[发明专利]一种变电站域故障智能监测的声学成像定位系统及方法

说明书

本发明属于声学成像的电力设备故障检测技术领域，公开了一种变电站域故障智能监测的声学成像定位系统，包括声音采集模块，声音采集模块包括多个声音传感器阵列；信号处理模块，用于判定数字信号为故障声音信号还是背景噪声信号，若判定为异常故障信号，去除异常故障信号中的背景噪声信号，得到有效信号；声音信号成像模块，用于将有效信号计算分析得到声音信号特征，获得与声音传感器阵列相对应的声音位置分布阵列图；图像采集模块，用于采集每个设备的可视化图像数据；可视化声音源定位模块，用于将声音位置分布阵列图与可视化图像数据叠加分析，确定声音故障位置。解决了现有状态监测装置、系统集成和技术复杂度较高，检测结果不直观的问题。

技术领域

本发明属于声学成像的电力设备故障检测技术领域，特别涉及一种变电站域故障智能监测的声学成像定位系统及方法。

背景技术

变电站是连接输电网络和配电网络的重要枢纽，变电站域涉及的运行电力设备种类繁多，运行工况复杂多变，变电站域设备的稳定可靠运行直接决定了电力系统输电端和配电端的安全性。

随着电力设备的结构与功能日益复杂化，电力设备的状态检测与故障诊断系统得到越来越多的应用。机械振动故障是电力设备常见故障之一，对设备机械故障进行有效诊断与识别一直是重要的研究方向。电力设备机械振动时会发出声波信号，该信号本质上是一种电力设备机械波由振动向传声介质辐射能量，声信号中蕴含着大量的振动信息。设备在正常运行时，机身与固件、零件之间、零件本身的相互运动的不同状态对应设备发出的声音也不同，运行状态发生变化时电力设备产生的声音也随之改变。当电力设备产生局部放电，例如放电量较大的电晕放电，会产生相应的声音信号。因此，电力设备的声信号中包含着丰富的振动和放电等信息，是分析设备运行状态的一项重要指标。

现行通过声音来判断变电站运行状态的检测方法主要靠人工来完成，过度依赖工作经验与主观判断，使检测的准确性无法得到保障，且巡检人员的工作环境相对恶劣，经济成本与时间成本较高。现有的设备在线监测方法大多是对单个GIS和变压器等设备进行独立检测，若要对全站电气设备实施一次全面检测，需要对每个设备均进行单独检测，所需费用较高，且工作效率较低。现有状态监测装置、系统集成和技术复杂度较高，使用难度较高，检测结果不直观，现场使用效果一般。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变电站域故障智能监测的声学成像定位系统及方法，解决了现有状态监测装置、系统集成和技术复杂度较高，使用难度较高，检测结果不直观的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种变电站域故障智能监测的声学成像定位系统，包括：

声音采集模块，声音采集模块包括多个声音传感器阵列，在每个设备周围布设一个声音传感器阵列，用于实时采集设备发出的振动机械波信号；

每个声音传感器阵列连接有模数转换模块，模数转换模块用于将振动机械波模拟信号进行数字处理，得到数字信号；

信号处理模块，用于判定数字信号为异常故障信号还是背景噪声信号，若数字信号值在预设数值内波动，则判定为背景噪声信号，不存在异常；

若某数字信号突然增大，则判定为异常故障信号，去除异常故障信号中的背景噪声信号，得到有效信号；

声音信号成像模块，用于将有效信号通过功率可响应调节算法计算分析得到声音信号特征，获得与声音传感器阵列相对应的声音位置分布阵列图；

图像采集模块，布设在设备的周围，用于采集每个设备的可视化图像数据；

可视化声音源定位模块，用于将声音位置分布阵列图与可视化图像数据叠加分析，确定声音故障位置。

进一步，还包括预警模块和存储模块；

存储模块用于存储预设数值和故障特征信号数据库；