一种特高压变压器振动噪声源定位方法与流程

本发明涉及一种变压器振动噪声源定位方法。

背景技术：

随着城市的快速发展，电力需求日益上升，特高压变压器陆续投入使用。特高压变压器的噪声主要来自本体噪声和冷却系统噪声。本体噪声是由铁心磁滞伸缩和绕组、油箱及磁屏蔽内的电磁力引起的。变压器噪声已经成为一个重要的环境问题和健康问题，受到人们的关注。同时，特高压变压器的噪声和振动特性变化可以反映内部的运行状态，异常的噪声和振动信号往往对应特定的缺陷或故障。准确的定位特高压变压器噪声源，有助于变压器的运行状态监测和故障诊断。

目前已有研究单位提出采用传声器阵列的声源识别方法，其主要采用声成像技术，通过十字型麦克风传感器阵列采集变压器的声波信号，计算各传感器接收到的信号的相位差，依据相控阵原理确定声源的位置，测量声源的幅值，并以图像的方式显示声源在空间的分布，即声像图，其中以图像的颜色和亮度代表声音的强弱。将声像图与阵列上配装的摄像头所拍的视频图像以透明的方式重叠在一起，就可以直观分析变压器、电抗器的噪声状态。

然而，经实践现场实验发现此阵列在针对特高压变压器低频段噪声信号进行声源定位时，存在低频噪音分辨率不够，定位模糊，精度不高的问题。且特高压变压器体积和容量庞大，风扇常年处于开启状态。风扇噪声为宽频噪声，和本体噪声叠加在一起。采用传声器阵列的测量结果反映的是变压器本体、风扇和周围环境的综合噪声，难以将变压器的本体噪声区分出来，从而为通过振动噪声特性来进行变压器本体的运行状态评估和故障诊断带来很大的困难。

技术实现要素：

为了克服上述现有方法的不足，本发明提出一种声强和振动法相结合的特高压变压器振动噪声源定位方法。

由于特高压变压器本体振动是噪声的来源，本发明采用声强法粗略定位主要噪声源区域，缩小测量范围。在主要声源区域布置振动传感器阵列同步测量振动速度、加速度和位移信号，排除风扇和外部环境的干扰。本方法可用于特高压变压器的噪声源的快速定位。

为实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现。

一种特高压变压器振动噪声源定位方法，其主要步骤为：

步骤一、选择声强测量点

在距离特高压变压器箱体表面的一定距离选择测量平面，在测量平面选择多个测量点测量声强。测量的结果同时包含噪声的强度和方向信息。测量点间隔根据特高压变压器尺寸和噪声的主要频率范围决定。特高压变压器本体噪声频率主要为100hz及其倍频，并且以低频噪声为主，可采用测量点间隔为1m。

步骤二、确定声强传感器的角度

将声强传感器置于监测点进行角度扫描，记录角度信息，确定声强传感器在监测点的角度。当声强传感器的角度正对声源区域时，分析结果显示全部为正；当声强传感器的角度和声源方向有偏差时，分析结果显示部分为正，部分为负；当声强传感器置于和声源相反的方向，则全部显示为负。将水平方向0-360°分成x个区域，12≤x≤36；声强传感器从0°到360°依次进行扫描，将竖直方向0-360°分成y个区域，12≤y≤36；声强传感器从0°到360°依次进行扫描，确定在该监测点声源方向上声强传感器的角度。

步骤三、确定声源的粗定位区域

将测量点按z字形从1到n进行排序，其中，各个测量点之间间隔小于1m，n为大于3的正整数，将声强传感器从测量点1到测量点n依次进行测量，每个测量点按照步骤二的方法进行测量，记录所有测量点的位置信息和角度信息。根据所有测量点声强传感器的位置和角度信息确定声源的粗定位区域。在声强测量平面上的每个测量点找到声强传感器正对变压器声源区域时的角度，然后沿着每个测量点的声强传感器所确定的角度方向的延长线，找出该延长线与变压器箱体表面相交的区域，此区域即为利用所有测量点上声强传感器的位置和角度信息确定的声源的粗定位区域。步骤四、在声源的粗定位区域布置振动传感器阵列，将振动传感器阵列通过磁体粘贴在特高压变压器壳体表面。同步测量和记录壳体振动数据，包括振动速度、振动加速度和位移信息，同时记录振动传感器的位置信息。

步骤五、对测量的振动数据进行处理，绘制振动速度二维图像，显示粗定位区域内的特高压变压器振动加速度的分布，根据振动加速度的分布对声源进行定位。

附图说明

图1声强和振动法相结合的特高压变压器振动噪声源定位方法流程图；

图2声强法测量示意图；其中，1变压器箱体表面，2声强测量平面，3声强传感器，4声强传感器旋转角，5粗定位区域；

图3振动法测量示意图；其中，5粗定位区域，6振动传感器阵列；

图4角度一时声强传感器测量结果；

图5角度二时声强传感器测量结果。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明的主要步骤为：

步骤一、选择声强测量点。在距离特高压变压器箱体表面1的一定距离处选择声强测量平面2，在声强测量平面2内选择多个测量点，采用声强传感器3测量声强。测量点间隔根据特高压变压器尺寸和噪声的主要频率范围决定。特高压变压器本体噪声频率主要为100hz及其倍频，并且以低频噪声为主，可采用测量点间隔1m。

步骤二、将声强传感器置于声强测量点，进行角度扫描，确定声源的方向，记录声强传感器旋转角度4。将水平方向0-360°分成x个区域，某一实施例取x为12，也可以取x为36或是12-36中的某一值。声强传感器3从0°到360°依次进行扫描，竖直方向0-360°分成y个区域，某一实施例取y为12，也可以取x为36或是12-36中的某一值。声强传感器3从0°到360°依次进行扫描，确定声源方向声强传感器3的角度。声强传感器3测量得到的数据为时域结果，同时包含噪声强度和方向信息。对测得的时域结果进行频谱分析，当声强传感器3的角度正对声源区域时，频谱分析结果显示全部为正值，如图4所示，图中“+”表示正值，记录此时传感器的角度。当声强传感器3的角度和声源方向有偏差时，频谱分析结果显示部分为正值，部分为负值，如图5所示，图中“+”表示正值，“-”表示负值，需调整声强传感器3的方向。如果当声强传感器3置于和声源相反的方向，频谱分析结果则全部为负值，需对声强传感器3反向。

步骤三、测量点按z字形从1到n进行排序，声强传感器3从测量点1到测量点n依次测量，每个测量点按照步骤二进行测量，记录所有测量点的位置信息和角度信息。根据所有测量点声强传感器3的位置和角度信息确定声源的粗定位区域5，如图2所示，

在声强测量平面2上的每个测量点找到声强传感器3正对变压器声源区域时的角度，然后沿着每个测量点的声强传感器3所确定的角度方向的延长线，找出该延长线与变压器箱体表面相交的区域，该区域即为利用所有测量点上声强传感器3的位置和角度信息确定的声源的粗定位区域5。

步骤四、在粗略定位区域5布置振动传感器阵列6，振动传感器阵列6通过磁体粘贴在特高压变压器箱体表面1，如图3所示。同步测量和记录壳体振动数据，包括振动速度、振动加速度和位移信息，同时记录振动传感器阵列6的位置信息。

步骤五、首先对测量的振动数据进行频谱分析处理，提取各个测量点不同频率和总的归一化振动加速度，编程绘制振动速度二维图像，显示粗定位区域内的特高压变压器振动加速度的分布。振动加速度二维图像上分布的不同颜色，代表不同的振动加速度；振动加速度越大，振动越剧烈，声源越强；较大数值的振动加速度集中的区域，声源越集中。根据振动加速度的分布对声源进行定位。