换流站断路器打压电机在线监测系统的制作方法

本发明属于换流站检修，具体涉及换流站断路器打压电机在线监测系统。

背景技术：

1、液压机构作为特高压断路器的常用操作机构之一，因体积小、输出功率大、可靠性高、维修方便等特点应用越来越广泛。但实际运行中液压操作机构出现故障的几率较大，其中以打压频繁缺陷最为突出，也是最难判断漏点的常见故障。但由于液压机构材料质量、制作工艺、运行维护、检修等诸多方面原因，在日常运维中液压机构故障率较高，特别是打压频繁的缺陷又占据了所有液压

2、机构缺陷的60％以上。

3、在实际运行时，声音的特性是由机械、电磁等因素共同耦合决定的。这些声音信号蕴含丰富的信息，是设备正常、异常或故障信息的载体。当前技术多应用于人声识别，对于复合音源研究较少，如果能够真实、充分地采集到足够数量且能够客观反映机组健康状态的声音信号，对其进行特征提取，找到对应声纹，明确声纹物理意义，那么对于开展电机状态监测和故障诊断具有重要指导价值。

4、公告号为cn 203405547 u的实用新型专利公开一种断路器监测系统，包括独立的电源模块、脉冲群抑制器、核心处理模块、板卡模块和显示模块，电源模块、显示模块、板卡模块分别与核心处理模块连接，显示模块与板卡模块连接，脉冲群抑制器与电源模块连接。该实用新型可应用于10kv到750kv各类型断路器的状态在线监测装置，实现了模块化设计，方便对于单个模块进行维修，实现了对分合闸触头的直接测量，并可接入多路网络设备，兼容多种协议的设备连接，从而提高了断路器监测系统的准确性和外接性能。该监测系统只是对分合闸触头进行测量。

5、由此，基于声纹识别的断路器打压电机在线监测系统这一研究意义重大，能上述现象进行监测和快速定位处理。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种换流站断路器打压电机在线监测系统，通过监测电机运行时的声音和振动，能够自动识别运行状态，在出现异常时立即报警及时发现可能存在的早期故障，帮助运维人员进行分析决策，辅助运维人员进行精益化运维，极大程度提高了换流站现场工作效率。

2、本发明的技术方案是：

3、换流站断路器打压电机在线监测系统，包括麦克风声源输入模块、数据识别录入模块、数据分析及报告生成模块、自动声光报警模块以及数据记录或存档模块；所述的麦克风声源输入模块将声源信号转化成电信号数据传输给数据识别录入模块；所述的数据识别录入模块在接收到电信号数据后，将所有电信号数据进行处理最终截取最为平稳的10s声信号进行录入，同时通过傅里叶变化技术获得声信号数据的频域信息对声纹进行提取，后建立现场声纹模型并进行识别录入；所述的数据分析及报告生成模块，是将用录入的电信号数据建立的现场声纹模型与数据库内的声纹模型进行对比，并对该模型差异较大的数据进行比对判别，生成带可能故障原因报告帮助运维人员分析；所述的自动声光报警模块是对声源信号进行监测并当监测到的声源信号超过设定的告警值后，系统会自动发出声光报警，提醒后台监盘人员注意，监盘人员进行数据核对并提前进行现场检查；数据记录或存档模块配置存储硬盘，对所有的监测数据进行储存。

4、具体的，还包括人工数据校正模块，当声源信号转化成的电信号不稳定或与现场实际存在误差时，可人为对数据校准，使得系统可靠运行。

5、具体的，还包括数据可视化处理系统及辅助决策模块，该模块将声纹数据以表格、图谱的形式在后台实时显示，同时展示分析报告，提供运维处理措施建议。

6、具体的，所述的数据识别录入模块中对声纹进行提取是提取并选择对断路器打压电机的声学或语言特征。

7、具体的，所述的声学或语言特征包括①正常设备运行时的声音特征；②设备受周围环境变化影响后的正常运行的声音特征；③设备故障发生时的韵律、节奏、速度、音量的特征。

8、具体的，所述建立现场声纹模型是利用音频数据建模声纹信号，并将其与系统中预先设置的声纹模型进行比对，最终得出最佳匹配的文本。

9、具体的，所述的数据识别录入模块对语音处理处理的过程包括对语音信号的数字化处理、预处理、特征提取、压缩与编码以及识别与合成，对语音信号中存在的噪声和回声干扰使用滤波和语音增强法进行信号提高。

10、针对打压电机频繁打压的异常情况，现有的监控手段仅能通过后台人工监视断路器电机启停次数的方式进行分析判断，若后台监盘人员发现不及时，打压电机在频繁启停情况下容易造成电机烧坏无法对液压机构进行建压，严重时造成事故范围扩大。

11、针对打压电机能否正常工作，目前没有远程监控手段，当打压电机故障时，后台无法监测到该断路器未进行正常建压，仅能通过断路器打压时间超过设定的打压时间后，后台报出“打压电动机打压超时”报文来提醒后台监盘人员该断路器液压机构或打压电机可能存在问题导致建不上压，工作人员需前往现场设备处进行进一步检查判断，这会拉长事故处置的时间同时现场检查人员存在一定得人身风险，严重时造成事故范围扩大。

12、本发明的有益效果是：通过现场安装的麦克风采集打压电机运行时的声音参数，数据识别录入模块对采集到的声音数据进行语音信号处理、声纹特征提取、声纹建模和识别录入，同时人工可对数据进行校正，确保数据录入准确。数据自动录入后通过数据分析记录及报告生成模块能够自动将声纹与数据库内模型进行对比，智能分析断路器打压电机运行声音和振动的早期故障，生成分析报告并进行声光报警。数据可视化处理及辅助决策模块能够生成数据变化曲线图或柱状图，并根据分析报告辅助提供运维措施，便于运维人员分析决策。数据记录或存档模块能够将上述分析报告、数据变化曲线图进行一键导出留存。

13、本发明提供的系统通过合理的设计，能够对断路器打压电机运行声音进行实时监视，将采集的声音数据同数据库进行对比分析，提前发现断路器打压电机异常运行状态，通过及早处置，避免故障范围扩大，帮助运维人员进行分析决策，极大程度加强了运维人员对于现场设备的监测手段，提升换流站数据分析判断水平，提升换流站智能化运维水平，辅助换流站进行精益化运维。本发明提供的系统不仅可应用于断路器打压电机，也可广泛用于国内其它电力工程与其它行业的断路器打压电机状态监视。

技术特征：

1.换流站断路器打压电机在线监测系统，其特征在于，包括麦克风声源输入模块、数据识别录入模块、数据分析及报告生成模块、自动声光报警模块以及数据记录或存档模块；

2.根据权利要求1所述换流站断路器打压电机在线监测系统，其特征在于，还包括人工数据校正模块，当声源信号转化成的电信号不稳定或与现场实际存在误差时，可人为对数据校准，使得系统可靠运行。

3.根据权利要求1所述换流站基于声纹识别的断路器打压电机在线监测系统，其特征在于，还包括数据可视化处理系统及辅助决策模块，该模块将声纹数据以表格、图谱的形式在后台实时显示，同时展示分析报告，提供运维处理措施建议。

4.根据权利要求1所述换流站断路器打压电机在线监测系统，其特征在于，所述的数据识别录入模块中对声纹进行提取是提取并选择断路器打压电机的声学或语言特征。

5.根据权利要求4所述换流站断路器打压电机在线监测系统，其特征在于，所述的声学或语言特征包括①正常设备运行时的声音特征；②设备受周围环境变化影响后的正常运行的声音特征；③设备故障发生时的韵律、节奏、速度、音量的特征。

6.根据权利要求1所述换流站断路器打压电机在线监测系统，其特征在于，所述建立现场声纹模型是利用音频数据建模声纹信号，并将其与系统中预先设置的声纹模型进行比对，最终得出最佳匹配的文本。

7.根据权利要求1所述换流站断路器打压电机在线监测系统，其特征在于，所述的数据识别录入模块对语音处理处理的过程包括对语音信号的数字化处理、预处理、特征提取、压缩与编码以及识别与合成，对语音信号中存在的噪声和回声干扰使用滤波和语音增强法进行信号提高。

技术总结
本发明属于换流站检修技术领域，具体涉及换流站断路器打压电机在线监测系统，包括麦克风声源输入模块、数据识别录入模块、数据分析及报告生成模块、自动声光报警模块以及数据记录或存档模块，通过监测电机运行时的声音和振动，能够自动识别运行状态，在出现异常时立即报警及时发现可能存在的早期故障，帮助运维人员进行分析决策，辅助运维人员进行精益化运维，极大程度提高了换流站现场工作效率。

技术研发人员：李豪,孙升,李俊婷,张培忠,杨军景,乔王瑜,张浩浩,尚志轩,张伟,韩娅菲
受保护的技术使用者：国网河南省电力公司直流中心
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27