基于音頻識別的無人值守變電站設備在線監(jiān)測

曹文明 王耀南

摘要：介紹了無人值守變電站主設備音頻在線監(jiān)測系統(tǒng)的原理與結構，然后重點介紹音頻數(shù)據(jù)的監(jiān)測與識別過程.首先系統(tǒng)利用傳感器采集變電站設備的音頻信號，數(shù)據(jù)采集器把多路音頻數(shù)據(jù)傳至監(jiān)控主機，音頻數(shù)據(jù)經頻譜分析和處理后提取到MFCC特征參數(shù)作為信號特征，再把特征參數(shù)輸入正弦基神經網絡進行識別，實現(xiàn)高效、準確地判斷電氣設備運行狀態(tài)或故障類型.該方法從根本上改進了以往人工監(jiān)聽電氣設備判斷故障的方法，提高了設備故障檢測效率，為及時發(fā)現(xiàn)和處理設備故障提供了幫助.

關鍵詞：音頻識別； 在線監(jiān)測； 故障識別； 無人值守變電站

中圖分類號：TN912 文獻標識碼：A

隨著電網建設的發(fā)展和安全要求的提高，變電站建設正朝無人值守或少人值守的方向發(fā)展.目前，無人值守變電站主要傾向于向“五遙”方向發(fā)展（遙測、遙信、遙控、遙調、遙視）[1-2]，利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)，變電站中已逐步實現(xiàn)了“遙視”功能，但對于運行設備內部聲音的監(jiān)測卻沒有得到重視，已開發(fā)的成套設備也非常少[3]

經數(shù)據(jù)采集器預判斷不屬于故障音頻的數(shù)據(jù)，還需上傳至監(jiān)控主機作進一步分析.當數(shù)據(jù)采集器收到監(jiān)控主機發(fā)出監(jiān)聽某個設備的要求時，立即將該設備的聲音數(shù)據(jù)進行壓縮和編碼傳輸給數(shù)據(jù)收集器.數(shù)據(jù)收集器利用串口服務器，把RS485協(xié)議數(shù)據(jù)轉換為TCP/IP協(xié)議的網絡數(shù)據(jù)與監(jiān)控主機進行通信，把音頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控主機后完成進一步的判斷處理.

2.2設備運行狀態(tài)判別模塊

設備運行狀態(tài)判別模塊是變電站音頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心模塊，基本判斷過程如圖5所示.監(jiān)控主機對上傳的音頻數(shù)據(jù)進行頻域變換、頻譜分析，提取音頻信號的MFCC（Mel Frequency Cepstrum Coefficient，即Mel頻率倒譜系數(shù)）特征參數(shù)[6]