本發(fā)明涉及電力設備運行狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到的是一種聲測式電力設備運行狀態(tài)監(jiān)測儀及監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有技術(shù)中，電力主設備在運行過程中，常會由于負載的變化而導致設備內(nèi)部電壓的劇烈波動，同時由于設備內(nèi)部的缺陷也會引起絕緣體產(chǎn)生電離而發(fā)生放電。在此過程中，總是伴隨著高頻電流脈沖、電磁輻射及聲、光、熱和化學過程等現(xiàn)象。根據(jù)這些不同現(xiàn)象，分別采用相應的方法來測量，各自測得的量值都可用來反映設備內(nèi)部缺陷和故障存在的程度和狀況。

例如電力變壓器在運行時，本體(鐵心、繞組)及冷卻裝置的振動都會發(fā)出聲音。磁滯伸縮和繞組匝間電動力所引起的振動是電力變壓器本體振動最主要的來源，本體振動通過鐵心墊腳和絕緣油兩條路徑傳遞給油箱壁，使油箱壁產(chǎn)生振動，進而產(chǎn)生本體噪聲，并以聲波的形式向四周發(fā)射。冷卻裝置自身產(chǎn)生振動與噪聲，并通過接頭等將振動傳遞到油箱壁。通過監(jiān)測電力變壓器在正常運行或出現(xiàn)故障時發(fā)出的不同聲音，能夠更好地了解變壓器的運行狀況，有經(jīng)驗的人員可以通過辨別變壓器發(fā)出的聲音判斷變壓器當前狀態(tài)。例如：“嗡嗡”聲是正常運行的聲響；高且沉重的“嗡嗡”聲是變壓器經(jīng)受個別大功率電氣設備的起動電流沖擊或者變壓器過負荷嚴重時的聲響；“噼啪”的清脆擊鐵聲是高壓瓷套管引線通過空氣對變壓器外殼的放電聲，是變壓器油箱上部缺油所致。但是受局限于工作人員的經(jīng)驗，不僅判斷準確性不高，而且較難實現(xiàn)在線實時或連續(xù)檢測。此外對在微小變化時產(chǎn)生的聲音無法靠經(jīng)驗人工判斷。

鑒于依靠人工監(jiān)測，不但耗時費力，而且存在人為因素的不可靠性，不能滿足要求的對電力網(wǎng)絡及時、準確、可靠監(jiān)測的要求。所以，目前實現(xiàn)電力設備運行狀況的實時監(jiān)測是亟待解決的技術(shù)問題。

如上所述，由于電力設備在發(fā)生事故或異常前，設備運行產(chǎn)生的聲音與正常狀態(tài)下的運行聲音會有變化，所以借助對電力設備正常運行和各種異常運行工況下產(chǎn)生的聲音的不同，可以設計一種監(jiān)測設備對電力設備運行狀況進行實時監(jiān)測。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于目前因不能夠?qū)﹄娏υO備運行狀況實現(xiàn)及時、準確、可靠的監(jiān)測，而致使在電力設備運行異?；蛘吖收蠒r，不能夠及時發(fā)現(xiàn)使故障得到消除，導致電力系統(tǒng)大面積運行中止，造成損失的問題，本發(fā)明提供了一種聲測式電力設備運行狀態(tài)監(jiān)測儀及監(jiān)測方法。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供了一種聲測式電力設備運行狀態(tài)監(jiān)測儀，包括一組聲音傳感器、SPI接口的數(shù)據(jù)采集卡、SPI接口的驅(qū)動模塊、AC/DC適配器、DC5V-DC3V轉(zhuǎn)換模塊以及ARM模塊；所述聲音傳感器經(jīng)3P傳感器連接線分別連接至所述數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集卡連接所述驅(qū)動模塊，所述驅(qū)動模塊連接ARM模塊；所述AC/DC適配器連接所述DC5V-DC3V轉(zhuǎn)換模塊，所述DC5V-DC3V轉(zhuǎn)換模塊連接所述驅(qū)動模塊。

優(yōu)選地，還包括SD卡模塊，所述SD卡模塊連接所述ARM模塊。

優(yōu)選地，還包括以太網(wǎng)控制模塊，所述以太網(wǎng)控制模塊連接所述ARM模塊。

優(yōu)選地，還包括按鍵模塊和顯示模塊，所述按鍵模塊及所述顯示模塊分別連接所述ARM模塊。

優(yōu)選地，還包括分別連接所述ARM模塊的232接口1和232接口2。

優(yōu)選地，所述的一組聲音傳感器布為16個，對應地，所述數(shù)據(jù)采集卡為16路16位數(shù)據(jù)采集卡。

本發(fā)明還提供了一種聲測式電力設備運行狀態(tài)監(jiān)測方法，所述監(jiān)測方法借助數(shù)學建模手段，為經(jīng)處理得到的電力設備在正常運行工況下和在各種異常運行工況下發(fā)出的聲音信號，分別建立數(shù)學模型，通過數(shù)學模型分析得到各種工況下的聲音閾值，從而確定出報警聲音閾值；

電力設備發(fā)出的聲音信號的收集及處理過程為：

①布置在電力設備表面的聲音傳感器接受電力設備發(fā)出的聲音并形成傳感信號傳送至數(shù)據(jù)采集卡；②所述數(shù)據(jù)采集卡輸出的數(shù)字信號通過內(nèi)置20MHZ晶振的驅(qū)動模塊來實現(xiàn)與ARM模塊的數(shù)據(jù)交互；③在ARM模塊中，對傳送至的數(shù)字信號進行處理分析，得到實時狀態(tài)下所采集聲音對應的聲音閾值，并將得到的聲音閾值與設定的報警聲音閾值對比，而實現(xiàn)對電力設備運行狀況的實時監(jiān)測和預警。

本發(fā)明的有益效果是：借助本發(fā)明所涉及的一種聲測式電力設備運行狀態(tài)監(jiān)測儀，能夠?qū)﹄娏υO備運行狀況實現(xiàn)在線實時監(jiān)測。即所述聲音傳感器與數(shù)據(jù)采集卡將電力設備發(fā)出的聲音實時進行采集，并由模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。AC/DC適配器與DC5V-DC3V轉(zhuǎn)換模塊，其中AC/DC適配器將222v交流電壓轉(zhuǎn)換為5v直流電壓，為各模塊的運行提供持續(xù)穩(wěn)定的直流電源，所述DC5V-DC3V轉(zhuǎn)換模塊將DC5V電壓值轉(zhuǎn)換為DC3V電壓，為所述驅(qū)動模塊提供持續(xù)穩(wěn)定的工作電源。轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字信號通過設置在所述數(shù)據(jù)采集卡與所述ARM模塊之間的驅(qū)動模塊，使所述數(shù)據(jù)采集卡與所述ARM模塊之間完成數(shù)據(jù)交互。實現(xiàn)了對電力設備及時、準確、可靠的監(jiān)測效果，從而能夠及時發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障的電力設備，使故障在第一時間得到處理，提高了電網(wǎng)維護的效率及故障排除的準確性，整體上使因電力設備局部問題導致的電網(wǎng)系統(tǒng)運行中止率顯著降低。

所述聲測式電力設備運行狀態(tài)監(jiān)測儀中所涉及SD卡模塊經(jīng)總線連接所述ARM模塊，能夠按照所述ARM模塊的指令，存儲采集轉(zhuǎn)化所得的聲音信息。

所述聲測式電力設備運行狀態(tài)監(jiān)測儀中所涉及的以太網(wǎng)控制模塊，實現(xiàn)所述ARM模塊與外部支持以太網(wǎng)協(xié)議的設備進行數(shù)據(jù)交互。

所述聲測式電力設備運行狀態(tài)監(jiān)測儀中所涉及的按鍵模塊和顯示模塊相配合使用，能為人機交互提供友好的界面，可以在所述ARM模塊控制下，顯示監(jiān)測點的聲音實時值，報警聲音閾值、監(jiān)測時間等信息，通過配合按鍵模塊，實現(xiàn)報警聲音閾值等參數(shù)的設置。

所述聲測式電力設備運行狀態(tài)監(jiān)測儀中所涉及的分別連接所述ARM模塊的232接口1和232接口2，分別為所述監(jiān)測儀程序拷貝、系統(tǒng)升級、參數(shù)配置提供串行接口，以及為實現(xiàn)ARM模塊與外部支持232串行協(xié)議的設備進行數(shù)據(jù)交互提供串行接口，同時，也可通過外置232-485轉(zhuǎn)換模塊，實現(xiàn)ARM模塊與外部支持485協(xié)議的設備進行數(shù)據(jù)交互。

本發(fā)明所涉及的一種聲測式電力設備運行狀態(tài)監(jiān)測方法，以數(shù)學建模分析為基礎，通過對電力設備發(fā)出聲音信號的采集、處理及分析對比聲音閾值的不同，能夠?qū)崿F(xiàn)對電力設備運行狀況的在線實時監(jiān)測，從而能夠及時發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障的電力設備，并作出預警，使故障在第一時間得到處理，提高了電網(wǎng)維護的效率及故障排除的準確性，整體上使因局部電力設備問題導致的電網(wǎng)系統(tǒng)運行故障率顯著降低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

說明書附圖所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容所能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中間”等用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當亦視為本發(fā)明可實施的范疇。

如圖1所示的一種聲測式電力設備運行狀態(tài)監(jiān)測儀，包括16個聲音傳感器(即一組聲音傳感器為16個)、一個SPI接口的數(shù)據(jù)采集卡、以及與所述數(shù)據(jù)采集卡對應的亦為SPI接口的驅(qū)動模塊、AC/DC適配器、DC5V-DC3V轉(zhuǎn)換模塊以及ARM模塊。在圖1中所述聲音傳感器為聲音傳感器1、聲音傳感器2、聲音傳感器3，依次排序直至聲音傳感器16，即采集信號來源為16個檢測位置，所以分析處理的信號所得結(jié)果具有好的可靠性，分析結(jié)果體現(xiàn)整體性和局部性。對于檢測位置可以擴展到64位，即設置64個聲音傳感器來采集信號。聲音傳感器具體數(shù)目的設置及位置的布置根據(jù)對應電力設備的體積及結(jié)構(gòu)的復雜程度具體而定。所述聲音傳感器經(jīng)3P傳感器連接線分別連接至所述數(shù)據(jù)采集卡，在所述3P傳感器連接線中一路為+5V、一路為+0V、一路為聲音傳感器輸出的模擬電壓。對應設置的16個聲音傳感器，所述數(shù)據(jù)采集卡為SPI接口的16路16位數(shù)據(jù)采集卡，所述16路16位數(shù)據(jù)采集卡連接所述驅(qū)動模塊，可輸入16路模擬信號，輸出16位數(shù)字信號。所述驅(qū)動模塊支持SPI協(xié)議，內(nèi)置20MHZ晶振，連接ARM模塊，實現(xiàn)所述16路16位數(shù)據(jù)采集卡與所述ARM模塊之間的數(shù)據(jù)交互。

所述AC/DC適配器連接所述DC5V-DC3V轉(zhuǎn)換模塊，所述DC5V-DC3V轉(zhuǎn)換模塊連接所述驅(qū)動模塊。所述AC/DC適配器將222v交流電壓轉(zhuǎn)換為5v直流電壓，從而為檢測儀中的相應模塊提供持續(xù)穩(wěn)定的DC5V工作電源，所述DC5V-DC3V轉(zhuǎn)換模塊將DC5V電壓值轉(zhuǎn)換為DC3V電壓，為所述驅(qū)動模塊提供持續(xù)穩(wěn)定的工作電源。

在圖1中，設置了SD卡模塊，所述SD卡模塊連接所述ARM模塊，能夠按照ARM模塊的指令，存儲采集轉(zhuǎn)化所得的聲音信息。設置了以太網(wǎng)控制模塊，所述以太網(wǎng)控制模塊連接所述ARM模塊，能實現(xiàn)ARM模塊與外部支持無線數(shù)傳協(xié)議的設備進行數(shù)據(jù)交互。圖中RJ45表示網(wǎng)線水晶頭。設置了2*4按鍵模塊和TFT顯示模塊，所述2*4按鍵模塊及所述TFT顯示模塊分別連接所述ARM模塊。所述2*4按鍵模塊及所述TFT顯示模塊配合使用能為人機交互提供友好的界面，可以在ARM模塊控制下，顯示16個監(jiān)測點的聲音實時值，報警聲音閾值等信息，通過配合2*4按鍵模塊，實現(xiàn)報警聲音閾值等參數(shù)的設置。設置了分別連接所述ARM模塊的232接口1和232接口2。所述232接口1為所述監(jiān)測儀程序拷貝、系統(tǒng)升級、參數(shù)配置提供串行接口；所述232接口2為實現(xiàn)所述ARM模塊與外部支持232串行協(xié)議的設備進行數(shù)據(jù)交互提供串行接口，同時，也可通過外置232-485轉(zhuǎn)換模塊，實現(xiàn)ARM模塊與外部支持485協(xié)議的設備進行數(shù)據(jù)交互。

所述ARM模塊按照預置的程序指令，控制上述所涉及到的各功能模塊之間數(shù)據(jù)交互。

本發(fā)明所涉及到的聲測式電力設備運行狀態(tài)監(jiān)測儀，應用的理論基礎是通過對電力設備正常運行和各種異常運行工況下產(chǎn)生的聲音進行數(shù)學建模，分析得出了電力設備運行狀態(tài)變化前后的聲音閾值。即監(jiān)測儀的應用基于前期數(shù)學建模得到的分析結(jié)論及數(shù)學建模的分析手段本身。

在前述數(shù)學建模得到的結(jié)論的前提下，借助本發(fā)明所涉及的聲測式電力設備運行狀態(tài)監(jiān)測儀，通過對電力設備在運行時產(chǎn)生的聲音(信號)進行偵聽，并將聲音(信號)由模擬信號轉(zhuǎn)換形成的數(shù)字信號傳送給ARM模塊，在ARM模塊中可對數(shù)字信號進行處理分析，而得到實時狀態(tài)下所采集聲音對應的聲音閾值，并將得到的聲音閾值與設定的報警聲音閾值對比，而實現(xiàn)對電力設備運行狀況的實時監(jiān)測和預警。

應用中ARM模塊還能夠?qū)⒌玫降臄?shù)字信號及分析而得的信息與外部設備進行交互，在外部設備(或者模塊)的支持下實現(xiàn)對偵聽的聲音信號的多樣化分析處理，得到多樣化的監(jiān)測結(jié)論。所涉及的數(shù)學建模的具體過程不屬于本發(fā)明的技術(shù)保護范圍，其依靠現(xiàn)有技術(shù)并結(jié)合設計目的可以完成。但是對獲取的聲音信號進行數(shù)學建模處理得出不同狀態(tài)下的聲音閾值的設計屬于本發(fā)明的保護范圍。涉及到的外部設備可在現(xiàn)有設備中根據(jù)目的需要具體選擇，其對于本發(fā)明中ARM模塊僅起到輔助支持作用。

本發(fā)明還提供了一種聲測式電力設備運行狀態(tài)監(jiān)測方法，所述監(jiān)測方法借助數(shù)學建模手段，為經(jīng)處理得到的電力設備在正常運行工況下和在各種異常運行工況下發(fā)出的聲音信號，分別建立數(shù)學模型，通過數(shù)學模型分析得到各種工況下的聲音閾值，從而確定出報警聲音閾值；

電力設備發(fā)出的聲音信號的收集及處理過程為：

①布置在電力設備表面的聲音傳感器接受電力設備發(fā)出的聲音并形成傳感信號傳送至數(shù)據(jù)采集卡；②所述數(shù)據(jù)采集卡輸出的數(shù)字信號通過內(nèi)置20MHZ晶振的驅(qū)動模塊來實現(xiàn)與ARM模塊的數(shù)據(jù)交互；③在ARM模塊中，對傳送至的數(shù)字信號進行處理分析，得到實時狀態(tài)下所采集聲音對應的聲音閾值，并將得到的聲音閾值與設定的報警聲音閾值對比，而實現(xiàn)對電力設備運行狀況的實時監(jiān)測和預警。

本發(fā)明所涉及的一種聲測式電力設備運行狀態(tài)監(jiān)測方法，以數(shù)學建模分析為基礎，通過對電力設備發(fā)出聲音信號的采集、處理及分析對比聲音閾值的不同，能夠?qū)崿F(xiàn)對電力設備運行狀況的在線實時監(jiān)測，從而能夠及時發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障的電力設備，并作出預警，使故障在第一時間得到處理，提高了電網(wǎng)維護的效率及故障排除的準確性，整體上使因局部電力設備問題導致的電網(wǎng)系統(tǒng)運行故障率顯著降低。

綜上所述，本發(fā)明所涉及到的聲測式電力設備運行狀態(tài)監(jiān)測儀和監(jiān)測方法，均能夠?qū)崿F(xiàn)對絕緣子運行狀況的在線實時監(jiān)測，得到及時、準確且可靠的結(jié)果，所以本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的一些實際問題從而有很高的利用價值和使用意義。

上述實施方式僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。本發(fā)明還有許多方面可以在不違背總體思想的前提下進行改進，對于熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，可對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。