一种电力变压器故障诊断用信号采集及检测系统的制作方法

1.本发明涉及变压器状态监测技术领域，具体为一种电力变压器故障诊断用信号采集及检测系统。


背景技术：

2.电力变压器是电力系统中最重要的设备之一，在电力系统的安全稳定运行中担负着重要的责任。可是由于设计制造以及运行维护等多种因素，电力变压器经常发生故障，严重影响了大同地区电力系统的稳定运行。因此，应加强对变压器的实时监测和保护。变压器继电保护作为当下相对成熟的保护类别，它主要包含主、后备保护和辅助保护等，另外，结合一定量的电气及物理化学试验对其进行保护，使变压器正常运行基本得到保证。然而很多缺陷只能当其处于运行状态下才能被有效发现，并且在其故障前往往会表现出某些不正常状态，而这些异常状态传统的继电保护根本无法判断检测到，而在线监测的出现解决了这个问题。
3.在电力变压器工作时，机械振动会发出声音，且具有一定的规律性，所以可以根据变压器声音判断其运行状态的方法。公开号为cn109342870a的发明公开了一种应用于10kv配网变压器的故障诊断装置，其包括安装在变压器上的振动传感器和麦克风，振动传感器和麦克风电连接到单片机，单片机通过串口模块连接有无线收发模块，无线收发模块连接到远端的pc诊断平台。该发明通过麦克风探测到变压器内部的故障声音，因此麦克风需要长时间采集变压器的声音，而麦克风的长时间放置，容易导致麦克风的声音接收端沾灰和受潮，影响采集声音品质。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种电力变压器故障诊断用信号采集及检测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，一方面，本发明提供如下技术方案：一种电力变压器故障诊断用信号采集系统，所述信号采集系统包括机壳、故障声音采集模块和除湿除尘模块；所述机壳包括底座和罩壳，所述底座的顶端固定罩设有所述罩壳，所述罩壳的左侧壁开设有通孔；所述故障声音采集模块包括设于所述罩壳内的框体，与所述框体固定套接的麦克风，以及固设于所述底座的顶端且驱动所述框体向所述通孔方向移动的直线执行器，所述麦克风的声音接收端伸出所述框体的左侧壁；所述除湿除尘模块包括设于所述通孔和所述麦克风之间的鼓风机，以及与所述鼓风机的顶端转动连接的水平轴，所述水平轴的前后两端与所述罩壳的前后内侧壁转动连接，当所述麦克风的声音接收端伸出所述通孔时，所述鼓风机的右端与所述麦克风的顶端抵接。
6.可选的，所述底座的顶端且位于所述罩壳内固定设有干燥盒，所述干燥盒内放置
有干燥剂；所述通孔内固定设有密封圈，当所述麦克风的声音接收端伸出所述通孔时，所述密封圈与所述框体的左侧壁抵接。
7.可选的，所述框体的左侧壁固定连接有顶杆，所述顶杆呈水平朝向鼓风机，且所述顶杆的长度大于所述麦克风的声音接收端伸出所述框体的长度。
8.可选的，所述麦克风为电容式麦克风，所述麦克风的拾音距离为15m，灵敏度为-48db，频率响应范围为20hz～20khz。
9.可选的，所述直线执行器为丝杠式线性模组，所述直线执行器的滑块端固定连接有支承块，所述支承块与所述框体的底端固定连接。
10.可选的，所述除湿除尘模块还包括两个分别与所述罩壳的前后内侧壁固定连接的滑轨，所述滑轨开设有圆弧滑槽，所述圆弧滑槽滑动配合有以所述水平轴为中心旋转的滑块，所述滑块与所述鼓风机的机壳固定连接，所述滑块上远离所述麦克风的侧面且位于所述圆弧滑槽内固定设有弹性元件，所述弹性元件为变节距的弧形弹簧。
11.另一方面，本发明还提供如下技术方案：一种电力变压器故障诊断用检测系统，包括信号采集系统，ad转换模块，滤波模块，分帧模块，声音特征提取模块，存储模块，以及电源模块；所述ad转换模块将麦克风采集的声音转化为数字信号，所述滤波模块采用盲源分离算法处理数字信号得到降噪信号，所述分帧模块将降噪信号分成n个短时声音帧，所述声音特征提取模块采用mfcc算法处理短时声音帧得到故障声音特征。
12.与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：1.本发明通过鼓风机对麦克风声音进行抽气，可以充分将麦克风声音接收端内的灰尘和水分抽出，避免了灰尘或受潮的因素影响麦克风采集声音效果和寿命，提高变压器故障声音采集品质；2.本发明中除湿除尘模块安装简单，通过麦克风伸出罩壳的过程实现鼓风机自动收纳，麦克风的除湿除尘操作简单，并通过弹性元件提供支撑，使得鼓风机在进行抽风作业时具有很好的稳定性，确保鼓风机吸力平稳；3.本发明通过滤波模块采用盲源分离算法处理数字信号得到降噪信号，突出反映故障声音的信号成分，并通过声音特征提取模块采用mfcc算法处理短时声音帧得到故障声音特征，简单精确。
附图说明
13.图1为本发明中信号采集系统处于第一状态的局部剖视图；图2为本发明中信号采集系统处于第二状态的局部剖视图；图3为本发明中信号采集系统处于第二状态的结构示意图；图4为本发明中检测系统的结构框图。
14.图中：100、信号采集系统；101、机壳；102、障声音采集模块；103、除湿除尘模块；1011、底座；1012、罩壳；1013、通孔；1014、干燥盒；1015、密封圈；1021、框体；1022、麦克风；1023、直线执行器；1024、顶杆；1025、支承块；1031、鼓风机；1032、水平轴；1033、滑轨；1034、圆弧滑槽；1035、滑块；1036、弹性元件；200、ad转换模块；300、滤波模块；400、分帧模块；500、声音特征提取模块；600、存储模块；700、电源模块。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
17.实施例：请参阅图1-图3，本发明提供了一种电力变压器故障诊断用信号采集系统，信号采集系统100包括机壳101、故障声音采集模块102和除湿除尘模块103。
18.机壳101包括底座1011和罩壳1012，底座1011的顶端固定罩设有罩壳1012，罩壳1012的左侧壁开设有通孔1013。底座1011的顶端且位于罩壳1012内固定设有干燥盒1014，干燥盒1014内放置有干燥剂，用于防止机壳101内湿度过高，保护机壳101内元器件。
19.故障声音采集模块102包括设于罩壳1012内的框体1021，与框体1021固定套接的麦克风1022，以及固设于底座1011的顶端且驱动框体1021向通孔1013方向移动的直线执行器1023，麦克风1022的声音接收端伸出框体1021的左侧壁。麦克风1022为电容式麦克风，麦克风1022的拾音距离为15m，灵敏度为-48db，频率响应范围为20hz～20khz。直线执行器1023为丝杠式线性模组，直线执行器1023的滑块端固定连接有支承块1025，支承块1025与框体1021的底端固定连接。开启直线执行器1023，直线执行器1023可以驱动麦克风1022伸出罩壳1012外或缩入罩壳1012内。通孔1013内固定设有密封圈1015，当麦克风1022的声音接收端伸出通孔1013时，通过密封圈1015与框体1021的左侧壁抵接，实现框体1021与罩壳1012之间密封，使得机壳101具有很好的防水能力。
20.除湿除尘模块103包括设于通孔1013和麦克风1022之间的鼓风机1031，以及与鼓风机1031的顶端转动连接的水平轴1032，水平轴1032的前后两端与罩壳1012的前后内侧壁转动连接，当麦克风1022的声音接收端伸出通孔1013时，鼓风机1031的右端与麦克风1022的顶端抵接。除湿除尘模块103还包括两个分别与罩壳1012的前后内侧壁固定连接的滑轨1033，滑轨1033开设有圆弧滑槽1034，圆弧滑槽1034滑动配合有以水平轴1032为中心旋转的滑块1035，滑块1035与鼓风机1031的机壳固定连接，滑块1035上远离麦克风1022的侧面且位于圆弧滑槽1034内固定设有弹性元件1036，弹性元件1036为变节距的弧形弹簧。请参阅图1，此时弹性元件1036处于自然状态，安装弹性元件1036时，将弹性元件1036的一端与滑块1035焊接，并将弹性元件1036的另一端与滑轨1033的顶端焊接。
21.请参阅图1，此时麦克风1022缩入罩壳1012内，并且鼓风机1031处于竖直状态。开启鼓风机1031，鼓风机1031对麦克风1022声音接收端进行抽气，可以充分将麦克风1022声音接收端内的灰尘和水分抽出，灰尘和水分通过通孔1013排出罩壳1012外，避免了灰尘或
受潮的因素影响麦克风1022采集声音效果和寿命。在鼓风机1031进行抽风的过程中，滑块1035的左侧存在弹性元件1036提供支撑，从而避免鼓风机1031发生向左摆动，而滑块1035的右侧有滑轨1033限制，可以避免鼓风机1031发生向右摆动，因此鼓风机1031早进行抽风作业时具有很好的稳定性。
22.框体1021的左侧壁固定连接有顶杆1024，顶杆1024呈水平朝向鼓风机1031，并且顶杆1024的长度大于麦克风1022的声音接收端伸出框体1021的长度。开启直线执行器1023，使得直线执行器1023推动麦克风1022向通孔1013方向移动，在上述过程中，顶杆1024首先接触鼓风机1031，并推动鼓风机1031以水平轴1032为中心旋转，直至鼓风机1031旋转至水平状态，继续推动麦克风1022直至麦克风1022的声音接收端完全伸出通孔1013，此时鼓风机1031的右端与麦克风1022的顶端抵接，如图2所示。因此，鼓风机1031可以借助麦克风1022伸出罩壳1012的过程实现自动收纳，除湿除尘模块103安装简单。
23.请参阅图4，一种电力变压器故障诊断用检测系统，包括信号采集系统100，ad转换模块200，滤波模块300，分帧模块400，声音特征提取模块500，存储模块600，以及电源模块700；ad转换模块200将麦克风1022采集的声音转化为数字信号，滤波模块300采用盲源分离算法处理数字信号得到降噪信号，分帧模块400将降噪信号分成n个短时声音帧，声音特征提取模块500采用mfcc算法处理短时声音帧得到故障声音特征，存储模块600用于存储故障声音特征，电源模块700用于为信号采集系统100、ad转换模块200、滤波模块300、分帧模块400、声音特征提取模块500和存储模块600供能。
24.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。