CN113009399B

CN113009399B - 一种变压器声纹监测装置应用效果现场校验方法

Info

Publication number: CN113009399B
Application number: CN202110166830.1A
Authority: CN
Inventors: 曹浩; 吴晓文; 吴小忠; 毛文奇; 彭铖; 彭平; 陈炜; 胡胜; 卢铃; 赵瑞敦
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Hunan Electric Power Co Ltd; State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Hunan Electric Power Co Ltd; State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
Priority date: 2021-02-04
Filing date: 2021-02-04
Publication date: 2022-12-27
Anticipated expiration: 2041-02-04
Also published as: CN113009399A

Abstract

本发明公开了一种变压器声纹监测装置应用效果现场校验方法，包括装置外观检查、信号传输情况校验、装置软件系统功能校验、噪声与振动测量精度校验、声纹特征参数准确性校验、故障诊断与预警功能校验，其中测量准确性校验的步骤包括：分别利用声校准器、加速度校准器向变压器声纹监测装置输入具有指定频率和幅值的噪声激励信号与振动激励信号，并获取变压器声纹监测装置输出的噪声检测信号与振动检测信号；分别计算噪声检测信号、振动检测信号与对应的标准值之间的误差并判断测量准确性校验是否通过。本发明能够对安装在现场的变压器声纹监测装置的准确性与有效性进行校验，保障声纹监测装置的可靠性，具有方便快捷、流程规范、检验准确的优点。

Description

一种变压器声纹监测装置应用效果现场校验方法

技术领域

本发明涉及电力设备噪声检测技术，具体涉及一种变压器声纹监测装置应用效果现场校验方法，用于进行变压器声纹监测装置有效性验证。

背景技术

电力变压器运行故障是导致电力系统大面积停电的关键原因。近年来，因变压器故障造成的经济损失数额巨大，严重影响了社会经济发展。常见的变压器状态监测与故障诊断方法所采用的状态量包括：油色谱、电磁、温度等，通常诊断发现时设备缺陷和故障已经形成，因此诊断存在滞后性。可听噪声伴随变压器运行产生，声音的幅值、时域波形、频谱特性与其运行电压、电流、机械状态、励磁状态、绝缘状态等密切相关，可及时反映设备运行状态变化。因此，声纹监测可与其他状态量监测技术互相补充，构成故障从“萌芽——发展——形成”的全过程、全阶段监测与预警体系，有效提高电力变压器安全稳定运行水平。采用声纹监测的技术优势包括：(1)无需接触带电设备，不改变设备运行状态，安装方便；(2)能够实时跟踪设备运行状态变化，检测灵敏度高；(3)补充了现有监测状态量的缺失，增加了声振低频20Hz～20kHz范围内的故障诊断方案。随着智能运检与泛在物联网的建设发展，对于状态监测与预警新技术的需求愈加凸显，利用声纹监测诊断变压器故障具有重要意义。然而，关于如何对安装到现场的变压器声纹监测装置进行校验，目前尚未见明确方法，导致变压器声纹监测装置的准确性与有效性无法得到保障，严重影响了装置的运行可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种变压器声纹监测装置应用效果现场校验方法，本发明能够对安装在现场的变压器声纹监测装置的准确性与有效性进行校验，保障声纹监测装置的可靠性，具有方便快捷、流程规范、检验准确的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种变压器声纹监测装置应用效果现场校验方法，包括对变压器声纹监测装置进行测量准确性校验的步骤：A1)分别利用声校准器、加速度校准器向变压器声纹监测装置输入具有指定频率和幅值的噪声激励信号与振动激励信号，并获取变压器声纹监测装置输出的噪声检测信号与振动检测信号；A2)分别计算噪声检测信号、振动检测信号与对应的标准值之间的误差得到噪声检测误差、振动检测误差；A3)若噪声检测误差、振动检测误差均满足要求，则判定变压器声纹监测装置的测量准确性校验通过，否则判定测量准确性校验不通过。

可选地，步骤A3)中的噪声检测误差、振动检测误差均满足要求是指噪声检测误差小于第一预设阈值、且振动检测误差小于第二预设阈值，或者步骤A3)中的噪声检测误差、振动检测误差均满足要求是指噪声检测误差与对应的标准值之间的比例小于第三预设阈值、且振动检测误差与对应的标准值之间的比例小于第四预设阈值。

可选地，所述进行测量准确性校验之后还包括对变压器声纹监测装置进行特征参数计算准确性校验的步骤：B1)向变压器声纹监测装置分别输出多组不同频率但幅值固定的噪声激励信号与振动激励信号，并获取变压器声纹监测装置输出的声纹特征参数；B2)计算声纹特征参数与对应的标准值之间的误差得到声纹特征参数误差；B3)若声纹特征参数误差满足要求，则判定变压器声纹监测装置的特征参数计算准确性校验通过，否则判定特征参数计算准确性校验不通过。

可选地，步骤B2)中的声纹特征参数包括声压级、振动幅值、奇偶次谐波比、高频能量比重、频谱复杂度中的一种或多种。

可选地，步骤B3)中的声纹特征参数误差满足要求是指声纹特征参数误差小于第五预设阈值，或者声纹特征参数误差与对应的标准值之间的比例小于第六预设阈值。

可选地，所述进行特征参数计算准确性校验之后还包括对变压器声纹监测装置进行故障诊断与预警功能有效性校验的步骤：C1)分别向变压器声纹监测装置输入压器在一种或多种典型缺陷下的噪声检测信号与振动检测信号，并获取变压器声纹监测装置输出的故障诊断结果与预警结果；C2)判断得到的故障诊断结果与预警结果与典型缺陷的预期故障诊断结果与预警结果是否相符，若相符则判定变压器声纹监测装置的故障诊断与预警功能有效性校验通过，否则判定故障诊断与预警功能有效性校验不通过。

可选地，所述对变压器声纹监测装置进行测量准确性校验之前，还包括对变压器声纹监测装置进行装置软件系统功能校验的步骤，所述装置软件系统功能校验包括逐项检查变压器声纹监测装置的软件系统的图形实时显示、参数配置、历史数据查询各项功能模块运行情况判断系统运行是否正常，其中图形实时显示检查包括图形坐标、数据单位的检查，参数配置、历史数据查询功能检查为检查各向软件功能是否正常执行，若全部检查通过则判定变压器声纹监测装置的装置软件系统功能校验通过，否则判定装置软件系统功能校验不通过。

可选地，所述对变压器声纹监测装置进行装置软件系统功能校验之前，还包括对变压器声纹监测装置进行信号传输情况校验的步骤，所述信号传输情况校验包括检查装置前端电源与信号指示、装置软件平台数据更新情况，若全部检查通过则判定变压器声纹监测装置的信号传输情况校验通过，否则判定信号传输情况校验不通过。

可选地，所述对变压器声纹监测装置进行信号传输情况校验之前，还包括对变压器声纹监测装置进行装置外观检查的步骤，所述装置外观检查包括传声器与加速度传感器安装稳固程度检查、装置外壳锈蚀程度与防水性检查、装置内部元器件布置情况检查，若全部检查通过则判定变压器声纹监测装置的装置外观检查通过，否则判定装置外观检查不通过。

可选地，所述对变压器声纹监测装置进行故障诊断与预警功能有效性校验之后，还包括将对变压器声纹监测装置完成的所有校验或检查的结果生成校验报告的步骤。

和现有技术相比，本发明具有下述优点：声纹监测装置的测量准确性是必须进行的关键环节。由于传声器、加速度传感器灵敏度短时间内不发生改变，因此测量结果与输入呈线性关系。因此，采用一组标准信号输入装置即可完成准确性校验。本发明包括对变压器声纹监测装置进行测量准确性校验的步骤：A1)分别利用声校准器、加速度校准器向变压器声纹监测装置输入具有指定频率和幅值的噪声激励信号与振动激励信号，并获取变压器声纹监测装置输出的噪声检测信号与振动检测信号；A2)分别计算噪声检测信号、振动检测信号与对应的标准值之间的误差得到噪声检测误差、振动检测误差；A3)若噪声检测误差、振动检测误差均满足要求，则判定变压器声纹监测装置的测量准确性校验通过，否则判定测量准确性校验不通过，通过上述方式，可实现精确的测量准确性校验。本发明能够对安装在现场的变压器声纹监测装置的准确性与有效性进行校验，保障声纹监测装置的可靠性，具有方便快捷、流程规范、检验准确的优点。

附图说明

图1为本发明实施例方法的整体流程图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例变压器声纹监测装置应用效果现场校验方法的实施步骤包括：S1)装置外观检查；S2)信号传输情况校验；S3)装置软件系统功能校验；S4)噪声与振动测量精度校验；S5)声纹特征参数准确性校验；S6)故障诊断与预警功能校验。本实施例变压器声纹监测装置应用效果现场校验方法对变压器声纹监测装置从外观结构、数据传输、软件功能、测量精度、特征准确性、诊断与预警准确性等方面做出了系统化要求，规范了变压器声纹监测装置的现场校验方法，保障了变压器声纹监测装置可靠性，无需改变变压器运行状态即可完成装置校验，具有方便快捷、检验准确的技术优点。下文将对上述各个校验或检查的步骤进行详细说明。

参见图1，本实施例中包括对变压器声纹监测装置进行测量准确性校验的步骤：A1)分别利用声校准器、加速度校准器向变压器声纹监测装置输入具有指定频率和幅值的噪声激励信号与振动激励信号，并获取变压器声纹监测装置输出的噪声检测信号与振动检测信号；A2)分别计算噪声检测信号、振动检测信号与对应的标准值之间的误差得到噪声检测误差、振动检测误差；A3)若噪声检测误差、振动检测误差均满足要求，则判定变压器声纹监测装置的测量准确性校验通过，否则判定测量准确性校验不通过。

其中，步骤A3)中的噪声检测误差、振动检测误差均满足要求是指噪声检测误差小于第一预设阈值、且振动检测误差小于第二预设阈值，或者步骤A3)中的噪声检测误差、振动检测误差均满足要求是指噪声检测误差与对应的标准值之间的比例小于第三预设阈值、且振动检测误差与对应的标准值之间的比例小于第四预设阈值。上述各个预设阈值既可以取值相同，也可以取值不同。作为一种具体的实施方式，本实施例中具体为分别利用便携式声校准器、加速度校准器向声纹监测装置输入具有标准幅值的噪声与振动值，声校准器输出频率为1kHz幅值为94dB的声信号，加速度校准器输出159.15Hz幅值为10m/s²的振动信号，判断装置软件系统接收到的噪声与振动值是否与标准值相符，可选取误差阈值5％，测量值与标准值偏差5％范围内可认为完成装置的噪声与振动测量精度校验。

完成准确性校验后，需要对装置的特征参数计算准确性进行校验。参见图1，本实施例中进行测量准确性校验之后还包括对变压器声纹监测装置进行特征参数计算准确性校验的步骤：B1)向变压器声纹监测装置分别输出多组不同频率但幅值固定的噪声激励信号与振动激励信号，并获取变压器声纹监测装置输出的声纹特征参数；B2)计算声纹特征参数与对应的标准值之间的误差得到声纹特征参数误差；B3)若声纹特征参数误差满足要求，则判定变压器声纹监测装置的特征参数计算准确性校验通过，否则判定特征参数计算准确性校验不通过。作为其中一个实施例，本实施例中向变压器声纹监测装置分别输出多组不同频率但幅值固定的噪声激励信号与振动激励信号的频率成分为100Hz、200Hz、350Hz，幅值相同。通过预先编写的特征分析程序计算出标准声纹特征参数值，例如本实施例中可采用matlab软件编程计算标准声纹特征参数值，从而可作为校验的标准值。

本实施例中，步骤B2)中的声纹特征参数包括声压级、振动幅值、奇偶次谐波比、高频能量比重、频谱复杂度中的一种或多种。

本实施例中，步骤B3)中的声纹特征参数误差满足要求是指声纹特征参数误差小于第五预设阈值，或者声纹特征参数误差与对应的标准值之间的比例小于第六预设阈值。第五预设阈值和第六预设阈值可以选择相同取值也可以选择不同取值。作为一种可选的实施方式，本实施例中，二者偏差范围不超过10％，若解析值与标准值误差位于10％范围内，即可认为完成装置的声纹特征参数准确性校验。

参见图1，本实施例中进行特征参数计算准确性校验之后还包括对变压器声纹监测装置进行故障诊断与预警功能有效性校验的步骤：C1)分别向变压器声纹监测装置输入压器在一种或多种典型缺陷下的噪声检测信号与振动检测信号，并获取变压器声纹监测装置输出的故障诊断结果与预警结果；C2)判断得到的故障诊断结果与预警结果与典型缺陷的预期故障诊断结果与预警结果是否相符，若相符则判定变压器声纹监测装置的故障诊断与预警功能有效性校验通过，否则判定故障诊断与预警功能有效性校验不通过。作为其中一个实施例，可将预先采集到的“直流偏磁”信号利用播放器或者激振器输入变压器声纹监测装置传声器或加速度传感器。此时，变压器声纹监测装置系统软件发出“直流偏磁”预警，显示诊断故障类型为“直流偏磁”。故障类型与预警信息准确显示后，装置的故障诊断与预警功能校验完成。

参见图1，本实施例中对变压器声纹监测装置进行测量准确性校验之前，还包括对变压器声纹监测装置进行装置软件系统功能校验的步骤，装置软件系统功能校验包括逐项检查变压器声纹监测装置的软件系统的图形实时显示、参数配置、历史数据查询各项功能模块运行情况判断系统运行是否正常，其中图形实时显示检查包括图形坐标、数据单位的检查，参数配置、历史数据查询功能检查为检查各向软件功能是否正常执行，若全部检查通过则判定变压器声纹监测装置的装置软件系统功能校验通过，否则判定装置软件系统功能校验不通过。

参见图1，本实施例中对变压器声纹监测装置进行装置软件系统功能校验之前，还包括对变压器声纹监测装置进行信号传输情况校验的步骤，所述信号传输情况校验包括检查装置前端电源与信号指示、装置软件平台数据更新情况，若全部检查通过则判定变压器声纹监测装置的信号传输情况校验通过，否则判定信号传输情况校验不通过。

参见图1，本实施例中对变压器声纹监测装置进行信号传输情况校验之前，还包括对变压器声纹监测装置进行装置外观检查的步骤，装置外观检查包括传声器与加速度传感器安装稳固程度检查、装置外壳锈蚀程度与防水性检查、装置内部元器件布置情况检查，若全部检查通过则判定变压器声纹监测装置的装置外观检查通过，否则判定装置外观检查不通过。

参见图1，本实施例中对变压器声纹监测装置进行故障诊断与预警功能有效性校验之后，还包括将对变压器声纹监测装置完成的所有校验或检查的结果生成校验报告的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种变压器声纹监测装置应用效果现场校验方法，其特征在于，包括对变压器声纹监测装置进行测量准确性校验的步骤：A1）分别利用声校准器、加速度校准器向变压器声纹监测装置输入具有指定频率和幅值的噪声激励信号与振动激励信号，并获取变压器声纹监测装置输出的噪声检测信号与振动检测信号；A2）分别计算噪声检测信号、振动检测信号与对应的标准值之间的误差得到噪声检测误差、振动检测误差；A3）若噪声检测误差、振动检测误差均满足要求，则判定变压器声纹监测装置的测量准确性校验通过，否则判定测量准确性校验不通过；所述进行测量准确性校验之后还包括对变压器声纹监测装置进行特征参数计算准确性校验的步骤：B1）向变压器声纹监测装置分别输出多组不同频率但幅值固定的噪声激励信号与振动激励信号，并获取变压器声纹监测装置输出的声纹特征参数；B2）计算声纹特征参数与对应的标准值之间的误差得到声纹特征参数误差，所述声纹特征参数包括声压级、振动幅值、奇偶次谐波比、高频能量比重、频谱复杂度中的一种或多种；B3）若声纹特征参数误差满足要求，则判定变压器声纹监测装置的特征参数计算准确性校验通过，否则判定特征参数计算准确性校验不通过；所述进行特征参数计算准确性校验之后还包括对变压器声纹监测装置进行故障诊断与预警功能有效性校验的步骤：C1）分别向变压器声纹监测装置输入压器在一种或多种典型缺陷下的噪声检测信号与振动检测信号，并获取变压器声纹监测装置输出的故障诊断结果与预警结果；C2）判断得到的故障诊断结果与预警结果与典型缺陷的预期故障诊断结果与预警结果是否相符，若相符则判定变压器声纹监测装置的故障诊断与预警功能有效性校验通过，否则判定故障诊断与预警功能有效性校验不通过。

2.根据权利要求1所述的变压器声纹监测装置应用效果现场校验方法，其特征在于，步骤A3）中的噪声检测误差、振动检测误差均满足要求是指噪声检测误差小于第一预设阈值、且振动检测误差小于第二预设阈值，或者步骤A3）中的噪声检测误差、振动检测误差均满足要求是指噪声检测误差与对应的标准值之间的比例小于第三预设阈值、且振动检测误差与对应的标准值之间的比例小于第四预设阈值。

3.根据权利要求1所述的变压器声纹监测装置应用效果现场校验方法，其特征在于，步骤B3）中的声纹特征参数误差满足要求是指声纹特征参数误差小于第五预设阈值，或者声纹特征参数误差与对应的标准值之间的比例小于第六预设阈值。

4.根据权利要求1所述的变压器声纹监测装置应用效果现场校验方法，其特征在于，所述对变压器声纹监测装置进行测量准确性校验之前，还包括对变压器声纹监测装置进行装置软件系统功能校验的步骤，所述装置软件系统功能校验包括逐项检查变压器声纹监测装置的软件系统的图形实时显示、参数配置、历史数据查询各项功能模块运行情况判断系统运行是否正常，其中图形实时显示检查包括图形坐标、数据单位的检查，参数配置、历史数据查询功能检查为检查各向软件功能是否正常执行，若全部检查通过则判定变压器声纹监测装置的装置软件系统功能校验通过，否则判定装置软件系统功能校验不通过。

5.根据权利要求4所述的变压器声纹监测装置应用效果现场校验方法，其特征在于，所述对变压器声纹监测装置进行装置软件系统功能校验之前，还包括对变压器声纹监测装置进行信号传输情况校验的步骤，所述信号传输情况校验包括检查装置前端电源与信号指示、装置软件平台数据更新情况，若全部检查通过则判定变压器声纹监测装置的信号传输情况校验通过，否则判定信号传输情况校验不通过。

6.根据权利要求5所述的变压器声纹监测装置应用效果现场校验方法，其特征在于，所述对变压器声纹监测装置进行信号传输情况校验之前，还包括对变压器声纹监测装置进行装置外观检查的步骤，所述装置外观检查包括传声器与加速度传感器安装稳固程度检查、装置外壳锈蚀程度与防水性检查、装置内部元器件布置情况检查，若全部检查通过则判定变压器声纹监测装置的装置外观检查通过，否则判定装置外观检查不通过。

7.根据权利要求6所述的变压器声纹监测装置应用效果现场校验方法，其特征在于，所述对变压器声纹监测装置进行故障诊断与预警功能有效性校验之后，还包括将对变压器声纹监测装置完成的所有校验或检查的结果生成校验报告的步骤。