、本考案の保護範囲に属する。

図1－4に示すように、本考案の具体的な実施形態を示す。
変圧器の空間ノイズ検出電気回路であって、それは、
高性能マイクロフォン100を有し、音声信号を受信、検出するために用いられ、
ノイズ除去フィルタ回路200を有し、音声信号に対して環境ノイズを除去して変圧器の空間ノイズを取得するために用いられ、
信号増強回路300を有し、変圧器の空間ノイズに対して信号を増強するために用いられ、
故障診断事前警告回路400を有し、空間ノズルに対して診断を行い、故障タイプを得て事前警告するために用いられ、
前記高性能マイクロフォン100の出力端に、ノイズ除去フィルタ回路200が接続され、前記ノイズ除去フィルタ回路200の出力端に、信号増強回路300が接続され、前記信号増強回路300の出力端に、故障診断事前警告回路400が接続される。

本実施形態において、高性能マイクロフォンにより、音声信号を受信、検出し、ノイズ除去フィルタ回路により、環境ノイズを除去して変圧器の空間ノイズを取得し、信号増強回路により、空間ノイズの信号を増強した後、故障診断事前警告回路により、空間ノズルに対して診断を行い、故障タイプを得て事前警告する。

本考案の高性能マイクロフォンの測定周波数帯域が広く、感度がよく、十分なダイナミックレンジ、良好且つた安定な長期音響性能を有する。屋外現場の応用ニーズを考慮し、防風ボール、防鳥とげ、防雨対策を追加し、長期的な監視ニーズを満たすことができる。本考案のノイズ除去フィルタ回路に、1つのコモンモードコイルが追加され、2つのコモンモードコイルをカスケード接続することにより、回線の高周波コモンモード/差動インピーダンスを増加させ、高周波ノイズを低減し、環境ノイズの高周波ノイズを除去することができる。

図２をご参照ください、高性能マイクロフォン100は、エレクトレットコンデンサー型測定マイクロフォンを採用し、前記エレクトレットコンデンサー型測定マイクロフォンは、ケース101を有し、前記ケース101は溝構造となり、その中で、溝の底部に貫通穴111が配置され、前記溝内に開口を有する中空部102が配置され、前記中空部102の内側に隔膜103が配置され、前記中空部102の底部に、中空部102と埋め込るように接続する背電極104が配置され、前記中空部102の開口に、プリント基板105が配置され、前記プリント基板105は、中空部102の四周に固定されて且つケース101の外部に配置される。

本実施形態において、中空部102と隔膜103の間と、中空部102と背電極104の間に、それぞれガスケット106が配置され、溝の外部にダストカバー107が配置される。

高性能マイクロフォンは、エレクトレットコンデンサー型測定マイクロフォンを採用し、一般的なサイズは1/2または1/4インチであり、周波数応答範囲は20Hz~20kHzであり、感度は約50mV/Paである。エレクトレットコンデンサー型測定マイクロフォンの測定周波数帯域が広く、感度がよく、十分なダイナミックレンジ、良好且つた安定な長期音響性能を有するという利点がある。屋外現場の応用ニーズを考慮し、防風ボール、防鳥とげ、防雨対策を追加し、長期的な監視ニーズを満たすことができる。

変圧器の音声信号は周囲環境ノイズの影響を受けやすく、性質によって、バーストノイズと準定常状態ノズルに分けることができる。突発ノイズは、時間の不確定性、間欠的発生という特徴を有し、例えば人からの音や、車からの音など。準定常状態ノズルは、しばらくの間に、一定の持続性と定常性を有し、風からの音のような時間領域と周波数領域で相対的に安定に表現された。

本考案のノイズ除去フィルタ回路では、フィルタによりノイズを除去する方法を採用し、環境ノイズの特徴に基づいて、ローパス、バンドパス、ハイパス、コムフィルタを設けることができ、環境ノイズと変圧器音声信号のスペクトル分布の違いを利用してノイズ除去を行う。

本考案はローパスフィルタを例に、高周波ノイズを除去する。

図3に示すように、ノイズ除去フィルタ回路は、第一コモンモードコイルU1と、第二コモンモードコイルU2と、差動コイルL1を有し、前記第一コモンモードコイルU1のIN1ポートはアースされ、IN2ポートはノイズ除去フィルタ回路の入力端に接続され、第二コモンモードコイルU2のIN1ポートは第一コモンモードコイルU1のOUT1ポートに接続され、IN2ポートは第一コモンモードコイルU1のOUT2ポートに接続され、第二コモンモードコイルU2のOUT1ポートはアースされ、OUT2ポートは、差動コイルL1の一端に接続され、差動コイルL1のもう一端は、ノイズ除去フィルタ回路の出力端に接続される。ノイズ除去フィルタ回路の出力端とアース線の間に、電解コンデンサC1が配置される。

当該構造のノイズ除去フィルタ回路に、1つのコモンモードコイルが追加され、2つのコモンモードコイルをカスケード接続することにより、回線の高周波コモンモード/差動インピーダンスを増加させ、高周波ノイズを低減し、環境ノイズの高周波ノイズを除去することができる。

ノイズ除去フィルタ回路により、環境ノイズを除去して変圧器の空間ノイズを取得し、信号増強回路により、空間ノイズの信号を増強した後、故障診断事前警告回路により、空間ノズルに対して診断を行い、故障タイプを得て事前警告する。

図4に示すように、信号増強回路は、スペクトル減算法を用いて信号増強処理を行い、まず窓関数処理とFFT変更を行った後、パワースペクトル補正と位相回復を行い、最後はIFFT変換と窓関数処理重畳加算を行う。信号増強回路は、窓関数処理モジュールと、FFTモジュールと、パワースペクトル補正モジュールと、位相回復モジュールと、IFFTモジュールと、窓関数処理重畳加算モジュールを有し、ノイズ除去フィルタ回路の出力端に、窓関数処理モジュールが接続され、窓関数処理モジュールの出力端に、FFTモジュールが接続され、FFTモジュールの出力端に、パワースペクトル補正モジュールが接続され、パワースペクトル補正モジュールの出力端に、位相回復モジュールが接続され、位相回復モジュールの出力端に、IFFTモジュールが接続され、IFFTモジュールの出力端に、窓関数処理重畳加算モジュールが接続される。

スペクトル減算法を用いて信号増強処理を行い、まず窓関数処理とFFT変更を行った後、パワースペクトル補正と位相回復を行い、最後はIFFT変換と窓関数処理重畳加算を行う。パワースペクトル減算法における周波数スペクトルの二乗計算と振幅スペクトル減算法における周波数スペクトルの1乗計算を組み合わせて、これを係数によって柔軟に制御される｜・｜^２及び（・）^１／２に変更し、このようなパワースペクトル補正処理により、補正後のパワースペクトルが得られる。

故障診断事前警告回路により、空間ノズルに対して診断を行い、故障タイプを得て事前警告する。具体的は、故障診断事前警告回路は、スペクトル分析を展開し、奇パリティと偶パリティの比や、スペクトル複雑度、高周波エネルギーの比などの多くの特徴パラメータを抽出し、音圧レベルなどのパラメータを参照した上で、変圧器の直流バイアス、高調波負荷、付属部品の緩み、冷却装置の摩耗、放電などの動作上の欠陥に対する有効な判別と警告を実現する。

上述した一連の詳細な説明は、本考案の実現可能性のある実施形態の具体的な説明にすぎず、本考案の保護範囲を制限するために使用されるものではなく、本考案の技術精神から逸脱しない等価な実施形態または変更は、本考案の保護範囲内に含まれるべきである。。

なお、本明細書は、実施形態に従って説明するが、実施形態ごとに1つの独立した技術案のみを含むものではない、明細書のこのような記述方式は、単に明確化のため、当業者は、明細書を一体として、各実施形態における技術案を適宜組み合わせてもよい、当業者が理解できる他の実施形態を形成する。

Claims (7)

1. 変圧器の空間ノイズ検出電気回路であって、それは、
   高性能マイクロフォンを有し、音声信号を受信、検出するために用いられることと、
   ノイズ除去フィルタ回路を有し、音声信号に対して環境ノイズを除去して変圧器の空間ノイズを取得するために用いられることと、
   信号増強回路を有し、変圧器の空間ノイズに対して信号を増強するために用いられることと、
   前記高性能マイクロフォンの出力端に、ノイズ除去フィルタ回路が接続され、前記ノイズ除去フィルタ回路の出力端に、信号増強回路が接続され、前記信号増強回路の出力端に、故障診断事前警告回路が接続されることを特徴とする変圧器の空間ノイズ検出電気回路。
2. 前記高性能マイクロフォンは、エレクトレットコンデンサー型測定マイクロフォンを採用し、前記エレクトレットコンデンサー型測定マイクロフォンは、ケースを有し、前記ケースは溝構造となり、その中で、溝の底部に貫通穴が配置され、前記溝内に開口を有する中空部が配置され、前記中空部の内側に隔膜が配置され、前記中空部の底部に、中空部と埋め込るように接続する背電極が配置され、前記中空部の開口に、プリント基板が配置され、前記プリント基板は、中空部の四周に固定されて且つケースの外部に配置されることを特徴とする請求項1に記載の変圧器の空間ノイズ検出電気回路。
3. 前記中空部と隔膜の間と、中空部と背電極の間に、それぞれガスケットが配置されることを特徴とする請求項2に記載の変圧器の空間ノイズ検出電気回路。
4. 前記溝の外部にダストカバーが配置されることを特徴とする請求項2に記載の変圧器の空間ノイズ検出電気回路。
5. 前記ノイズ除去フィルタ回路は、第一コモンモードコイルと、第二コモンモードコイルと、差動コイルを有し、前記第一コモンモードコイルの出力端に、第二コモンモードコイルが接続され、前記第二コモンモードコイルの出力端に、差動コイルが接続されることを特徴とする請求項1に記載の変圧器の空間ノイズ検出電気回路。
6. 前記ノイズ除去フィルタ回路の出力端とアース線の間に、電解コンデンサが配置されることを特徴とする請求項5に記載の変圧器の空間ノイズ検出電気回路。
7. 前記信号増強回路は、窓関数処理モジュールと、FFTモジュールと、パワースペクトル補正モジュールと、位相回復モジュールと、IFFTモジュールと、窓関数処理重畳加算モジュールを有し、前記ノイズ除去フィルタ回路の出力端に、窓関数処理モジュールが接続され、前記窓関数処理モジュールの出力端に、FFTモジュールが接続され、前記FFTモジュールの出力端に、パワースペクトル補正モジュールが接続され、前記パワースペクトル補正モジュールの出力端に、位相回復モジュールが接続され、前記位相回復モジュールの出力端に、IFFTモジュールが接続され、前記IFFTモジュールの出力端に、窓関数処理重畳加算モジュールが接続されることを特徴とする請求項1に記載の変圧器の空間ノイズ検出電気回路。

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