随着电网建设的发展和安全要求的提高,变电站建设正朝无人值守或少人值守的方向发展.目前,无人值守变电站主要倾向于向“五遥”方向发展(遥测、遥信、遥控、遥调、遥视)[1-2],利用视频监控系统,变电站中已逐步实现了“遥视”功能,但对于运行设备内部声音的监测却没有得到重视,已开发的成套设备也非常少[3],针对电力设备运行状态的智能化音频识别系统就更少了. 电力设备在运行过程中会发出各种声音,从声音变化强弱可以判别设备的运行状态,甚至故障类别[4].例如,10kV配电变压器正常运行时,有较轻微均匀的“嗡嗡”声,这是铁心自振的正常现象.如果变压器突然出现异常的声音,原因是多方面的,可从以下几个方面考虑:1)若声音比平常听起来沉重,说明此时变压器过负荷;2)若声音比平常尖锐,说明电源电压过高;3)当变压器内部铁心结构松动时,便会出现乱而嘈杂的声音;4)当变压器出现爆裂声时,表明线圈或铁心绝缘有击穿现象;5)当跌落式熔断器触头接触不好、分接开关触头接触不良,以及其他外电路上有故障时,也会引起变压器声音的变化.为了判断变压器故障类型,变电站值班人员常用绝缘棒的一端放在变压器的油箱上,另一端放在耳边仔细听声音.该方法虽然操作简单,但无法实现远程的连续的在线检测,与无人值班变电站的发展趋势不相符;同时还要求检测人员具有丰富的实际经验,给判断的准确性带来了不稳定因素. 为了全面掌握变电站实时运行情况、及时发现故障设备[5],并做出科学的决策和处理,有必要研究一种无人值守的设备音频监控新方法,通过监测设备运行时的声音信号,对设备运行状态进行在线监测.并且注意与变电站现有监控系统相配合,从多方面掌握设备实际运行情况,优化变电站系统的管理,对提高设备的检修效率、可靠性,延长设备使用寿命都有重要的现实意义. 1音频监测原理与系统结构 1.1电气设备音频监测原理 无人值守变电站设备音频检测系统主要用于检测变压器、电容器、电抗器、GIS(气体绝缘开关)等主设备运行时的声音信号.如图1所示,多路音频信号经传感器采集、滤波、放大、AD转换,传送至单片机数据处理器,经数据处理后,由现场总线把音频数据传至变电站监控主机(IPC)上,经音频频谱分析、提取到音频特征参数,再用神经网络识别该音频特征,根据音频特征向量输出该设备所处的状态和故障类型,并且监控主机根据判断结果做出报警或采取其它措施进行故障处理. 1.2电气设备音频监控系统结构 变电站无人值守设备音频监控系统结构如图2所示,系统硬件由声音信号采集模块(由声音传感器、现场总线、数据收集器构成)、故障类型判别模块(变电站主机)和人机交互模块(集控站主机)和电源模块组成. |
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