[发明专利]基于智能声纹识别技术的便携式异常放电超声检测装置

说明书

本发明公开了基于智能声纹识别技术的便携式异常放电超声检测装置，具体涉及电力设备局部放电技术领域，包括麦克风阵列单元、FPGA控制单元、声场数据处理单元、声纹识别诊断单元和存储与显示单元，所述麦克风阵列单元输出端与FPGA控制单元输入端相连接，所述FPGA控制单元输出端与声场数据处理单元输入端相连接，所述声场数据处理单元和声纹识别诊断单元的输出端与存储与显示单元的输入端相连接。本发明通过利用超声波检测与声纹智能识别技术，利用高压局部放电会产生20k‑100kHz的超声波，且该频段超声波可以在空气中传播一段距离的原理，结合摄像头目标识别算法，可实现远距离的输电线路局放故障检测、定位与诊断。

技术领域

本发明涉及电力设备局部放电技术领域，具体涉及基于智能声纹识别技术的便携式异常放电超声检测装置。

背景技术

随着电力技术正朝着高压化、智能化方向发展，电压等级的提高使得电力设备(例如变压器、绝缘开关、输电线缆、配电柜等)的绝缘问题显得越来越突出。电力设备在运行过程中，受到多种因素影响会造成绝缘材料性能逐步劣化，因此在局部高电压作用下的高压设备中某些绝缘薄弱环节会发生局部放电现象。电力设备绝缘的局部放电是指电力设备绝缘在足够强的电场作用下局部范围内发生的放电。这种放电仅造成导体间的绝缘局部短接而不形成导电通道。每一次局部放电对绝缘介质都会有一些影响，轻微的局部放电对电力设备绝缘的影响较小，绝缘强度的下降较慢；而强烈的局部放电，则会使绝缘强度很快下降。这是使高压电力设备绝缘损坏的一个重要因素。因此，设计高压电力设备绝缘时，要考虑在长期工作电压的作用下，不允许绝缘结构内发生较强烈的局部放电。对运行中的设备要加强监测，当局部放电超过一定程度时，应将设备退出运行，进行检修或更换。电力设备的异常局部放电现象主要包括三种：一是内部放电，二是沿面放电，三是电晕放电，因此在电力设备运行中需要进行定期监测，有效排查局部放电现象，避免发生事故。

目前传统局放检测大多使用接触式的检测装置，作业流程复杂且高度依赖电力设备本身检测条件，无法适用于大量的各类电力设备的日常巡检需求。同时传统局放检测主要基于信号处理技术，智能化水平相对较低，难以自动识别不同类型的放电现象，因此迫切需要研发具备智能局放故障诊断能力、非接触式、远距离异常放电检测装置来解决上述问题。

发明内容

为此，本发明提供基于智能声纹识别技术的便携式异常放电超声检测装置，通过利用超声波检测与声纹智能识别技术，利用高压局部放电会产生20k-100kHz的超声波，且该频段超声波可以在空气中传播一段距离的原理，结合摄像头目标识别算法，可实现远距离的输电线路局放故障检测、定位与诊断，以解决现有技术中由于接触式的检测装置作业流程复杂高度依赖电力设备本身检测条件导致的无法适用于大量的各类电力设备的日常巡检需求以及难以自动识别不同类型的放电现象的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：基于智能声纹识别技术的便携式异常放电超声检测装置，包括麦克风阵列单元、FPGA控制单元、声场数据处理单元、声纹识别诊断单元和存储与显示单元，所述麦克风阵列单元输出端与FPGA控制单元输入端相连接，所述FPGA控制单元输出端与声场数据处理单元输入端相连接，所述声场数据处理单元和声纹识别诊断单元的输出端与存储与显示单元的输入端相连接；

所述麦克风阵列单元中设有64路麦克风阵列，每路采用MEMS微型超声麦克风，按照优化的特定顺序空间排布，麦克风传感器的频率响应范围为1k-100kHz，并且能够有效探测到70米距离以内的局部放电所产生的超声波信号；多路麦克风通过高速数字采样芯片进行高频采样，输出数字超声信号；64路麦克风阵列中MEMS微型超声麦克风采用麦克风阵列面板进行安装固定，麦克风阵列面板中间开孔，嵌入USB微型摄像头，保证USB微型摄像头视场与麦克风阵列方向重合一致；

所述FPGA控制单元接收麦克风阵列单元发出的数字超声信号，采用FPGA芯片对多组数据同时进行处理，处理完成后按照通道顺序进行第一次封装，根据自定协议的标识对不同数据进行填充；填充完成后的数据进行第二次封装，使其符合UDP协议进行以太网传输；