一种矿用变压器噪声识别及故障预警装置

1.本发明涉及物联网技术应用领域，具体是一种矿用变压器噪声识别及故障预警装置。


背景技术：

2.矿用变压器是煤矿井下电力系统中最主要的设备之一，同时也是煤矿输变电系统中最为关键的环节，它不仅承担着电压等级变换的功能，而且还负责井下电网内电能的传输与分配，矿用变压器自身健康水平和运行状况的好坏直接影响到整个煤矿电力系统的安全运行。因而，在电网正常运行中，需要一种装置来实时对变压器故障进行预警，以维护煤矿电网的安全稳定运行。
3.目前矿用变压器故障的检测，普遍采用的方法是巡检人员靠近变压器本体，用耳朵测听变压器内部异常噪声来判断变压器运行状况，但是这种办法只能到现场测听，不能做到实时监测，并且这一依靠人耳听声的方式受巡检人员自身经验水平影响很大。然而这一现象充分说明了通过噪声辨识变压器异常状态的可能性，通过借助噪声传感器和现代数字信号处理技术，必将实现比人耳经验式听声辨声更为可靠准确的检测手段。
4.异常噪声是故障的表征，在通常情况下，矿用变压器的噪声信号是一种具有随机过程特性的复合信号，矿用变压器在正常运行时的噪声信号是稳定的。当矿用变压器发生故障时，其噪声信号会发生显著变化，主要表现在信号能量、频谱特性的变化上。因而通过对矿用变压器产生的噪声进行矿用变压器故障的识别、监测、预警具有非常重要的现实意义。
5.为此，本发明提出了一种矿用变压器噪声识别及故障预警装置来解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种矿用变压器噪声识别及故障预警装置，通过该装置对矿用变压器发出的噪声进行识别，进而能够实时监测矿用变压器的运行状态。因此该装置能够有效预警矿用变压器故障的发生。
7.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.一种矿用变压器噪声识别及故障预警装置，具体由微处理器、噪声传感器、信号放大器、噪声分析模块、报警器、电源模块、网络通信模块、上位机监测中心和移动终端组成。
9.本发明提供的一种矿用变压器噪声识别及故障预警装置，在微处理器的控制下，通过噪声传感器实时采集矿用变压器的噪声，经信号放大器对信号放大后，由噪声分析模块对采集到的噪声模拟量进行采样、量化、编码等过程转化为数字量，再由微处理器对数据打包后，通过网络通信模块经由工业以太网发送给上位机监测中心，上位机监测中心接收到数据的同时，将数据通过wi
‑
fi无线网络发送到移动终端。若在上位机监测中心或移动终端上发现矿用变压器噪声数据异常，可通过上位机监测中心或移动终端发出报警信号，报警信号经由网络通信模块发送到微处理器，微处理器控制报警器报警，进而提醒相关工作
人员警惕矿用变压器故障。
10.作为优选，本发明提供的一种矿用变压器噪声识别及故障预警装置，其噪声传感器、信号放大器、噪声分析模块、报警器、电源模块和网络通信模块通过导线与微处理器的i/o脚相连。电源模块通过导线分别为微处理器、噪声传感器、信号放大器、噪声分析模块、报警器和网络通信模块提供工作电能。
11.作为优选，本发明提供的一种矿用变压器噪声识别及故障预警装置，其微处理器与上位机监测中心之间采用工业以太网作为介质进行通信，而移动终端则通过wi
‑
fi无线网络依托上位机监测中心间接与微处理器进行通信，这种复合通信方式具有抗干扰能力强、传输速度快等优点。
12.作为优选，本发明提供的一种矿用变压器噪声识别及故障预警装置，其噪声的采集选用噪声传感器进行采集，噪声传感器具有灵敏度高，便于放置等优点。
13.作为优选，本发明提供的一种矿用变压器噪声识别及故障预警装置，增加了信号放大器，目的是能够将矿用变压器发出噪声的微弱变化进行放大，从而达到预警的作用。
14.作为优选，本发明提供的一种矿用变压器噪声识别及故障预警装置，其微处理器采用stm32f103系列嵌入式微处理器，具有集成性高、能耗较低以及实时性好的特点。
15.本发明的有益效果体现在：本发明提供的一种矿用变压器噪声识别及故障预警装置，可以通过矿用变压器噪声微弱变化来感知矿用变压器的运行状态，一旦察觉到异常，可立即发出报警信号，提示相关工作人员进行处理，可以有效避免矿用变压器故障的发生。该装置相对于传统的人工使用接触式测量仪器进行巡检来说，大大的精简了巡检人员，降低了人力成本，同时该装置的也可提高巡检的效率，提供了实时监测的功能。
16.本发明与现有技术相比，采用了物联网技术和复合网络通信技术，降低了通信的成本，提高了通信的灵活性，使得装置成本更低，网络可靠性更高。
17.下面结合附图对本发明的一种矿用变压器噪声识别及故障预警装置作进一步说明。
附图说明
18.图1是一种矿用变压器噪声识别及故障预警装置的结构图。
19.图2是一种矿用变压器噪声识别及故障预警装置的外观示意图。
20.图中，1
‑
微处理器、2
‑
电源模块、3
‑
网络通信模块、4
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噪声传感器、5
‑
信号放大器、6
‑
噪声分析模块、7
‑
报警器。
具体实施方式
21.下面通过具体的实施例并结合附图对本发明进行进一步的详细描述。
22.如图(二)所示，本发明提供的一种矿用变压器噪声识别及故障预警装置包括微处理器1、电源模块2、网络通信模块3、噪声传感器4、信号放大器5、噪声分析模块6、报警器7、上位机监测中心和移动终端。
23.本发明提供的一种矿用变压器噪声识别及故障预警装置具体实施过程如下：
24.所述电源模块2通过导线给微处理器1、网络通信模块3、噪声传感器4、信号放大器5、噪声分析模块6和报警器7供电。
25.所述微处理器1上电初始化后，控制噪声传感器4开始实时采集矿用变压器的噪声，采集到的噪声经信号放大器5进行放大后，经过微处理器1中的信号调理电路将采集到的噪声信号转换到噪声分析模块6的输入范围内；然后由噪声分析模块6对噪声信号进行采样、量化、编码，将输入噪声模拟量信号转化为数字量信号。
26.所述微处理器1将噪声分析模块6中的数字量信号通过网络通信模块3发送，上微机监测中心通过工业以太网接收这些数字量信号，并通过wi
‑
fi无线网络发送到移动终端，进而在上位机监测中心或移动终端将这些数字量信号与矿用变压器正常工作噪声数字量信号进行实时对比分析，进行噪声识别。
27.所述上位机监测中心或移动终端接收到的数字量信号出现异常，上位机监测中心或移动终端立即发出报警信号，报警信号通过工业以太网发出(注：移动终端发出的报警信号经由wi
‑
fi无线网络到达上位机监测中心，进而通过工业以太网发出)，网络通信模块3接收到报警信号后，微处理器1立即控制报警器7报警，进而引起相关工作人员的注意。
28.对于本领域技术人员而言，显然本发明上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
29.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。