基於噪聲的變壓器冷卻風扇運行狀態評價方法及系統與流程
2023-07-31 12:51:31 2
本發明涉及電力安全監測技術，具體涉及一種基於噪聲的變壓器冷卻風扇運行狀態評價方法及系統。
背景技術：
隨著電網規模的不斷增大以及城市建設速度的不斷提高，越來越多的變電站處於城市居民區周圍。許多投運時間較久的110kV與220kV變電站仍然採用帶有冷卻風扇的主變壓器，導致變電站噪聲影響問題突出，圍繞該類型變電站噪聲問題有關的投訴與糾紛數量不斷上升。變壓器噪聲分為本體噪聲與冷卻風扇噪聲，其中，冷卻風扇具有與變壓器本體相當的噪聲水平。變壓器噪聲水平過高很大程度上是因為冷卻風扇運行狀態異常引起的，因此，變壓器冷卻風扇運行狀態評價對於變壓器噪聲控制具有實際意義。目前，在對變壓器冷卻風扇運行狀態進行評價時，主要採用聲級計分別測量冷卻風扇投入運行以及冷卻風扇停運兩種運行方式下的變壓器噪聲水平，並利用聲壓級相減的方法確定風扇噪聲值，根據該噪聲值與風扇銘牌示值的比較判斷冷卻風扇的運行狀態。該方法主要存在以下不足：1、該方法需要改變變壓器的運行方式，可能造成變壓器油溫過高，不利於設備的安全運行；2、該方法無法直接測量冷卻風扇噪聲，需要對設備噪聲進行多次反覆測量，測試時間較長。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種能夠通過噪聲檢測判斷變壓器冷卻風扇的運行狀態，無需改變變壓器的運行狀態、測試方便，無需接觸帶電設備，檢測安全性高、測試準確可靠的基於噪聲的變壓器冷卻風扇運行狀態評價方法及系統。
為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為：
一方面，本發明提供一種基於噪聲的變壓器冷卻風扇運行狀態評價方法，步驟包括：
1）檢測變壓器選定噪聲檢測點的噪聲信號；
2）針對噪聲信號提取噪聲信號特徵參數；
3）將噪聲信號特徵參數和預設的噪聲信號特徵參數閾值進行對比，如果噪聲信號特徵參數超過預設的噪聲信號特徵參數閾值，則判定變壓器冷卻風扇運行狀態異常，否則判定冷卻風扇運行狀態正常。
優選地，步驟1）中的選定噪聲檢測點位於變壓器正面1/2變壓器高度、且距離變壓器1m。
優選地，步驟2）中的噪聲信號特徵參數為噪聲信號的非50Hz諧頻能量比重，所述非50Hz諧頻能量比重為2kHz頻率範圍內非50Hz及其諧頻頻率噪聲信號的幅值和與2kHz頻率範圍內所有頻率噪聲信號幅值和的比值。
優選地，步驟3）中預設的噪聲信號特徵參數閾值的確定步驟包括：
S1）檢測變壓器選定噪聲檢測點在冷卻風扇正常運行狀態下的噪聲信號並提取正常噪聲信號特徵參數；
S2）從正常噪聲信號特徵參數中選出最大值，再乘以預設倍數得到預設的噪聲信號特徵參數閾值。
優選地，所述預設倍數為1.5倍。
優選地， 所述冷卻風扇正常運行狀態具體是指選定噪聲檢測點的噪聲值在冷卻風扇投運前後的差值在3dB(A)以內。
另一方面，本發明還提供一種基於噪聲的變壓器冷卻風扇運行狀態評價系統，包括：
噪聲信號檢測程序單元，用於檢測變壓器選定噪聲檢測點的噪聲信號；
特徵參數提取程序單元，用於針對噪聲信號提取噪聲信號特徵參數；
風扇運行狀態判斷程序單元，用於將噪聲信號特徵參數和預設的噪聲信號特徵參數閾值進行對比，如果噪聲信號特徵參數超過預設的噪聲信號特徵參數閾值，則判定變壓器冷卻風扇運行狀態異常，否則判定冷卻風扇運行狀態正常。
本發明基於噪聲的變壓器冷卻風扇運行狀態評價方法具有下述優點：本發明檢測變壓器選定噪聲檢測點的噪聲信號，針對噪聲信號提取噪聲信號特徵參數，將噪聲信號特徵參數和預設的噪聲信號特徵參數閾值進行對比，如果噪聲信號特徵參數超過預設的噪聲信號特徵參數閾值，則判定變壓器冷卻風扇運行狀態異常，否則判定冷卻風扇運行狀態正常，能夠通過噪聲檢測判斷變壓器冷卻風扇的運行狀態，具有無需改變變壓器的運行狀態、測試方便，無需接觸帶電設備，檢測安全性高、測試準確可靠的優點。
本發明基於噪聲的變壓器冷卻風扇運行狀態評價系統為本發明基於噪聲的變壓器冷卻風扇運行狀態評價方法完全對應的裝置，因此同樣也具有本發明基於噪聲的變壓器冷卻風扇運行狀態評價方法的前述優點，故在此不再贅述。
附圖說明
圖1為本發明實施例方法的基本流程示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實施例基於噪聲的變壓器冷卻風扇運行狀態評價方法的步驟包括：
1）檢測變壓器選定噪聲檢測點的噪聲信號；
2）針對噪聲信號提取噪聲信號特徵參數；
3）將噪聲信號特徵參數和預設的噪聲信號特徵參數閾值進行對比，如果噪聲信號特徵參數超過預設的噪聲信號特徵參數閾值，則判定變壓器冷卻風扇運行狀態異常，否則判定冷卻風扇運行狀態正常。
本實施例中，步驟1）中的選定噪聲檢測點位於變壓器正面1/2變壓器高度、且距離變壓器1m。
本實施例中，步驟2）中的噪聲信號特徵參數為噪聲信號的非50Hz諧頻能量比重，非50Hz諧頻能量比重為2kHz頻率範圍內非50Hz及其諧頻頻率噪聲信號的幅值和與2kHz頻率範圍內所有頻率噪聲信號幅值和的比值。變壓器噪聲是變壓器本體噪聲與冷卻風扇噪聲相互疊加的結果。由於鐵心的磁致伸縮以及繞組間的周期性電動力的交互作用，對於工頻50Hz交流系統，變壓器本體的噪聲頻譜主要集中在2kHz範圍內的50Hz及其整數倍頻率上。冷卻風扇噪聲具有白噪聲的特點，除本身旋轉頻率外，其餘噪聲頻率在2kHz範圍內分布較為均勻，不僅僅局限於50Hz及其整數倍頻率上。因此，當變壓器冷卻風扇因運行時間過久而發生劣化時，其頻帶範圍內各頻率點噪聲幅值將發生變化，而以50Hz及其整數倍頻率為特徵頻率的變壓器本體噪聲並未發生改變。因此，選取噪聲信號中非50Hz諧頻能量比重作為冷卻風扇運行狀態判斷的特徵參數能夠取得較好的效果。
本實施例中，步驟3）中預設的噪聲信號特徵參數閾值的確定步驟包括：
S1）檢測變壓器選定噪聲檢測點在冷卻風扇正常運行狀態下的噪聲信號並提取正常噪聲信號特徵參數；
S2）從正常噪聲信號特徵參數中選出最大值，再乘以預設倍數得到預設的噪聲信號特徵參數閾值；本實施例中，冷卻風扇正常運行狀態具體是指選定噪聲檢測點的噪聲值在冷卻風扇投運前後的差值在3dB(A)以內。
本實施例中，檢測變壓器選定噪聲檢測點在冷卻風扇正常運行狀態下的噪聲信號並提取噪聲信號特徵參數最大值為0.197。本實施例中，預設倍數為1.5倍，因此0.197乘以預設倍數後得到預設的噪聲信號特徵參數閾值為0.296。本實施例中，對另一臺運行時間超過20年且冷卻風扇存在異常的變壓器噪聲信號進行檢測，該變壓器噪聲信號的特徵參數為0.331，由於該變壓器噪聲信號特徵參數大於預設的噪聲信號特徵參數閾值(即0.296)，因此，判定變壓器冷卻風扇運行狀態異常，該判斷結果與實際情況相符。
本實施例基於噪聲的變壓器冷卻風扇運行狀態評價方法具體是基於電腦程式來實現的，基於電腦程式實現的基於噪聲的變壓器冷卻風扇運行狀態評價系統包括：
噪聲信號檢測程序單元，用於檢測變壓器選定噪聲檢測點的噪聲信號；
特徵參數提取程序單元，用於針對噪聲信號提取噪聲信號特徵參數；
風扇運行狀態判斷程序單元，用於將噪聲信號特徵參數和預設的噪聲信號特徵參數閾值進行對比，如果噪聲信號特徵參數超過預設的噪聲信號特徵參數閾值，則判定變壓器冷卻風扇運行狀態異常，否則判定冷卻風扇運行狀態正常。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本發明思路下的技術方案均屬於本發明的保護範圍。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。