【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于声光电监测，具体为基于labview的局部放电声光电联合在线监测系统。
技术介绍
1、电气设备是在电力系统中对发电机、变压器、电力线路、断路器等设备的统称，它们是电力生产和输送中的关键环节，对实现电能的转换、传输、分配和使用起着至关重要的作用，电气设备广泛应用于各种领域，如工业、建筑、交通和通讯等，局部放电是电气设备中常见的故障，是高压电力设备在足够强的电场作用下局部范围内发生放电的现象，指当外加电压在电气设备中作用时，仅在局部区域内发生的放电现象，这种放电主要发生在高压电气设备中，并不会贯穿整个施加电压的导体之间，局部放电可以发生在导体附近，也可以发生在其他位置，它是造成高压电气设备最终发生绝缘击穿的重要原因，也是绝缘劣化的重要标征，现有技术中，一般难以去检测出电气设备中局部放电的情况，导致电气设备存在安全隐患，严重时，造成设备故障瘫痪，对此，我们提出了基于labview的局部放电声光电联合在线监测系统。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了基于labview的局部放电声光电联合在线监测系统，以解决以上技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于labview的局部放电声光电联合在线监测系统，在线监测系统包括：labview交互软件、电采集模块、光采集模块、声音采集模块与多模态融合模型，labview交互软件用以展示变压器局部放电分析结果，电采集模块用以检测变压器局部放电脉冲电流，光采集模块用以获取变压器整体与局部放
3、优先地，电采集模块包括光学电流传感器，通过将光学电流传感器安装在变压器局部放电脉冲电流的检测位置处进行检测，检测位置包括：铁芯接地线、套管末屏接地引线、外壳接地线与中性点接地线；光学电流传感器包括磁光晶体、光源、准直器、起偏器、检偏器与光电探测器；电采集模块原理是当线偏振光经过内部与光平行的磁场分量的磁光晶体时，线偏振光会产生一个大小为θ的旋转角，旋转角取决于产生磁场的电流大小，通过计算产生旋转角后的偏振光光强，可以得到θ角的大小，从而得到电流的大小，计算得知通过检偏器的偏振光的光强大小，再通过光电探测器将光信号转化为电信号，其计算公式为：
4、θ＝vbl
5、其中θ为偏振面的旋转角，v为费尔德常数，b为磁场强度，l为光在介质中穿过的路径长度。
6、优先地，光采集模块包括红外传感器，红外传感器采集变压器发出的红外辐射，转变为电信号，得到红外图像，原理采用红外传感器采集变压器外观图像，将采集的图像采用卷积神经网络提取红外图像与可见光图像的关键特征，输出特征图，再通过加法融合规则进行融合，来得出图像数据形式，红外传感器位于待检测变压器的周边，其中卷积公式为：
7、
8、其中s(i，j)为输出的特征图中(i，j)的像素值，p(i+m，j+n)为输入图像中(i+m，j+n)的像素值，k(m，n)为卷积核，∑表示对卷积核上的像素值权重求和。
9、优先地，声音采集模块包括pzt传感器，原理主要基于压电效应，当超声波到达传感器表面时，pzt材料因声波的压力而产生形变，根据压电效应，在材料的两侧产生相应的电荷，由于pzt材料的压电性能，产生的电荷会在idt电极间形成电信号，这个电信号的频率和幅度与原始的声波信号相对应，通过前置放大器进行放大，通过信号处理电路进一步处理。
10、优先地，pzt传感器安装在待监测的电力设备处，将pzt传感器的输出端连接到前置放大器与信号处理系统上，前置放大器用于增强传感器输出的微弱电信号，信号处理系统用于进一步分析和处理信号，其中涉及的计算公式包括压电常数公式、介电常数公式与输出电压公式，压电常数公式为：
11、
12、
13、其中d与g表示为电荷与电压，q表示为电荷量，f为施加的力，e为产生的电场，s为应变；
14、介电常数公式为：
15、
16、其中c为电容，d为电极间距，e为真空中的介电常数，a为电极面积，e为输出值；
17、输出电压公式为：
18、v0＝df
19、其中v0为输出电压，d为压电常数，f为施加的力。
20、优先地，多模态融合模型内包括有efficientnet网络、mobilenet网络、googlenet网络与正交顺序融合模块，efficientnet网络用以识别局部放电时变压器的红外图像，mobilenet网络用以识别局部放电的电流信号，googlenet网络用以识别局部放电声音信号，通过正交顺序融合模块实现多模态融合，对采集到的局部放电的不同信号进行分析，判断出是否产生局部放电。
21、优先地，efficientnet网络通过增加网络的深度、宽度与输入图像的分辨率提高网络识别的精度，通过复合系数对网络深度d、宽度w和分辨率r进行统一缩放，使得三者在约束中平衡出一个更好的性能，其公式为：
22、depth:d＝αφ
23、width:w＝βφ
24、resolution:r＝γφ
25、s.t.α·β2·γ2≈2，α，β，γ≥1
26、式中：α、β、γ为长宽分辨率基本系数，φ为缩放比例。
27、优先地，mobilenet网络通过调整网络内部架构去提高识别准确度，mobilenet网络涉及深度卷积与逐点卷积，深度卷积用以减少计算量和模型参数，逐点卷积用以在卷积层不同通道之间的混合与整合。
28、优先地，googlenet网络包括inception模块，减少网络参数数量，inception模块基本思想是将不同大小的卷积核和池化操作并行处理，然后将它们的输出拼接在一起，去同时捕捉不同尺度的特征信息。
29、优先地，正交顺序融合模块按顺序一步步合并数据，一次集成一种模态，对单个模态进行加权和排序，对不同类型的数据进行选择性加权，通过自定义损失函数提取跨模态地互补信息，其中损失函数为：
30、
31、其中loss为osf的损失函数；
32、l为给定任务t的损失函数；
33、preds为模型对未知数据的预测结果；
34、outputs为模型的真实预测值；
35、t为给定的任务值；
36、i为样本；
37、n-1为融合层；
38、λ1，i与λ2，i均为超参数；
39、embd1，i·embd2，i为两个嵌入向量之间的相似性值。
40、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
41、本申请通过电采集模块、光采集模块与声音采集模块去对捕获采集变压器局部本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于Labview的局部放电声光电联合在线监测系统，其特征在于，在线监测系统包括：Labview交互软件、电采集模块、光采集模块、声音采集模块与多模态融合模型，Labview交互软件用以展示变压器局部放电分析结果，电采集模块用以检测变压器局部放电脉冲电流，光采集模块用以获取变压器整体与局部放电位置图像，声音采集模块用以接收超声波信号，多模态融合模型用以分析采集的信号，判断出是否产生放电情况，采集的电、光与声音信号均上传至多模态融合模型内部，通过Labview交互软件完成对多模态融合模型的导入与部署。
2.根据权利要求1所述的基于Labview的局部放电声光电联合在线监测系统，其特征在于：电采集模块包括光学电流传感器，通过将光学电流传感器安装在变压器局部放电脉冲电流的检测位置处进行检测，检测位置包括：铁芯接地线、套管末屏接地引线、外壳接地线与中性点接地线；光学电流传感器包括磁光晶体、光源、准直器、起偏器、检偏器与光电探测器；电采集模块通过计算得知偏振面的旋转角，再将光信号转化为电信号，来采集得到电流情况，其计算公式为：
3.根据权利要求1所述的基于Lab
4.根据权利要求1所述的基于Labview的局部放电声光电联合在线监测系统，其特征在于：声音采集模块包括PZT传感器，通过PZT传感器对声音信号进行处理。
5.根据权利要求4所述的基于Labview的局部放电声光电联合在线监测系统，其特征在于：PZT传感器安装在待监测的电力设备处，将PZT传感器的输出端连接到前置放大器与信号处理系统上，前置放大器用于增强传感器输出的微弱电信号，信号处理系统用于进一步分析和处理信号，其中涉及的计算公式包括压电常数公式、介电常数公式与输出电压公式，压电常数公式为：
6.根据权利要求1所述的基于Labview的局部放电声光电联合在线监测系统，其特征在于：多模态融合模型内包括有EfficientNet网络、MobileNet网络、GoogleNet网络与正交顺序融合模块，EfficientNet网络用以识别局部放电时变压器的红外图像，MobileNet网络用以识别局部放电的电流信号，GoogleNet网络用以识别局部放电声音信号，通过正交顺序融合模块实现多模态融合，对采集到的局部放电的不同信号进行分析，判断出是否产生局部放电。
7.根据权利要求6所述的基于Labview的局部放电声光电联合在线监测系统，其特征在于：EfficientNet网络通过增加网络的深度、宽度与输入图像的分辨率提高网络识别的精度，通过复合系数对网络深度d、宽度w和分辨率r进行统一缩放，使得三者在约束中平衡出一个更好的性能，其公式为：
8.根据权利要求6所述的基于Labview的局部放电声光电联合在线监测系统，其特征在于：MobileNet网络包括深度卷积与逐点卷积，逐点卷积用以将深度卷积的输出进行组合，形成特征图。
9.根据权利要求6所述的基于Labview的局部放电声光电联合在线监测系统，其特征在于：GoogleNet网络包括Inception模块，Inception模块用以同时捕捉不同尺度的特征信息。
10.根据权利要求6所述的基于Labview的局部放电声光电联合在线监测系统，其特征在于：正交顺序融合模块按顺序一步步合并数据，一次集成一种模态，对单个模态进行加权和排序，对不同类型的数据进行选择性加权，通过自定义损失函数提取跨模态地互补信息，其中损失函数为：
...【技术特征摘要】
1.基于labview的局部放电声光电联合在线监测系统，其特征在于，在线监测系统包括：labview交互软件、电采集模块、光采集模块、声音采集模块与多模态融合模型，labview交互软件用以展示变压器局部放电分析结果，电采集模块用以检测变压器局部放电脉冲电流，光采集模块用以获取变压器整体与局部放电位置图像，声音采集模块用以接收超声波信号，多模态融合模型用以分析采集的信号，判断出是否产生放电情况，采集的电、光与声音信号均上传至多模态融合模型内部，通过labview交互软件完成对多模态融合模型的导入与部署。
2.根据权利要求1所述的基于labview的局部放电声光电联合在线监测系统，其特征在于：电采集模块包括光学电流传感器，通过将光学电流传感器安装在变压器局部放电脉冲电流的检测位置处进行检测，检测位置包括：铁芯接地线、套管末屏接地引线、外壳接地线与中性点接地线；光学电流传感器包括磁光晶体、光源、准直器、起偏器、检偏器与光电探测器；电采集模块通过计算得知偏振面的旋转角，再将光信号转化为电信号，来采集得到电流情况，其计算公式为：
3.根据权利要求1所述的基于labview的局部放电声光电联合在线监测系统，其特征在于：光采集模块包括红外传感器，红外传感器采集变压器发出的红外辐射，转变为电信号，得到红外图像，红外传感器提取关键特征的方式通过卷积神经网络提取，输出特征图，得到图像数据形式，红外传感器位于待检测变压器的周边，其中卷积公式为：
4.根据权利要求1所述的基于labview的局部放电声光电联合在线监测系统，其特征在于：声音采集模块包括pzt传感器，通过pzt传感器对声音信号进行处理。
5.根据权利要求4所述的基于labview的局部放电声光电联合在线监测系统，其特征在于：pzt传感器安装在待监测的电力设备处，将pzt传感器的输出端连接到前置放大器与信号处理...
【专利技术属性】
技术研发人员：庄媛，刘洧杰，覃良宇，农健梆，黄健童，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：
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