【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于麦克风缺陷检测术领域，涉及一种基于光学麦克风的变压器缺陷非介入式诊断系统及方法。
技术介绍
1、在电力系统中，变压器作为关键的电气设备，其性能和安全运行对整个系统的稳定性具有至关重要的影响。变压器在运行过程中可能会出现各种故障，如绕组短路、绝缘损坏、核心松动等。传统的变压器故障检测方法主要依赖于定期的物理检查和电气测试，这些方法不仅耗时耗力，而且往往无法实时反映变压器的即时状态，导致无法及时预防或处理故障。因此，对变压器运行状态进行检测与诊断，及时消除变压器的隐患，对电力系统发展具有重要意义。
2、近年来，为了提高故障检测的效率和准确性，非介入式监测技术逐渐成为研究和应用的热点。这类技术能够在不直接接触变压器的情况下，通过分析变压器运行时产生的信号来诊断其内部状态。传统的非介入式监测方法，如基于声学或振动的监测技术，虽然在一定程度上实现了远程监控，但它们在高电磁干扰的环境下容易受到影响，且对设备微小变化的检测灵敏度有限。为了克服上述限制，近年来出现了基于光学技术的监测方法。光学技术以其高灵敏度和抗干扰能力，在众多领域展现出巨大的应用潜力。特别是光学麦克风，由于其独特的工作原理，能够在复杂的电磁环境中稳定运行，捕捉微弱的声波信号，从而为变压器的故障诊断提供更为精准的数据支持。
3、然而，将光学麦克风技术应用于变压器故障诊断还面临一些挑战。首先，变压器作为大型复杂的电力设备，其故障模式多样，需要高度精准的监测技术来识别特定的故障信号。其次，变压器通常位于电力系统的核心位置，周围的电磁干扰较为严重
4、从变压器声纹中可以对变压器的运行状态、绝缘性能进行全面而系统的分析，现有超声检测装置中采用的电容式声传感器测量频带较窄，无法检测到到几百khz以上的声信号。基于光纤和薄膜的光学声传感器由纯介质构成，抗电磁干扰能力强，可伸入变压器内部进行超声测量，提高检测灵敏度，但存在测量频带窄、动态范围小、易受机械振动干扰等问题。变压器中不同的故障模式激发的声信号具有不同的特征频率，而现有检测装置多基于中心频率单一的传感器进行检测。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于光学麦克风的变压器缺陷非介入式诊断系统及方法，以解决如何提高变压器故障检测灵敏度，避免测量频带窄、动态范围小、易受机械振动干扰等问题。
2、本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种基于光学麦克风的变压器缺陷非介入式诊断系统，包括光学麦克风阵列组、就地数据采集模块、光纤/无线传输模块、后台数据集成汇总模块；
4、光学麦克风阵列组通过光信号进行光声耦合生成声信号的响应信号；
5、就地数据采集模块：采用非介入式方法采集光学麦克风阵列组生成的响应信号，并对缺陷信号进行模数转化，生成对应的声学响应特性数字信号；
6、信号传输模块：将就地数据采集模块生成的声学响应特性数字信号传输至后台数据集汇总模块；
7、后台数据集成汇总模块，用于可将信号传输模块传输的声学响应特性数字信号通过融合预设大数据缺陷库进行人工智能分析，并输出变压器状态评估结果。
8、可选地，光学麦克风阵列组由不少于3支光学麦克风组成，布置于变压器壳体外侧。
9、可选地，光学麦克风阵列的组成单元为光学麦克风，光学麦克风可在10hz至1mhz的宽频范围内声学响应平坦,同时响应低频机械缺陷与高频绝缘缺陷。
10、可选地，就地数据采集模块捕捉光学麦克风阵列组在三维坐标系下xyz三个维度上的响应信号，并将响应信号转换为声学响应特性数字信号。
11、可选地，就地数据采集模块通过双屏蔽传输线接入光学麦克风阵列，且就地数据采集模块基于多通道高速数据采集卡构建而成。
12、可选地，信号传输模块可通过光纤或无线传输模块将就地数据采集模块的声学响应特性数字信号传输至后台数据集汇总模块。
13、可选地，后台数据集成汇总模块，用于可将信号传输模块传输的声学响应特性数字信号通过融合预设大数据缺陷库进行人工智能分析，并输出变压器状态评估结果。
14、可选地，后台数据集成汇总模块包括两组数据传输模块与工控机，两组数据传输模块分别负责接收信号传输模块传输的声学响应特性数字信号与发送声学响应特性数字信号至云端；工控机集成宽频声纹特性分析模块、光学麦克风阵列数据3d构图模块、预设大数据缺陷库人工智能分析模块、变压器实时状态评估模块，完成声学信号的精准定位与缺陷可能性分析，并输出变压器状态评估结果。
15、可选地，后台数据集成汇总模块可通过云端的专属app进行远端读取，且具备可视化界面。
16、本专利技术还提供了一种基于光学麦克风的变压器缺陷非介入式诊断方法，基于方法实施例任意的光学麦克风的变压器缺陷非介入式诊断系统，包括：
17、获取光学麦克风阵列组通过光信号进行光声耦合生成声信号的响应信号；
18、采用非介入式方法采集光学麦克风阵列组生成的响应信号，并对缺陷信号进行模数转化，生成对应的声学响应特性数字信号；
19、将声学响应特性数字信号传输至后台数据集汇总模块；
20、将信号传输模块传输的声学响应特性数字信号通过融合预设大数据缺陷库进行人工智能分析，并输出变压器状态评估结果。
21、本专利技术的有益效果是：
22、本专利技术可以通过光学麦克风阵列获得宽频域的声学信号，通过光学麦克风阵列所在的三维坐标下，通过检测声源在xyz三维坐标系下的位置，实现精准定位，辅助识别变压器内部的具体故障位置；通过极短的双屏蔽传输线接入就地数据采集系统采用非介入式布置采集信号减少了设备的物理干扰，降低了维护成本；同样，采用光纤或无线传输模块将采集的声学信号传输至后台数据集成汇总模块，后台数据集成汇总模块利用人工智能和大数据分析技术，提升了故障诊断的准确性和效率。
23、此外本专利技术在10hz至1mhz的宽频范围内声学响应平坦，且具备超高灵敏声压响应，克服了电容式声传感器、基于光纤和薄膜的光学声传感器测量频带窄的缺点，均可实现对低频机械缺陷与高频绝缘缺陷的检测。
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1.一种基于光学麦克风的变压器缺陷非介入式诊断系统，其特征在于，包括光学麦克风阵列组、就地数据采集模块、光纤/无线传输模块、后台数据集成汇总模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于光学麦克风的变压器缺陷非介入式诊断系统，其特征在于，所述光学麦克风阵列组由不少于3支光学麦克风组成，布置于变压器壳体外侧。
3.根据权利要求1所述的一种基于光学麦克风的变压器缺陷非介入式诊断系统，其特征在于，所述光学麦克风阵列的组成单元为光学麦克风，所述光学麦克风可在10Hz至1MHz的宽频范围内声学响应平坦，同时响应低频机械缺陷与高频绝缘缺陷。
4.如权利要求1所述的一种基于光学麦克风的变压器缺陷非介入式诊断系统，其特征在于，所述就地数据采集模块捕捉光学麦克风阵列组在三维坐标系下XYZ三个维度上的响应信号，并将所述响应信号转换为所述声学响应特性数字信号。
5.根据权利要求1所述的一种基于光学麦克风的变压器缺陷非介入式诊断系统，其特征在于，所述就地数据采集模块通过双屏蔽传输线接入所述光学麦克风阵列，且所述就地数据采集模块基于多通道高速数据采集卡构建而成。<...
【技术特征摘要】
1.一种基于光学麦克风的变压器缺陷非介入式诊断系统，其特征在于，包括光学麦克风阵列组、就地数据采集模块、光纤/无线传输模块、后台数据集成汇总模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于光学麦克风的变压器缺陷非介入式诊断系统，其特征在于，所述光学麦克风阵列组由不少于3支光学麦克风组成，布置于变压器壳体外侧。
3.根据权利要求1所述的一种基于光学麦克风的变压器缺陷非介入式诊断系统，其特征在于，所述光学麦克风阵列的组成单元为光学麦克风，所述光学麦克风可在10hz至1mhz的宽频范围内声学响应平坦，同时响应低频机械缺陷与高频绝缘缺陷。
4.如权利要求1所述的一种基于光学麦克风的变压器缺陷非介入式诊断系统，其特征在于，所述就地数据采集模块捕捉光学麦克风阵列组在三维坐标系下xyz三个维度上的响应信号，并将所述响应信号转换为所述声学响应特性数字信号。
5.根据权利要求1所述的一种基于光学麦克风的变压器缺陷非介入式诊断系统，其特征在于，所述就地数据采集模块通过双屏蔽传输线接入所述光学麦克风阵列，且所述就地数据采集模块基于多通道高速数据采集卡构建而成。
6.根据权利要求1所述的一种基于光学麦克风的变压器缺陷非介入式诊断系统，其特征在于，所述信号传输模块可通过光纤或...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭璨，王荆，吴昊，吴治诚，师愉航，王子为，刘丁源，韩彦华，牛博，杨鼎革，王辰曦，
申请(专利权)人：国网陕西省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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